Thaum tshav kub kub engine: ib lub voj voog, lub chaw ua hauj lwm efficiency. Environmental teeb meem ntawm thermal machine. Yuav ua li cas yog nws - ib qho zoo tagnrho Thaum tshav kub kub cav?

Qhov yuav tsum tau rau cov kev siv ntawm cov neeg kho tshuab zog nyob rau hauv ntau lawm tau coj mus rau lub rov tshwm sim ntawm thermal machine.

Lub tsev ntawm tshav kub xyaw

Thaum tshav kub kub engine (thaum tshav kub kub engine), - ib tug ntaus ntawv rau converting nrog lub zog mus rau hauv cov neeg kho tshuab zog.

Tej thaum tshav kub kub lub cav muaj ib tug rhaub, cov ua hauj lwm kua (gas los yog vapor), uas ua hauj lwm los ntawm cua sov (ua nyob rau hauv kev sib hloov ntawm lub turbine ncej, lub piston xyaum, thiab thiaj li nyob) thiab ib tug tub yees. Tus naj npawb hauv qab no qhia tau hais tias ib daim duab ntawm lub tshav kub engine.

Tsim cov kauj ruam ntawm tshav kub xyaw

Txhua tshav kub engine hauj lwm vim lub engine. Mus ua hauj lwm nws yuav tsum tau mus rau tog twg los sab ntawm lub engine piston los yog turbine tuaj yog siab sib txawv. Qhov no txawv yog tiav nyob rau hauv tag nrho cov tshav kub xyaw raws li nram no: cov ua hauj lwm kua kub yog muaj zog mus rau pua pua los yog txhiab ntawm degrees piv nrog rau ambient kub. Nyob rau hauv roj turbines thiab nrog combustion xyaw (ICE) yog ib qho kev nce rau hauv kub vim rau lub fact tias cov roj yog kub tuag nyob rau hauv lub engine. Tub yees yuav ua cua los yog tshwj xeeb lub hom phiaj ntaus ntawv rau cov cua txias thiab condensing lub siv zog.

Carnot voj voog

Voj voog (cyclic txheej txheem) - ib tug txheej ntawm roj mob hloov, uas ua rau nws rov qab mus rau thawj lub xeev (yuav ua tau hauj lwm). Nyob rau hauv 1824, ib tug Fabkis txoj physicist Sadi Karno qhia hais tias nws yog ib qho kev zoo rau thaum tshav kub kub lub cav voj voog (lub Carnot voj voog), uas muaj ob dab - lub isothermal thiab adiabatic. Tus naj npawb hauv qab no qhia tau hais tias ib tug teeb ntawm lub Carnot voj voog: 1-2 thiab 3-4 - isotherm, 2-3 thiab 4-1 - adiabatic.

Nyob rau hauv raws li txoj cai ntawm kev txuag ntawm lub zog ua hauj lwm ntawm tshav kub xyaw uas ua cav yog:

A = Q ₁ - Q _2,

₁ qhov twg Q - nqi ntawm tshav kub uas yog tau txais los ntawm lub rhaub, thiab ₂ Q - nqi ntawm tshav kub uas yog consigned mus rau lub tub yees.
Efficiency yog tus piv ntawm lub tshav kub engine lag luam A uas executes lub cav mus kom muaj nuj nqis ntawm tshav kub uas yog tau txais los ntawm lub rhaub:

η = A / Q = (Q ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / Q _1.

Nyob rau hauv "Xav rau lub vim li cas hwj chim ntawm cov hluav taws thiab rau tshuab uas yog tau tsim no quab yuam" (1824) tau piav ib Carnot tshav kub engine nyob rau hauv lub npe "zoo tagnrho thaum tshav kub kub lub cav nrog ib qho zoo tagnrho cov roj, uas yog ib tug ua hauj lwm lub cev." Vim li cov kev cai ntawm thermodynamics yuav xam cov efficiency (lub siab tshaj plaws tau) nrog lub tshav kub engine rhaub uas muaj ib tug kub T _1, thiab ib tug tub yees muaj ib tug kub T _2. Carnot tshav kub engine efficiency yog:

η _max = (T ₁ - T ₂₎ / T ₁ = 1 - T ₂ / T _1.

Sadi Karno muaj pov thawj hais tias ib tug xav thermal tiag tiag tshuab, uas ua hauj lwm nrog ib tug rhaub nrog kub T ₁ thiab tus condenser ntawm ib tug kub T ₂ yog tsis tau muaj efficiency uas yuav tshaj lub efficiency ntawm lub tshav kub engine (zoo tagnrho).

Internal combustion cav (ICE)

Plaub-mob stroke nrog combustion engine comprises ib los yog ntau tshaj thooj voos kheej kheej, ib tug piston, ib tug crank mechanism, kom tsawg thiab tso li qub, muaj.

Cov kev khiav hauj lwm mus los muaj plaub strokes:

1) lub nqus - combustible sib tov kis tau los ntawm cov valve mus rau hauv lub tog raj kheej;
2) Compression - ob qho tag nrho li qub kaw;
3) stroke - heev combustion ntawm lub combustible sib tov;
4) Tso - tso tso gases rau hauv lub chaw.

chav turbine

Lub chav turbine zog hloov dua siab tshiab tshwm sim vim qhov txawv ntawm pa dej pressures ntawm tus ntug dej thiab hluav taws xob.
Hwj Chim ntawm niaj hnub chav turbines mus txog 1,300 MW.

Ib txhia kev ciaj ciam ntawm lub chav turbine ntawm 1200 MW

• Vapor siab (tshiab) - 23,5 MPa.
• Chav kub - 540 ° C.
• Chav txaus turbine - 3600 m / h.
• Rotor ceev - 3000 Rev. / min.
• Cov pa siab nyob rau hauv lub condenser - 3.6 kPa.
• turbine Length - 47,9 m.
• Pawg turbine - 1900 m.

Thermal tshuab muaj ib tug huab cua compressor, combustor thiab roj turbine. Lag luam: adiabatically huab cua yog sucked rau hauv lub compressor, ces nws kub yog tsa mus rau 200 ° C los yog ntau tshaj. Tom ntej no, lub compressed cua nkag mus rau hauv combustion chamber qhov twg kub siab ib txhij nkag kua roj - kerosene photogen roj roj. Thaum lub sij hawm lub combustion ntawm huab cua roj rhuab mus rau ib tug kub ntawm 1500-2000 ° C, nws expands thiab tsub kom nws tshaj tawm. Cov huab cua txav ntawm kev kub ceev, thiab cov combustion khoom uas qhia rau hauv lub turbine. Tom qab qhov kev hloov los ntawm theem rau theem combustion turbine tuaj muab nws cov kinetic zog. Ib feem ntawm lub zog tau txais los ntawm lub turbine yog lub compressor kev sib hloov; lub tshuav ib feem yog consumed nyob rau hauv lub generator rotor, rotor aircraft los yog ib tug marine txog ntsha, ib lub tsheb log.

Cov pa roj turbine yuav siv tau, dhau li ntawm tus muab dav hlau thiab lub tsheb log los yog propellers ntawm lub nkoj, raws li ib tug dav hlau engine. Huab cua thiab combustion gases yog ntiab tawm thaum muaj kev kub ceev los ntawm cov roj turbine, yog li lub dav hlau thrust uas tshwm sim nyob rau hauv tus txheej txheem no tej zaum yuav siv tau tsiv mus nyob aircraft (dav hlau) thiab dej (nkoj) ships, railway thauj. Piv txwv li, turboprop xyaw muaj dav hlau IB-24, IB-124 ( "Ruslan"), Ru-225 ( "npau suav"). Yog li, lub "npau suav" nyob rau hauv ib tug sib ntaus ceev ntawm 700-850 km / h muaj peev xwm sawv ntawm nqa 250 tons ntawm cov khoom ntau tshaj ib tug deb ntawm yuav luag 15,000 kis lus mev. Nws yog cov coob thauj aircraft nyob rau hauv lub ntiaj teb no.

Environmental teeb meem ntawm thermal machines

Great tej yam nyob rau hauv yog kev nyab xeeb atmospheric tej yam kev mob, tshwj xeeb yog cov muaj cov pa roj carbon dioxide thiab dej vapor. Yog li, qhov kev hloov nyob rau hauv cov pa roj carbon dioxide cov ntsiab lus ua rau ib qho kev nce los yog txo nyob rau hauv lub tsev cog khoom nyhuv, nyob rau hauv uas cov pa roj carbon dioxide absorbs ib co ntawm lub tshav kub uas ci mus rau hauv lub ntiaj teb qhov chaw, zoo nyob rau hauv cov cua nce thiab yog li tus nto kub thiab lub qis huab cua. Cov tshwm sim ntawm lub tsev cog khoom nyhuv plays ib tug tseem ceeb heev luag hauj lwm nyob rau hauv kev nyab xeeb mitigation. Nyob rau hauv nws qhaj ntawv, qhov nruab nrab kub ntawm lub ntiaj chaw yuav tsis +15 ° C thiab qis los ntawm 30-40 ° C.

nyob rau hauv lub ntiaj teb no muaj tam sim no ntau tshaj li 300 lab ntau hom ntawm cov tsheb, uas tsim ntau tshaj ib nrab ntawm tag nrho cov huab cua muaj kuab paug.

Nyob 1 xyoo mus rau hauv cov cua los ntawm lub cua sov hwj chim ntawm lub combustion ntawm roj faib 150 lab tons ntawm cov leej faj oxides, 50 lab tons ntawm nitrogen oxide, 50 lab tons ntawm tshauv, 200 lab tons ntawm cov pa roj carbon monoxide, 3 lab tons Feona.

Muaj pes tsawg leeg ntawm cov cua muaj xws li ozone, uas tiv thaiv tag nrho lub neej nyob rau hauv lub ntiaj teb los ntawm cov puas tsuaj ntawm ultraviolet rays. . Nyob rau hauv 1982, John Farman, lub British explorer, sab tshaj Antarctica ozone qhov - ib ntus yuav txo tau ntawm lub ozone cov ntsiab lus nyob rau hauv cov cua. Thaum lub ncov ntawm lub ozone qhov 7 Lub kaum hli ntuj 1987 tus nqi ntawm cov ozone nyob rau hauv nws tau poob rau hauv 2 lub sij hawm. Nws qhov tej zaum tau ua los ntawm anthropogenic yam, xws li siv nyob rau hauv qhov kev lag luam ntawm cov tshuaj uas muaj freons (CFC), uas ua kom puas lub ozone txheej. Txawm li cas los, lub 1990 txoj kev tshawb no. tsis paub tseeb hais tias qhov no saib. Feem ntau cov yuav, lub rov tshwm sim ntawm lub ozone qhov tsis yog hais txog tib neeg kev ua ub no, thiab yog ib tug natural txheej txheem. Nyob rau hauv 1992, lub ozone qhov twb tshwm sim tshaj lub Arctic.

Yog hais tias sib sau ua ke tag nrho cov atmospheric ozone layer nyob rau hauv lub ntiaj teb nto thiab nkoog nws mus rau cov kev ceev ntawm huab cua ntawm atmospheric siab thiab ib tug kub ntawm 0 ° C, ces ozone ntaub thaiv npog thickness tsuas yog 2-3 hli! Qhov ntawd yog qhov tseem ntaub thaiv npog.

Ib me ntsis ntawm keeb kwm ...

• Lub Xya hli ntuj 1769. Nyob rau hauv Paris Meudon park tub rog engineer NZ Kyunyo rau "hluav taws wagon", uas yog txawm peem rau nrog ib tug ob-lub tog raj kheej chav engine, tsav tsheb ib ob peb kaum ntawm meters.
• 1885. Karl Benz, ib tug German engineer, ua lub thawj plaub-wheeled petrol tsheb Motorwagen hwj chim ntawm 0.66 kW, uas 29 Lub ib hlis ntuj 1886 tau ib tug patent. Tshuab ceev yog 15-18 km / h.
• 1891. Gottlieb Daimler, ib tug German inventor, manufactured trolley tsav hwj chim 2.9 kW (4 horsepowers) ntawm lub tsheb. Qhov siab tshaj plaws ceev ntawm lub tsheb nce mus txog 10 km / h, lub peev xwm nyob rau hauv qhov sib txawv qauv yog los ntawm 2 mus rau 5 tons.
• 1899. Belgian K. Zhenattsi nyob rau hauv nws lub tsheb, "Jamet Contant" ( "yeej tsis txaus siab") rau cov thawj lub sij hawm hla lub 100-kilometer kab ceev.

Piv txwv ntawm daws cov teeb meem

Txog cov teeb meem 1. Qhov kub ntawm lub rhaub zoo tagnrho Thaum tshav kub kub engine yog sib npaug zos rau 2000 K, thiab tub yees kub - 100 ° C. Yuav kom txiav txim seb lub efficiency.

tshuaj:
Cov mis uas yuav txiav txim rau lub efficiency ntawm ib tug kub engine (nyiaj pab ntau tshaj):

n = T ₁ T ₂ / T _1.
n = (2000K - 373K) / 2000 K = 0,81.

A: engine efficiency - 81%.

Txog cov teeb meem 2. Lub tshav kub engine 200 kJ ntawm tshav kub twb tau los ntawm combustion ntawm roj, thiab pauv mus rau txias 120 kJ tshav kub. Yuav ua li cas yog lub efficiency ntawm lub cav?

tshuaj:
Cov mis rau kev txiav txim lub efficiency yog ntawm daim ntawv no:

n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 × 10 ⁵ J - 1.2 x 10 ⁵ J) / 2 x 10 ⁵ J = 0.4.

A: Cov thermal efficiency ntawm lub cav - 40%.

Txog cov teeb meem 3. Yuav ua li cas yog lub efficiency ntawm lub tshav kub engine, thaum ua hauj lwm kua los ntawm lub rhaub tom qab tau txais tus nqi ntawm tshav kub ntawm 1.6 MJ ua lag luam 400 kJ? Yuav ua li cas yog cov nyiaj ntawm tshav kub twb pauv mus rau lub tub yees?

tshuaj:
Efficiency yuav tsum tau txiav txim los ntawm cov mis

n = A / Q _1.

n = 0,4 · 10 ⁶ J / 1.6 · 10 ⁶ J = 0.25.

Kis tub yees tshav kub kom muaj nuj nqis yuav tsum tau txiav txim los ntawm cov mis

Q ₁ - A = Q _2.
Q ₂ = 1.6 · 10 ⁶ J - 0.4 · 10 ⁶ J = 1.2 · 10 ⁶ J.
A: Lub tshav kub engine muaj ib tug ua hauj lwm zoo ntawm 25%; kom muaj nuj nqis ntawm tshav kub pauv mus rau lub tub yees - 1.2 · 10 ⁶ J.