ഹീറ്റ് എഞ്ചിൻ: ഒരു ചക്രം, പ്രവൃത്തി കാര്യക്ഷമത. താപ യന്ത്രങ്ങളുടെ പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങൾ. ഒരു അനുയോജ്യമായ ചൂട് എഞ്ചിൻ - അത് എന്താണ്?

ഉപയോഗം ആവശ്യം മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജം ഉത്പാദനം താപ യന്ത്രങ്ങൾ ആവിർഭാവം നയിച്ചു.

ചൂട് എഞ്ചിനുകൾ യൂണിറ്റ്

ഹീറ്റ് എഞ്ചിൻ (ചൂട് എഞ്ചിൻ), - മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജം ആന്തരിക ഊർജ്ജം പരിവർത്തനം ഒരു ഉപകരണം.

ഏത് ചൂട് എഞ്ചിൻ താപനം (ടർബൈനുകൾ മുട്ടും ഭ്രമണം ഫലമായി, പിസ്റ്റൺ നീക്കങ്ങൾ, തുടങ്ങിയവ) ഒരു ഫ്രിഡ്ജ് ജോലി നടപ്പിലാക്കിയ ഒരു ഹീറ്റർ, ജോലി ദ്രാവകം (ഗ്യാസ് അല്ലെങ്കിൽ നീരാവി), ഉണ്ട്. ഈ ചിത്രം ചൂട് എഞ്ചിൻ രേഖാചിത്രവുമായി കാണിക്കുന്നു.

ചൂട് എഞ്ചിനുകൾ തത്വങ്ങൾ ഘട്ടങ്ങൾ

എഞ്ചിൻ കാരണം ഓരോ ചൂട് എഞ്ചിൻ പ്രവർത്തനം. അവൻ എഞ്ചിൻ പിസ്റ്റൺ അല്ലെങ്കിൽ ടർബൈനുകൾ ബ്ലേഡുകൾ ഇരുവശങ്ങളിലും ആവശ്യമായ പ്രവർത്തനം ചെയ്യാൻ സമ്മർദ്ദം വ്യത്യാസം ഉണ്ടായിരുന്നു. ഈ വ്യത്യാസം എല്ലാ ചൂട് എഞ്ചിനുകൾ കൈവരിക്കുന്നു താഴെ പോലെ: ജോലി ദ്രാവകം താപനില ആംബിയന്റ് താപനില അപേക്ഷിച്ച് ഡിഗ്രി നൂറുകണക്കിന് അല്ലെങ്കിൽ ആയിരക്കണക്കിന് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ൽ ഗ്യാസ് ടർബൈനുകൾ ആഭ്യന്തര ജ്വലനം എഞ്ചിനുകൾ (ICE) കാരണം ഇന്ധന എൻജിൻ ഉള്ളിൽ ചുട്ടു യാഥാർഥ്യം തിരിച്ചറിഞ്ഞ് താപനില വർധന. ഫ്രിഡ്ജ് തണുപ്പിക്കാനുള്ള ചെലവഴിക്കുകയും നീരാവി ഘനീഭവിച്ച വേണ്ടി അന്തരീക്ഷം അല്ലെങ്കിൽ പ്രത്യേക ഉപകരണം പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും.

Carnot ചക്രം

സൈക്കിൾ (പ്രക്രിയയ്ക്ക്) - അതിൽ ഫലമായി ഗ്യാസ് അവസ്ഥ മാറ്റങ്ങൾ ഒരു കൂട്ടം, (കൃതി ഈ കഴിയും) പ്രാരംഭ നിലയിലേക്ക് തിരികെ. ഇസൊഥെര്മല് ആൻഡ് താപം - 1824 ൽ, ഒരു ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ ചേര്ത്ത കര്നൊ രണ്ട് പ്രക്രിയകൾ അടങ്ങുന്ന ചൂട് എഞ്ചിൻ ചക്രം (Carnot സൈക്കിൾ), ലേക്ക് പ്രയോജനപ്പെടുക എന്ന് നമ്മെ. - ഇസൊഥെര്മ്, 2-3 നും 4-1 - താപം 1-2 3-4: ഈ ചിത്രം Carnot സൈക്കിൾ ഒരു ഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു.

എഞ്ചിനാണ് നടപ്പിലാക്കിയ ചൂട് എഞ്ചിനുകൾ ഊർജ്ജ സൃഷ്ടിയുടെ സംരക്ഷണ നിയമം അനുസരിച്ച്:

എ = ക്യു ₁ - ക്യു _2,

₁ എവിടെ ക്യു - ചൂട് അളവ് ഹീറ്റർ നിന്നും ലഭിച്ച ഏത്, ₂ ക്യു - ഫ്രിഡ്ജ് തള്ളപ്പെടുകയും ആ ചൂട് തുക.
കാര്യക്ഷമത ഹീറ്റർ നിന്നും ലഭിച്ച ഏത് ചൂട് അളവ് വരെ എഞ്ചിൻ എക്സിക്യൂട്ട് ചെയ്ത ചൂട് എൻജിൻ പ്രവർത്തനം എ അനുപാതമാണ്:

η = ഒരു / ചോദ്യോത്തരങ്ങൾ = (ക്യു ₁ - ക്യു ₂₎ / ചോദ്യോത്തരങ്ങൾ ₁ = 1 - ക്യു ₂ / ചോദ്യോത്തരങ്ങൾ _1.

"തീയുടെ പ്രേരകം പവറിൽ ഈ ശക്തി വികസിപ്പിക്കാൻ കഴിയും മെഷീനുകൾ ചിന്തകൾ" (1824) ൽ പേരിൽ ഒരു Carnot ചൂട് എഞ്ചിൻ വിശേഷിപ്പിച്ചത് "അനുയോജ്യമായ ചൂട് ഒരു വാതകത്തിന്റെ കൂടെ ഒരു ജോലി ശരീരം എഞ്ചിൻ,." കാരണം ഒരു രൂപത്തിൽ നിയമങ്ങൾ ഒരു താപനില ടി _1, ഒരു താപനില ടി ₂ ഒരു ഫ്രിഡ്ജ് ഉണ്ട് ചൂട് എഞ്ചിൻ ഹീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് കാര്യക്ഷമതയും (പരമാവധി സാധ്യത) കണക്കാക്കാൻ _{കഴിയും.} Carnot ചൂട് എഞ്ചിൻ ക്ഷമത:

η _{പരമാവധി} = (ടി ₁ - ടി ₂₎ / ടി ₁ = 1 - ടി ₂ / ടി _1.

ചേര്ത്ത കര്നൊ ഒരു താപനില ടി ₂ താപനില ടി _1, ചൊംദെംസെര് ഒരു ഹീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ട് ഒരു ആവശ്യമുള്ള താപ യഥാർത്ഥ മെഷീൻ, ചൂട് എഞ്ചിൻ (അനുയോജ്യമായ) കാര്യക്ഷമതയും കവിയാൻ ഏത് കാര്യക്ഷമത സാധിക്കില്ല അല്ല തെളിയിച്ചു.

ആന്തരിക ദഹന യന്ത്രം (ICE)

നാല് സ്ട്രോക്ക് വര്ജിക്കാറുണ്ടായിരുന്നു ഒന്നോ അതിലധികമോ സിലിണ്ടറുകൾ, ഒരു പിസ്റ്റൺ, ഒരു സംയോജനം സംവിധാനം, കഴിക്കുന്നത് ആൻഡ് ബഹിർഗമിപ്പിക്കുന്ന വാൽവുകളുടെയും, സ്പാർക്ക് അടങ്ങുന്നതാണ്.

ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സൈക്കിൾ നാലു സ്ട്രോക്കുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു:

1) കുടിക്കാന് - ചൊംബുസ്തിബ്ലെ മിശ്രിതം സിലിണ്ടർ കയറി വാൽവ് കടന്നുപോകുന്നത്;
2) ഞെരുക്കൽ - രണ്ടു മൂടികളുടെയും അടച്ചു;
3) സ്ട്രോക്ക് - ചൊംബുസ്തിബ്ലെ മിശ്രിതം സ്ഫോടക ജ്വലനം;
4) എക്സ്ഹോസ്റ്റ് - അന്തരീക്ഷത്തിൽ ബഹിർഗമിപ്പിക്കുന്ന വാതകങ്ങൾ റിലീസ്.

ആവി യന്ത്രം

നീരാവി ടർബൈൻ ഊർജ്ജ പരിവർത്തനം കാരണം പവേശനമാര്ഗ്ഗം ആൻഡ് ഔട്ട്ലെറ്റ് ന് നീരാവി സമ്മർദ്ദങ്ങളുടെ വ്യത്യാസം സംഭവിക്കുന്നു.
ആധുനിക നീരാവി ടർബൈനുകൾ ശക്തി 1300 മെഗാവാട്ട് എത്താൻ.

നീരാവി ടർബൈനുകൾ 1200 മെഗാവാട്ട് ചില സാങ്കേതിക പരാമീറ്ററുകൾ

• നീരാവി മർദ്ദം (പുതിയ) - 23.5 സാമ്യമുണ്ട്.
• സ്റ്റീം താപനില - 540 ഡിഗ്രി
• സ്റ്റീം ഒഴുക്ക് ടർബൈൻ - 3600 മീറ്റർ / H.
• ഒ.കെ. സ്പീഡ് - 3000 REV / മി.
• ചൊംദെംസെര് ൽ നീരാവി മർദ്ദം - 3.6 kPa- നു.
• ടർബൈൻ നീളം - 47.9 മീറ്റർ.
• ബഹുജന ടർബൈൻ - 1900 മീറ്റർ.

തെർമൽ യന്ത്രം ഒരു എയർ കംപ്രസ്സർ, ചൊംബുസ്തൊര് ആൻഡ് ഗ്യാസ് ടർബൈനുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. പ്രവർത്തനം: ചൂടാവുകയും എയർ അതിന്റെ താപനില ഡിഗ്രി അതിലധികമോ 200 ഉയർത്തുന്നു, കംപ്രസ്സർ കടന്നു നേതാ ആണ്. അടുത്തത്, ഉൾക്കൊള്ളിച്ച എയർ മണ്ണെണ്ണ ഫൊതൊഗെന് എണ്ണ - ഉയർന്ന മർദ്ദം ഒരേസമയം ദ്രാവക ഇന്ധനം വിതരണം എവിടെ ജ്വലനം ചേമ്പർ പ്രവേശിക്കുന്നു. 1500-2000 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് താപനില മാപനം എയർ ഇന്ധനം ജ്വലനം സമയത്ത്, അത് വികസിക്കുകയും അതിന്റെ പ്രവേഗം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും. എയർ ഉയർന്ന വേഗതയിൽ നീങ്ങുന്നു; ജ്വലനം ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ടർബൈൻ കടന്നു സംവിധാനം ചെയ്യുന്നു. സ്റ്റേജ് ജ്വലനം ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾ സ്റ്റേജിലെ മാറ്റം ശേഷം അതിന്റെ ഗതികോർജ്ജം തരും. ടർബൈൻ ലഭിച്ച ഊർജ്ജം ഭാഗം കംപ്രസ്സർ ഭ്രമണം ആണ്; ബാക്കി ഭാഗം ജനറേറ്റർ റോട്ടർ, റോട്ടർ വിമാനം അല്ലെങ്കിൽ ഒരു മറൈൻ പാത്രം, ഒരു വാഹനം വീൽ ക്ഷയിച്ചു.

ഗ്യാസ് ടർബൈൻ ഒരു ജെറ്റ് എഞ്ചിൻ, പരിക്രമണസമമിതിയായി വിമാനം കപ്പലിന്റെ വാഹനങ്ങളുടെ ചക്രങ്ങളും അല്ലെങ്കിൽ പ്രൊപെല്ലെര്സ് പുറമെ, ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും. എയർ ആൻഡ് ജ്വലനം വാതകങ്ങൾ ഗ്യാസ് ടർബൈൻ നിന്ന് ഉയർന്ന വേഗത്തിൽ ഊരിത്തെറിച്ചു, അതിനാൽ ഈ പ്രക്രിയ ഉരുത്തിരിയുന്ന ജെറ്റ് ഊന്നൽ വിമാനം (പ്ലെയിനിൽ) നീങ്ങാൻ ഉപയോഗിച്ചേക്കാം, ഒപ്പം വെള്ളം (കപ്പൽ) കപ്പലുകൾ, റെയിൽവേ ഗതാഗതം. ഉദാഹരണത്തിന്, തുര്ബൊപ്രൊപ് എഞ്ചിനുകൾ ചാരവിമാനങ്ങൾ ഒരു-24, ഒരു-124 ( "Ruslan"), റഷ്യ-225 ( "ഡ്രീം") ഉണ്ട്. അങ്ങനെ, 700-850 കിലോമീറ്റർ / മണിക്കൂർ ഒരു ഫ്ലൈറ്റ് വേഗത്തിൽ "ഡ്രീം" ഏകദേശം 15,000 കിലോമീറ്റർ ദൂരത്തിൽ കാർഗോ 250 ടൺ വഹിക്കാൻ ശേഷിയുണ്ട്. ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ ഗതാഗത വിമാനം ആണ്.

താപ യന്ത്രങ്ങളുടെ പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങൾ

കാലാവസ്ഥാ ഗ്രേറ്റ് സ്വാധീനം അന്തരീക്ഷ അവസ്ഥ, കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ്, നീരാവി, പ്രത്യേകിച്ച് സാന്നിധ്യമാണ്. അങ്ങനെ, കാർബൺ ഡൈ ഉള്ളടക്കത്തിൽ മാറ്റം ഏത് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് ഭൂമി ബഹിരാകാശത്തേക്ക് വികിരണം ചൂട് ചില, അന്തരീക്ഷം വർദ്ധിക്കുകയും അങ്ങനെ ഉപരിതല താപനില അന്തരീക്ഷത്തിന്റെ താഴ്ന്ന കാലതാമസം ആഗിരണം ഹരിതഗൃഹ പ്രഭാവം കൂടുകയോ കുറയുകയോ, നയിക്കുന്നു. ഹരിതഗൃഹ പ്രഭാവം എന്ന പ്രതിഭാസം കാലാവസ്ഥാ മിറ്റിഗേഷൻ ഒരു നിർണ്ണായക പങ്കാണ്. അതിന്റെ അഭാവത്തിൽ, ഗ്രഹത്തിന്റെ ശരാശരി താപനില സി ° നും 30-40 ഡിഗ്രി കുറഞ്ഞ് +൧൫ മനസ്സില്ലായിരുന്നു

ലോകത്തിലെ ഇപ്പോൾ എല്ലാ അന്തരീക്ഷ മലിനീകരണത്തിന്റെ പകുതിയിൽ കൂടുതൽ സൃഷ്ടിക്കുന്ന വാഹനങ്ങൾ 300 ദശലക്ഷം വിവിധ തരം, ഉണ്ട്.

1 വർഷം ഇന്ധനം ജ്വലനം നിന്ന് താപവൈദ്യുതി നിന്ന് അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് സൾഫർ .ഇതുവരെ 150 ദശലക്ഷം ടൺ, 50 ദശലക്ഷം ടൺ അനുവദിക്കുന്നത് നൈട്രജൻ ഓക്സൈഡ്, ചാരം 50 ദശലക്ഷം ടൺ, കാർബൺ മോണോക്സൈഡ് 200 ദശലക്ഷം ടൺ, 3 ദശലക്ഷം ടൺ ഫെഒന.

അന്തരീക്ഷത്തിന്റെ ഘടന അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ ആങ്കുട്ടികളില് ഭൂമിയിൽ എല്ലാ ജീവൻ പരിരക്ഷിക്കുന്ന ഓസോൺ, ഉൾപ്പെടുന്നു. . അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഓസോൺ ഉള്ളടക്കം ഒരു താൽക്കാലിക കുറവ് - 1982-ൽ, ജോൺ പനായും, ബ്രിട്ടീഷ് എക്സ്പ്ലോറർ, അന്റാർട്ടിക്ക ഓസോൺ സുഷിരം മേൽ കണ്ടെത്തിയത്. ഓസോൺ സുഷിരം 7 മൂർദ്ധന്യത്തിൽ ഒക്ടോബർ 1987 അതു ഓസോൺ അളവ് 2 തവണ കുറഞ്ഞു. ഓസോൺ ദ്വാരം ഒരുപക്ഷേ ഓസോൺ പാളി നശിപ്പിക്കും ഏത് ക്ലോറിൻ അടങ്ങിയ ഫ്രെഒംസ് (CCS), എന്ന വ്യവസായത്തിൽ ഉപയോഗം ഉൾപ്പെടെ നീണ്ടുനിന്ന ഘടകങ്ങൾ, നിന്ന് കാരണമായി. എന്നാൽ, 1990 പഠനം. ഈ കാഴ്ച സ്ഥിരീകരിച്ചിട്ടില്ല. മിക്കവാറും, ഓസോൺ സുഷിരം ആവിർഭാവം അല്ല മാനുഷിക പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഒരു സ്വാഭാവിക പ്രക്രിയയാണ്. 1992-ൽ, ഓസോൺ സുഷിരം ആർട്ടിക് മേൽ കണ്ടെത്തിയത്.

ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ എല്ലാ അന്തരീക്ഷ ഓസോൺ പാളി ശേഖരിക്കുന്നതിനും അന്തരീക്ഷമർദ്ദം വായുവിൽ സാന്ദ്രതയും 0 ഡിഗ്രി താപനില അത് സുണീ, പിന്നീട് ഓസോൺ പരിചയും കനം മില്ലീമീറ്റർ മാത്രമാണ് 2-3 ആണ്! അത് മുഴുവൻ പരിചയും ആകുന്നു.

ചരിത്രം ഒരല്പം ...

• ജൂലൈ 1769. പാരീസ് മെഉദൊന് പാർക്ക് സൈനിക എൻജിനീയർ തോറ്റു ക്യുംയൊ ൽ "തീ വാഗൺ", രണ്ട് സിലിണ്ടർ ആവി യന്ത്രം ഇതിൽ ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട് ഏത്, മീറ്റർ ഏതാനും പതിനായിരക്കണക്കിന് പുറത്താക്കി.
• 1885. കാൾ ബെൻസ്, ഒരു ജർമൻ എഞ്ചിനീയർ, ആദ്യ നാല്-അവള് പെട്രോൾ കാർ മൊതൊര്വഗെന് 0.66 കിലോവാട്ട് 29 ജനുവരി 1886 പേറ്റന്റ് ലഭിച്ച അധികാരം പണിതു. മെഷീൻ സ്പീഡ് 15-18 കി.മീ / മ ആയിരുന്നു.
• 1891. ഗണേശ് ദൈമ്ലെര്, ഒരു ജർമൻ കെട്ടിച്ചമച്ചു നിർമ്മാണ ട്രോളി ഡ്രൈവ് ശക്തി 2.9 kW (4 ഹൊര്സെപൊവെര്സ്) കാർ. പരമാവധി സ്പീഡ് വാഹനം, 10 കിലോമീറ്റർ / മണിക്കൂർ എത്തുന്നത് വ്യത്യസ്ത മോഡലുകൾ ശേഷി 2 മുതൽ 5 ടൺ നിന്നുള്ളതാണ്.
• 1899. ആദ്യമായി തന്റെ കാറിൽ ബെൽജിയൻ കെ ജ്ഹെനത്ത്സി, "ജമെത് ഉള്ളടക്ക" ( "തൃപ്തിവരാത്ത") 100-കിലോമീറ്റർ ലൈൻ സ്പീഡ് കടന്നു.

പ്രശ്നങ്ങൾക്ക് പരിഹാരം ഉദാഹരണങ്ങൾ

100 ഡിഗ്രി - ഹീറ്റർ താപനില അനുയോജ്യമായ ചൂട് എഞ്ചിൻ 2000 കെ, ഫ്രിഡ്ജ് താപനില തുല്യമാണ് 1. പ്രശ്നം കാര്യക്ഷമത നിർണ്ണയിക്കാൻ.

പരിഹാരം:
ഒരു ചൂട് എഞ്ചിൻ (പരമാവധി) കാര്യക്ഷമതയും നിർണയിക്കുന്നത് ഫോർമുല:

n = ടി ₁ ടി ₂ / ടി _1.
n = (൨൦൦൦ക് - ൩൭൩ക്) / 2000 കെ = 0.81.

എ: എഞ്ചിൻ കാര്യക്ഷമത - 81%.

പ്രശ്നം 2. ചൂട് ചൂടിൽ എഞ്ചിൻ 200 കി.ജൂ. ഇന്ധനം ജ്വലനം ലഭിച്ച 120 കി.ജൂ. ചൂട് മഴയ്ക്ക് കൈമാറുകയായിരുന്നു. എഞ്ചിൻ കാര്യക്ഷമതയും എന്താണ്?

പരിഹാരം:
കാര്യക്ഷമത തീരുമാനിക്കേണ്ട ഫോർമുല ഫോം ആകുന്നു:

n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 × 10 ⁵ ജെ - 1.2 X 10 ⁵ ജെ) / 2 X 10 ⁵ ജെ = 0.4.

എ: എഞ്ചിന്റെ താപ കാര്യക്ഷമതയും - 40%.

പ്രശ്നം 3. 1.6 എന്ന ചൂട് തുക ലഭിച്ച് ഹീറ്റർ നിന്ന് ജോലി ദ്രാവകം വരുമ്പോൾ, ചൂട് എഞ്ചിൻ ക്ഷമത ജെ ഓപ്പറേഷൻ 400 കി.ജൂ. പ്രകടനം? ഫ്രിഡ്ജ് ചൂട് തുക എന്തു ട്രാൻസ്ഫർ ആണ്?

പരിഹാരം:
കാര്യക്ഷമത ഫോർമുല നിർണ്ണയിക്കുന്നത് കഴിയും

n = എ / ചോദ്യോത്തരങ്ങൾ _1.

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

വിതരണം ഫ്രിഡ്ജ് ചൂട് അളവ് ഫോർമുല നിർണ്ണയിക്കുന്നത് കഴിയും

ക്യു ₁ - ഒരു = ക്യു _2.
ക്യു ₂ = 1.6 · 10 ⁶ ജെ - 0.4 · 10 ⁶ ജെ = 1.2 · 10 ⁶ ജെ
എ: ചൂട് എൻജിൻ 25% ഒരു കാര്യക്ഷമതയും ഉണ്ട്; ⁶ ജെ 1.2 · 10 - ചൂട് അളവ് ഫ്രിഡ്ജ് കൈമാറി