हीट इंजन: एक चक्र, काम दक्षता। थर्मल मशीनों के पर्यावरण की समस्याओं। एक आदर्श गर्मी इंजन - यह क्या है?

उपयोग के लिए की जरूरत यांत्रिक ऊर्जा के उत्पादन में थर्मल मशीनों के उद्भव के लिए प्रेरित किया है।

गर्मी इंजन की इकाई

हीट इंजन (गर्मी इंजन), - यांत्रिक ऊर्जा में आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण।

किसी भी गर्मी इंजन एक हीटर, तरल पदार्थ (गैस या वाष्प) है, जो हीटिंग द्वारा काम करता है (टरबाइन शाफ्ट के रोटेशन में जिसके परिणामस्वरूप, पिस्टन चलता है, और इसी तरह) और एक रेफ्रिजरेटर है। नीचे दिए गए चित्र गर्मी इंजन का एक चित्र को दर्शाता है।

गर्मी इंजन की मूल बातें चरणों

प्रत्येक गर्मी इंजन इंजन की वजह से कामकाज। काम वह इंजन पिस्टन या टर्बाइन ब्लेड के दोनों तरफ करने के लिए आवश्यक करने के लिए दबाव अंतर नहीं था। तरल पदार्थ तापमान सैकड़ों या परिवेश के तापमान की तुलना में डिग्री के हजारों तक बढ़ जाती है: इस प्रकार यह अंतर सब गर्मी इंजन में हासिल की है। में गैस टर्बाइन और आंतरिक दहन इंजन (आईसीई) तथ्य यह है कि ईंधन इंजन के भीतर जला दिया जाता है की वजह से तापमान में वृद्धि हुई है। फ्रिज ठंडा और खर्च भाप संघनक के लिए वातावरण या विशेष प्रयोजन उपकरण कार्य कर सकते हैं।

कार्नोट चक्र

साइकिल (चक्रीय प्रक्रिया) - गैस हालत परिवर्तन का एक सेट है, यह है, जिसके परिणामस्वरूप (काम प्रदर्शन कर सकते हैं) प्रारंभिक अवस्था में लौट आता है। 1824 में, एक फ्रांसीसी भौतिकशास्त्री सादी कार्नो से पता चला है कि यह गर्मी इंजन चक्र (कार्नोट चक्र), दो प्रक्रियाओं के होते हैं जो लाभप्रद है - समतापीय और स्थिरोष्म। इज़ोटेर्म, 2-3 और 4-1 से - - स्थिरोष्म 1-2 और 3-4: नीचे आकृति कार्नोट चक्र का एक ग्राफ दिखाता है।

गर्मी इंजन के ऊर्जा काम के संरक्षण के कानून के अनुसार प्रदर्शन करती है जो इंजन है:

एक = क्यू ₁ - क्यू _2,

₁ जहां क्यू - गर्मी की मात्रा जो हीटर से प्राप्त होता है, और ₂ क्यू - कि फ्रिज को समर्पित है गर्मी की मात्रा।
दक्षता गर्मी इंजन आपरेशन एक जो गर्मी की मात्रा जो हीटर से प्राप्त होता है करने के लिए इंजन कार्यान्वित का अनुपात है:

η = ए / क्यू = (क्यू ₁ - क्यू ₂₎ / Q ₁ = 1 - क्यू ₂ / Q _1।

(1824) "आग के मकसद सत्ता पर और मशीनों कि इस बल को विकसित करने में सक्षम हैं पर विचार" में नाम के तहत एक कार्नोट गर्मी इंजन का वर्णन "एक आदर्श गैस है, जो एक काम कर शरीर है साथ आदर्श गर्मी इंजन।" ऊष्मप्रवैगिकी गर्मी इंजन हीटर जो एक टी तापमान ₁ के साथ दक्षता (अधिकतम संभव _है), और एक रेफ्रिजरेटर एक टी तापमान ₂ होने की गणना कर सकते कानूनों के _{कारण।} कार्नोट गर्मी इंजन दक्षता है:

η _{अधिकतम} = (टी ₁ - टी ₂₎ / टी ₁ = 1 - टी ₂ / टी _1।

सादी कार्नो साबित कर दिया कि एक वांछित थर्मल असली मशीन है, जो टी तापमान ₁ के साथ एक हीटर और एक टी तापमान ₂ में कंडेनसर के साथ चल रही दक्षता जो गर्मी इंजन (आदर्श) की दक्षता को पार कर जाएगा करने में सक्षम नहीं है।

आंतरिक दहन इंजन (आईसीई)

चार स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन में एक या अधिक सिलेंडर, एक पिस्टन, एक सनकी तंत्र, सेवन और निकास वाल्व, चिंगारी शामिल हैं।

ऑपरेटिंग चक्र चार स्ट्रोक के होते हैं:

1) चूसने - दहनशील मिश्रण सिलेंडर में वाल्व के माध्यम से गुजरता;
2) संपीड़न - दोनों वाल्व बंद;
3) स्ट्रोक - दहनशील मिश्रण के विस्फोटक दहन;
4) निकास - वातावरण में निकास गैसों को छोड़ दें।

भाप टरबाइन

भाप टरबाइन ऊर्जा रूपांतरण इनलेट और आउटलेट पर जल वाष्प दाब के अंतर के कारण होता है।
आधुनिक भाप टरबाइन की शक्ति 1,300 मेगावाट तक पहुँचते हैं।

भाप टरबाइन 1,200 मेगावाट से कुछ तकनीकी मानकों

• वाष्प दबाव (ताजा) - 23.5 एमपीए।
• भाप तापमान - 540 डिग्री सेल्सियस
• भाप प्रवाह टरबाइन - 3600 मी / घं।
• रोटर गति - 3000 राजस्व / मिनट।
• 3.6 किलो पास्कल - कंडेनसर में वाष्प दबाव।
• टरबाइन लंबाई - 47.9 मी।
• जन टरबाइन - 1900 मीटर।

थर्मल मशीन एक हवा कंप्रेसर, combustor और गैस टरबाइन के होते हैं। संचालन: adiabatically हवा, कंप्रेसर में चूसा तो इसका तापमान 200 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक के लिए उठाया गया है। इसके बाद, संपीड़ित हवा मिट्टी का तेल photogen ईंधन तेल - दहन कक्ष जहां उच्च दबाव एक साथ तरल ईंधन की आपूर्ति में प्रवेश करती है। हवा 1500-2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म ईंधन के दहन के दौरान, वह फैलता है और इसकी गति बढ़ जाती है। हवा उच्च गति से चलता है, और दहन उत्पादों टरबाइन में निर्देशित कर रहे हैं। चरण दहन टर्बाइन ब्लेड के लिए मंच से संक्रमण के बाद अपनी गतिज ऊर्जा दे। टरबाइन द्वारा प्राप्त ऊर्जा का हिस्सा कंप्रेसर रोटेशन है; शेष भाग जनरेटर रोटर, रोटर विमान या एक समुद्री पोत, एक वाहन पहिया पर सेवन किया जाता है।

गैस टरबाइन एक जेट इंजन के रूप में घूर्णी विमान और वाहन के पहियों या जहाज के प्रोपेलर के अलावा, इस्तेमाल किया जा सकता। वायु और दहन गैसों गैस टरबाइन से उच्च गति से अलग हो रहे हैं, इसलिए जेट जोर जो इस प्रक्रिया में उठता विमान (हवाई जहाज) और पानी (जहाज) जहाज, रेल परिवहन ले जाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, टर्बोप्रॉप इंजन विमानों एक -24, एक-124 ( "रुस्लान"), आरयू -225 ( "ड्रीम") है। इस प्रकार, 700-850 किमी / घंटा की रफ्तार से उड़ान "ड्रीम" लगभग 15,000 किलोमीटर की दूरी से अधिक माल के 250 टन ले जाने में सक्षम है। यह दुनिया में सबसे बड़ा परिवहन विमान है।

थर्मल मशीनों के पर्यावरण की समस्याओं

जलवायु पर बड़ा प्रभाव वातावरण की स्थिति, विशेष रूप से कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प की उपस्थिति है। इस प्रकार, कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में परिवर्तन वृद्धि या ग्रीन हाउस प्रभाव में कमी है, जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड गर्मी है कि पृथ्वी अंतरिक्ष में radiates से कुछ को अवशोषित कर लेता की ओर जाता है, वातावरण बढ़ जाती है और इस प्रकार की सतह के तापमान और निचले वायुमंडल में देरी। ग्रीन हाउस प्रभाव की घटना जलवायु शमन करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके अभाव में, ग्रह के औसत तापमान 15 डिग्री सेल्सियस नहीं होता और 30-40 कम से डिग्री सेल्सियस

दुनिया में अब 300 मिलियन से अधिक वाहनों के विभिन्न प्रकार है, जो सभी वायु प्रदूषण के आधे से अधिक बनाते हैं।

साल ईंधन के दहन से ताप विद्युत से वातावरण में 1 से अधिक सल्फर आक्साइड के 150 लाख टन, 50 लाख टन आवंटित किया जाता है नाइट्रोजन ऑक्साइड की, राख के 50 मिलियन टन, कार्बन मोनोआक्साइड के 200 लाख टन, 3 लाख टन Feona।

वातावरण की संरचना ओजोन, जो पराबैंगनी किरणों के हानिकारक प्रभाव से पृथ्वी पर सभी जीवन की रक्षा भी शामिल है। । 1982 में, जॉन फरमान, ब्रिटिश अन्वेषक, अंटार्कटिका के ऊपर ओजोन छिद्र की खोज की थी - वातावरण में ओजोन सामग्री की एक अस्थायी कमी। ओजोन छिद्र 7 अक्टूबर 1987 के शिखर पर उस में ओजोन की मात्रा 2 बार में कमी आई है। ओजोन छिद्र शायद क्लोरीन युक्त freons (सीएफसी) है, जो ओजोन परत को नष्ट कर के उद्योग में उपयोग सहित मानवीय कारकों से हुई। हालांकि, 1990 के अध्ययन। इस दृश्य की पुष्टि नहीं की। सबसे अधिक संभावना, ओजोन में छेद के उद्भव मानव गतिविधियों से संबंधित नहीं है, और एक प्राकृतिक प्रक्रिया है। 1992 में, ओजोन छिद्र आर्कटिक से अधिक खोज की थी।

पृथ्वी की सतह के सारे वायुमंडल में ओजोन परत एकत्र करने और हवा का घनत्व को यह वायुमंडलीय दबाव और 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गाढ़ा, तो ओजोन कवच मोटाई केवल 2-3 मिमी है! यही कारण है कि पूरे ढाल है।

इतिहास का एक सा ...

• 1769 जुलाई। पेरिस Meudon पार्क सेना में इंजीनियर न्यूजीलैंड Kyunyo "आग वैगन" है, जो एक दो सिलेंडर भाप इंजन के साथ सुसज्जित किया गया था, मीटर की कुछ दसियों चलाई।
• 1885। कार्ल बेंज, एक जर्मन इंजीनियर, 0.66 किलोवाट के पहले चार पहिया पेट्रोल कार Motorwagen शक्ति, जो 29 जनवरी 1886 एक पेटेंट प्राप्त का निर्माण किया। मशीन की गति 15-18 किमी / घंटा था।
• 1891। गोटलीब डैमलर, एक जर्मन आविष्कारक, निर्मित ट्राली ड्राइव शक्ति 2.9 कार की किलोवाट (4 horsepowers)। की अधिकतम गति वाहन 10 किमी / घंटा तक पहुँच जाता है, विभिन्न मॉडलों में क्षमता 2 से 5 टन से है।
• 1899। अपनी कार, "जामेत कॉंटांट" ( "कभी संतुष्ट नहीं") पहली बार के लिए में बेल्जियम लालकृष्ण Zhenattsi 100 किलोमीटर लाइन की गति को पार किया।

समस्याओं को सुलझाने के उदाहरण

समस्या हीटर आदर्श गर्मी इंजन के तापमान 1. 2000 के बराबर है कश्मीर, और फ्रिज का तापमान - 100 डिग्री सेल्सियस क्षमता का निर्धारण करने।

समाधान:
सूत्र है कि एक गर्मी इंजन (अधिकतम) में दक्षता निर्धारित करता है:

एन = टी ₁ टी ₂ / टी _1।
एन = (2000K - 373K) / 2000 K = 0.81।

एक: इंजन दक्षता - 81%।

समस्या 2। गर्मी की गर्मी इंजन 200 जूल ईंधन के दहन के द्वारा प्राप्त किया, और 120 जूल गर्मी कूलर को हस्तांतरित किया गया। इंजन की दक्षता में क्या है?

समाधान:
दक्षता का निर्धारण करने के लिए सूत्र फार्म की है:

एन = Q1 - Q2 / Q1।
एन = (2 × 10 ⁵ जम्मू - 1.2 x 10 ⁵ जे) / 2 x 10 ⁵ जे = 0.4।

एक: इंजन की थर्मल दक्षता - 40%।

समस्या 3. गर्मी इंजन की दक्षता है, जब हीटर से कार्यरत द्रव 1.6 एमजे की गर्मी की राशि प्राप्त करने के बाद आपरेशन 400 जूल प्रदर्शन किया? गर्मी की मात्रा रेफ्रिजरेटर को हस्तांतरित किया गया है?

समाधान:
क्षमता सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता

एन = ए / क्यू _1।

एन = 0,4 · 10 ⁶ जम्मू / 1.6 · 10 ⁶ जे = 0.25।

संचारित फ्रिज गर्मी मात्रा सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता

क्यू ₁ - एक = क्यू _2।
क्यू ₂ = 1.6 · 10 ⁶ जम्मू - 0.4 · 10 ⁶ जम्मू = 1.2 · 10 ⁶ जे
एक: गर्मी इंजन 25% की दक्षता है; गर्मी की मात्रा रेफ्रिजरेटर को हस्तांतरित - 1.2 · 10 ⁶ जे