Ijobiy siljishli puflagichlarda
Ovozli shamollatgichlar:
piston
aylanuvchi
Piston kengaytirgichlari
Nasoslar
Nasoslar suyuqliklarni ko'tarish va harakatlantirish uchun gidravlik mashinalardir.
Pichoqli (markazdan qochma, eksenel, vorteks)
Volumetrik (piston, piston)
Aylanadigan (tishli, slayd, vint)
Jet (injektorlar va ejektorlar).
Volumetrik nasoslarda energiya ishchi suyuqlikning harakatlanayotgan muhitga majburiy ta'siri va uning o'zgarishi bilan uzatiladi. Kanatli nasoslarda mexni konvertatsiya qilish. Gidravlikadagi energiya pichoqlar bilan jihozlangan aylanadigan g'ildirak tomonidan ishlab chiqariladi.
Muxlislar
Ventilyatorlar havoni kanallar orqali o'tkazish yoki xonadan havoni to'g'ridan-to'g'ri etkazib berish yoki chiqarish uchun ishlatiladigan mexanik qurilmalardir. Havoning harakati fanning kirish va chiqishi o'rtasida bosim farqi yaratilishi tufayli yuzaga keladi.
Muxlislar bir nechta ko'rsatkichlarga ko'ra turlarga bo'linadi:
Kompressorlar
Kompressor kamida 0,2 MPa bosim ostida havo yoki har qanday gazni siqish va etkazib berish uchun mo'ljallangan shamollatuvchi mashina deb ataladi.
Ijobiy siljishli kompressorlar siqilish natijasida uzatiladigan muhitning bosimi ortib ketganda, siljish printsipi bo'yicha ishlaydi. Bularga pistonli va aylanuvchi kompressorlar kiradi.
Dinamik kompressorlar harakatlanuvchi muhitga kuch ta'siri printsipi asosida ishlaydi. Bularga pichoqli (radial, markazdan qochma, eksenel) super zaryadlovchilar va ishqalanishli zaryadlovchilar (vorteks, disk, reaktiv va boshqalar) kiradi.
qanot kompressorlar deb ataladi, bunda vosita pervanel qanotlari atrofidan oqib o'tganda unga o'tkaziladigan energiya hisobiga harakatlanadi.
Issiqlik dvigatellarining tasnifi:
Issiqlik dvigatellari bo'lgan mashinalardir issiqlik energiyasi ish muhiti mexanik ishga aylantiriladi.
Issiqlik dvigatellari:
Bug 'turbinalari. Bug 'qozonida hosil bo'lgan bug', kengayib, ostida Yuqori bosim turbinaning qanotlari orqali o'tadi. Turbina aylanadi va generator tomonidan elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan mexanik energiya ishlab chiqaradi.
Gaz turbinasi - bu siqilgan va qizdirilgan gazning energiyasi pichoq apparatidagi milning mexanik ishiga aylanadigan uzluksiz issiqlik dvigatelidir. Stirling dvigateli tashqi dvigateldir. Ichki yonish dvigatelida yonilg'i silindrlar ichida yonadi va bu jarayonda ajralib chiqadigan issiqlik energiyasi mexanik ishga aylanadi.
kompressor samaradorligi.
Energiya sohasida samaradorlik odatda foydali foydalanilgan energiyaning barcha sarflangan energiyaga nisbati sifatida tushuniladi. Va sarflangan umumiy miqdordan foydalanilgan foydali energiya foizi qanchalik yuqori bo'lsa, samaradorlik shunchalik yuqori bo'ladi. Kompressor mashinalarida samaradorlikning bunday ta'rifi qabul qilinishi mumkin emas.
Shuning uchun haqiqiy kompressor mashinalarining mukammallik darajasini baholash uchun ular ideal mashinalar bilan taqqoslanadi. Shu bilan birga, kompressorlarni sovutish uchun izotermik samaradorlik joriy etiladi:
chiqib = liz / ld = Niz / Nd
liz - izotermik siqilish ostida ideal kompressorni haydash uchun ishlaydi,
ld - haqiqiy sovutilgan kompressorning haydovchisida haqiqiy ish,
Niz, Nd - qo'zg'aluvchan motorlarning mos keladigan quvvati;
CCGT ning afzalliklari
· Kombinatsiyalangan davrli zavodlar 50% dan ortiq elektr samaradorligiga erishish imkonini beradi. O'rnatilgan quvvat birligi uchun arzon narx
Kombinatsiyalangan tsiklli o'simliklar sezilarli darajada iste'mol qiladi kamroq suv bug' elektr stansiyalari bilan solishtirganda ishlab chiqarilgan elektr birligi uchun
· Qisqa vaqt erektsiya (9-12 oy)
Temir yo'l yoki dengiz orqali doimiy yoqilg'iga ehtiyoj yo'q
· Yilni o'lchamlari to'g'ridan-to'g'ri iste'molchida (zavod yoki shahar ichida) qurish imkonini beradi, bu esa elektr uzatish liniyalari va elektr energiyasini tashish xarajatlarini kamaytiradi. energiya
Bug 'turbinasi zavodlariga nisbatan ko'proq ekologik
CCGT ning kamchiliklari
· Uskunalar quvvati past (1 birlik uchun 160-972,1 MVt), zamonaviy issiqlik elektr stansiyalari esa 1200 MVt gacha, atom elektr stansiyalari esa 1200-1600 MVt quvvatga ega.
Yoqilg'i yoqish uchun ishlatiladigan havoni filtrlash zarurati
Sanoat korxonalarining issiqlik va elektr ta'minoti tizimlarida issiqlik dvigatellarining o'rni va roli
Eng keng tarqalgan milliy iqtisodiyot qanotli nasoslarni qabul qildi. Ular tomonidan yaratilgan bosim 3500 m dan oshishi mumkin, oqim esa bir birlikda 100 000 m3 / soat ni tashkil qiladi.
Issiqlik elektr stansiyalarida markazdan qochma nasoslar qozonlarni oziqlantirish, ozuqa suvini regenerativ isitish tizimiga kondensat, turbinali kondensatorlarga aylanma suv va isitish tizimlarida tarmoq suvini etkazib berish uchun ishlatiladi.
IN Yaqinda dagi bug 'turbinalari quvvatining oshishi hisobiga kondensatsiya birliklari ba'zan eksenel nasoslar qo'llaniladi.
Santrifüj va reaktiv nasoslar issiqlik elektr stantsiyalarida gidravlik kulni tozalash tizimlarida qo'llaniladi.
Jet nasoslar bug 'turbinasi kondensatorlaridan havoni olib tashlash uchun ishlatiladi.
Issiqlik energetikasidagi volumetrik nasoslardan pistonli nasoslar past bug 'chiqishi bo'lgan bug' qozonlarini quvvatlantirish uchun ishlatiladi. Aylanadigan nasoslar elektr stantsiyalarida turbinalarni moylash va boshqarish tizimlarida qo'llaniladi.
Issiqlik elektr stansiyalarida qozonlarning isitiladigan yuzalarini uchuvchi kul va kuyishdan tozalash va ta'minlash uchun porshenli kompressorlardan foydalaniladi. siqilgan havo pnevmatik ta'mirlash vositasi.
5-2. Musbat siljishli shamollatgichlar va piston kengaytirgichlarning tasnifi va qo'llanilishi
Supercharger gidravlik mashina bo'lib, unda transformatsiya sodir bo'ladi mexanik ish ish muhitining mexanik energiyasiga. Superchargerning asosiy maqsadi tashiladigan muhitning umumiy bosimini oshirishdir.
Ijobiy siljishli puflagichlarda ishchi organ energiyasining ortishi qattiq ishchi jismlarning kuch ta'sirida erishiladi.
Ovozli shamollatgichlar:
piston- oldinga harakat bilan ishlash ishchi organ,
aylanuvchi- ishlaydigan super zaryadlovchilar aylanish harakati ishchi organ.
Kengaytirgichlarning maqsadi - gazni kengaytirish paytida maksimal haroratning pasayishi tashqi ish. Ikkita asosiy tur: piston va turboekspanderlar. Birinchisi yuqori va o'rta havo bosimining past quvvatli qurilmalarida qo'llaniladi. Ikkinchisi asosan ishlatiladi katta o'rnatish, bu erda ulardagi gazlarning kengayishi asosan past bosimdan sodir bo'ladi.
Piston kengaytirgichlari haroratgacha yuqori boshlang'ich gaz haroratida ishlaydi muhit(Heilandt jarayoni). Turbo kengaytirgichlar, ishga tushirish davridan tashqari, past haroratlarda ishlaydi.
Ekspander tomonidan bajarilgan ish elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bu gazsimon kislorodli qurilmalarda qurilmaga kiradigan havoni siqish uchun energiya sarfini 3-4% ga kamaytirish imkonini beradi.
Piston kengaytirgichlari
Gazli kislorodli qurilmalarning pistonli kengaytirgichlari nisbatan sovutish uchun mo'ljallangan kichik miqdorlar havo (bir necha yuz kub metr soatiga)" kengayishning yuqori darajasida (6 dan 30 gacha). Porshen kengaytirgichlarning ishlash printsipi silindrdagi gazni krank mexanizmi orqali mashinaning krank miliga kengaytirish ishini o'tkazishdan iborat. Porshenli kengaytirgichlar ishlab chiqariladi. vertikal va gorizontal versiyalarda va dastlabki havo parametrlariga qarab, ular yuqori yoki o'rta bosimli mashinalarga tegishli.
Ekspanderdagi ish jarayoni oltita jarayondan iborat.
Jarayon 1-2 (to'ldirish) kirish valfi ochiq holda ishlaydi
2-3 jarayoni (kengaytirish) yopiq supaplar bilan davom etadi; tsilindrdagi gaz miqdori doimiy.
3-4-jarayon (egzoz) piston pastki o'lik markazda bo'lganda sodir bo'ladi. Kengaytirilgan gaz ochiq egzoz valfi orqali chiqadi.
4-5-jarayon (tashqariga surish) piston BDC dan uzoqlashayotganda sodir bo'ladi. O'zgarmas bosim ostida kengaytirilgan va sovutilgan gaz silindrdan tashqariga kengaytirgich orqasidagi quvur liniyasiga suriladi va u erda 3-4 protsessda silindrdan chiqarilgan gaz qismi bilan aralashadi. Chiqarish valfi yopilganda 5-bandda tugaydi.
Jarayon 5-6 (teskari siqish). Bu jarayon davomida piston TDC ga qaytganda silindrdagi qolgan gaz siqiladi. Natijada gazning bosimi va harorati ortadi. Jarayon 6-1 (qabul qilish) qabul qilish valfi ochilganda 6-banddan boshlanadi.
Shaklda. 85 haqiqiy o'rta bosim kengaytirgichining indikator diagrammalarini ko'rsatadi.
a - bosim diagrammasi; b - harorat diagrammasi
Ichki energiya zahiralari er qobig'i okeanlarni esa deyarli cheksiz deb hisoblash mumkin. Ammo energiya zaxiralariga ega bo'lish etarli emas. Zavod va fabrikalardagi stanoklarni, transport vositalarini, traktorlarni va boshqa mashinalarni harakatga keltirish, generatorlarning rotorlarini aylantirish uchun energiyadan foydalana bilish kerak. elektr toki va hokazo. Insoniyatga dvigatellar - ishlarni bajarishga qodir qurilmalar kerak.
Tabiatdagi jarayonlarning qaytarilmasligi issiqlik dvigatellarida ishlarni bajarish uchun ichki energiyadan foydalanish imkoniyatiga ma'lum cheklovlar qo'yadi.
Issiqlik energetikasi va transportining rivojlanishida issiqlik dvigatellarining roli. Yerdagi dvigatellarning aksariyati issiqlik dvigatellari, ya'ni yoqilg'ining ichki energiyasini mexanik energiyaga aylantiruvchi qurilmalardir.
Issiqlik dvigatellaridan (asosan, kuchli bug 'turbinalari) elektr toki generatorlarining rotorlarini boshqaradigan issiqlik elektr stantsiyalarida foydalanish eng katta ahamiyatga ega. Mamlakatimizdagi barcha elektr energiyasining 80 foizdan ortig‘i issiqlik elektr stansiyalarida ishlab chiqariladi.
Issiqlik dvigatellari bug 'turbinalari - barchaga o'rnatilgan atom elektr stansiyalari. Bu stantsiyalarda bug 'olish uchun yuqori harorat atom yadrolarining energiyasidan foydalaniladi.
Bundan tashqari, zamonaviy transportning barcha asosiy turlari asosan issiqlik dvigatellaridan foydalanadi. Avtomobil transportida ishlatiladi pistonli dvigatellar yonuvchi aralashmaning tashqi hosil bo'lgan ichki yonuv dvigatellari (karbüratörlü dvigatellar) va yonuvchi aralashmani to'g'ridan-to'g'ri silindrlarning ichida hosil bo'lgan dvigatellar (dizel dvigatellari) Xuddi shu dvigatellar qishloq xo'jaligida ajralmas bo'lgan traktorlarga o'rnatiladi.
20-asrning o'rtalariga qadar temir yo'l transportida. asosiy dvigatel bug 'motori edi. Endi teplovozlar asosan ishlatiladi dizel zavodlari va elektrovozlar. Ammo elektrovozlar ham oxir-oqibat energiyani asosan elektr stantsiyalarining issiqlik dvigatellaridan oladi.
Ustida suv transporti katta kemalar uchun ham ichki yonuv dvigatellari, ham kuchli bug 'turbinalari qo'llaniladi.
Aviatsiyada porshenli dvigatellar engil samolyotlarga, issiqlik dvigatellariga ham tegishli turbojet va reaktiv dvigatellar ulkan laynerlarga o'rnatiladi. Reaktiv dvigatellar kosmik raketalarda ham qo'llaniladi.
Issiqlik dvigatellarisiz zamonaviy tsivilizatsiya aqlga sig'maydigan. Bizda arzon elektr energiyasi ko'p bo'lmaydi va tezkor transportning barcha turlaridan mahrum bo'lar edik.
Issiqlik dvigatellarining ishlashining asosiy sharti. Barcha issiqlik dvigatellarida yonish jarayonida yoqilg'i ishchi suyuqlikning haroratini atrof-muhitga nisbatan yuzlab yoki minglab darajaga oshiradi. Bunday holda, ishchi suyuqlikning bosimi atrof-muhit, ya'ni atmosfera bosimiga nisbatan ortadi va tana o'zining ichki energiyasi tufayli ishni bajaradi. Barcha issiqlik dvigatellarining ishchi suyuqligi gazdir.
Hech bir issiqlik dvigateli ish suyuqligi va atrof-muhitning bir xil haroratida ishlay olmaydi. Holatida issiqlik muvozanati makroskopik jarayonlar sodir bo'lmaydi; xususan, hech qanday ishni bajarish mumkin emas.
Issiqlik dvigateli issiqlikni issiqroq jismlardan sovuqroq jismlarga o'tkazish jarayonida ichki energiya hisobiga ishlaydi. Bunday holda, bajarilgan ish har doim dvigatel tomonidan issiq tanadan (isitgich) olingan issiqlik miqdoridan kamroq bo'ladi. Issiqlikning bir qismi sovuqroq tanaga (muzlatgich) o'tkaziladi.
Sovutgichning roli Buning sababini ishda bilib oling issiqlik dvigateli issiqlikning bir qismi muzlatgichga o'tkaziladi.
Tsilindagi gazning adiabatik kengayishi bilan (45-rasm) ish issiqlikni muzlatgichga o'tkazmasdan ichki energiyani yo'qotish tufayli amalga oshiriladi. (4.14) formula bo'yicha. Izotermik jarayonda gazga o'tkaziladigan barcha issiqlik ishiga teng; .
Shu bilan birga, birinchi va ikkinchi jarayonlarda ish gazning tashqi bosimga (masalan, atmosfera bosimiga) teng bo'lgan bosimga bir marta kengayishi bilan amalga oshiriladi. Dvigatel uzoq vaqt ishlashi kerak. Bu faqat dvigatelning barcha qismlari (pistonlar, valflar va boshqalar) muntazam ravishda takrorlanadigan harakatlarni amalga oshirganda mumkin. Dvigatel vaqti-vaqti bilan bir ish aylanishidan keyin asl holatiga qaytishi kerak; yoki dvigatelda vaqt bilan o'zgarmas (statsionar) jarayon bajarilishi kerak (masalan, turbinaning uzluksiz aylanishi).
Tsilindagi gazni asl holatiga qaytarish uchun uni siqish kerak. Gazni siqish uchun uning ustida ishlash kerak. Siqish ishi bo'ladi kamroq ish, kengayish vaqtida gazning o'zi tomonidan amalga oshiriladi, agar gaz pastroq haroratda va shuning uchun gazning kengayishi paytida sodir bo'lganidan pastroq bosimda siqilgan bo'lsa. Buning uchun gazni siqilishdan oldin yoki siqilish jarayonida ma'lum miqdorda issiqlikni muzlatgichga o'tkazish orqali sovutish kerak.
Amalda qo'llaniladigan dvigatellarda ishni tugatgan (egzoz) gaz (yoki bug ') keyingi siqilishdan oldin sovutilmaydi, lekin dvigateldan chiqariladi va keyingi ish aylanishi gazning yangi qismi bilan boshlanadi. Egzoz gazi atrofdagi jismlarga qaraganda yuqori haroratga ega va ularga bir oz issiqlikni uzatadi.
Bug 'turbinasini aylantirish uchun uning ostidagi pichoqlarga doimiy ravishda issiq bug 'beriladi katta bosim, bu ishdan keyin sovutiladi va turbinadan chiqariladi. Sovutish va kondensatsiyalash, bug' issiqlikni atrofdagi jismlarga o'tkazadi.
Bug 'turbinasi yoki mashinasida isitgich bug' qozoni, muzlatgich esa atmosfera yoki chiqindi bug'ini sovutish va kondensatsiyalash uchun maxsus qurilmalar - kondensatorlardir. Ichki yonish dvigatellarida harorat ko'tarilishi dvigatel ichidagi yoqilg'ining yonishi paytida sodir bo'ladi va "isitgich" issiq yonish mahsulotlarining o'zi. Sovutgich, shuningdek, chiqindi gazlar chiqadigan atmosfera vazifasini ham bajaradi.
Issiqlik mashinasining sxematik sxemasi rangli qo'shimchada ko'rsatilgan.Dvigatelning ishchi suyuqligi isitgichdan issiqlik miqdorini oladi, A ishni bajaradi va issiqlik miqdorini muzlatgichga o'tkazadi.
Termodinamikaning ikkinchi qonunining yana bir formulasi. Vaqti-vaqti bilan dastlabki holatiga qaytadigan issiqlik dvigatellarida ichki energiyani ishga to'liq aylantirishning mumkin emasligi tabiatdagi jarayonlarning qaytarilmasligi bilan bog'liq va termodinamikaning ikkinchi qonunining yana bir formulasi asosida yotadi.
Ushbu formula ingliz olimi V. Kelvinga tegishli: bunday davriy jarayonni amalga oshirish mumkin emas, uning yagona natijasi bir manbadan olingan issiqlik tufayli ishni olish bo'ladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonunining ikkala formulasi ham bir-birini aniqlaydi. Agar issiqlik sovutgichdan isitgichga o'z-o'zidan o'tishi mumkin bo'lsa, unda ichki energiya har qanday issiqlik dvigateli yordamida to'liq ishga aylanishi mumkin edi.
Texnik termodinamika. Asosiy tushunchalar va ta'riflar
Kartashevich, A.N., Kostenich, V.G., Pontalev, O.V.
K 27 Issiqlik texnikasi: ma'ruzalar kursi. 1-qism. - Gorki: Belarus davlat qishloq xo'jaligi akademiyasi, 2011. 48 p.
ISBN 978-985-467-319-6
Ideal gazlar holatining asosiy parametrlari va tenglamalari, issiqlik sig'imi tushunchasi va turlari, ideal gaz aralashmalari va ularning parametrlarini aniqlash usullari ko'rib chiqiladi. Termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlarining formulalari va asosiy qoidalari, shuningdek, ideal gazlarning asosiy termodinamik jarayonlari tahlili berilgan.
1-74 06 01 – Qishloq xo‘jaligi ishlab chiqarish jarayonlarini texnik ta’minlash, 1-74 06 04 – Melioratsiya va suv xo‘jaligi ishlarini texnik ta’minlash, 1-74 06 06 – Agrosanoat majmuasini moddiy-texnik ta’minlash mutaxassisliklari talabalari uchun.
Jadvallar 4. Rasmlar 27. Bibliogr. 12.
Taqrizchilar: A.S. DOBYSHEV, muhandislik fanlari doktori fanlar, professor, rahbar. Chorvachilikni mexanizatsiyalash va qishloq xo‘jaligi ishlab chiqarishini elektrlashtirish boshqarmasi (“BSAA” UO); V.G. SAMOSYUK, t.f.n. iqtisodiyot fanlar, Bosh direktor"Belarus Milliy Fanlar Akademiyasining Qishloq xo'jaligini mexanizatsiyalash bo'yicha NPC" respublika unitar korxonasi.
UDC 621.1 (075.8)
BBC 31.3ya73
Issiqlik inson faoliyatining barcha sohalarida - elektr energiyasini ishlab chiqarishda, transport vositalarini va turli mexanizmlarni boshqarishda, kosmik isitish uchun, shuningdek, texnologik ehtiyojlar uchun ishlatiladi.
Bugungi kunda issiqlikni olishning asosiy usuli bu insoniyatning energiya ehtiyojlarining qariyb 90% ni qondiradigan qazib olinadigan yoqilg'ilarni - ko'mir, neft va gazni yoqishdir. Dunyoda energiya iste'moli bo'yicha ma'lumotlar o'tgan yillar va uning turlari bo'yicha taqsimlanishi Jadvalda keltirilgan. bitta.
1-jadval. 1998-2008 yillarda jahon energiya iste'moli tarkibi
Jadvaldan ko'rinib turganidek. 1 ma'lumotlarga ko'ra, global energiya iste'moli yildan-yilga ortib bormoqda. Aholi soni va inson ehtiyojlari doimiy ravishda o'sib bormoqda va bu energiya ishlab chiqarish hajmi va uni iste'mol qilish sur'atlarining o'sishiga olib keladi.
Biroq, neft, gaz va ko'mir zahiralari cheksiz emas va prognozlarga ko'ra, tasdiqlangan resurslar etarli bo'lishi mumkin: neft 40 yil, gaz 60 yil, ko'mir 120 yil. Tabiiy uran zahiralari taxminan 85 yil davomida dunyoning energiyaga bo'lgan ehtiyojini qondirish uchun etarli.
Yoqilg'i yoqish orqali energiya ishlab chiqarishni yanada oshirishni cheklovchi yana bir omil - bu uning yonish mahsulotlari bilan atrof-muhitning tobora ortib borayotgan ifloslanishi. Atrof-muhitning issiqlik bilan ifloslanishi ham xavfli emas Global isish va iqlim o'zgarishi, muzliklarning erishi va dengiz sathining ko'tarilishi.
Yadro energetikasida yadroviy chiqindilarni yo'q qilish zarurati bilan bog'liq bo'lgan boshqa turdagi ekologik muammolar paydo bo'ladi, bu ham katta qiyinchiliklarga olib keladi.
ning bilimi nazariy asoslar issiqlik muhandisligi.
TERMODİNAMIKA ASOSLARI*
№6 dars
Mavzu. Issiqlik mashinalarining xalq xo‘jaligidagi o‘rni. Ekologik muammolar ulardan foydalanish bilan bog'liq
Maqsad: talabalarning issiqlik mashinalarining ishlash fizikaviy tamoyillari, ularning iqtisodiy qo'llanilishi haqidagi bilimlarini chuqurlashtirish, talabalarni issiqlik dvigatellarini takomillashtirishda fan va texnika yutuqlari bilan tanishtirish; kommunikativ kompetentsiyani, tahlil qilish, xulosa chiqarish qobiliyatini rivojlantirish; atrof-muhitni muhofaza qilishga ongli munosabatni shakllantirish, o'quvchilarning fizikaga qiziqishini tarbiyalash, o'quvchilarning ijodiy faolligini rag'batlantirish.
Dars turi: bilimlarni umumlashtirish va tizimlashtirish darsi.
O'tkazish shakli: dars-seminar.
Uskunalar: yozuvlari bo'lgan kartalar: tarixchilar, ekologlar, fiziklarning portretlari.
II. Guruh chiqishlari
tarixchi. 1696 yilda ingliz muhandisi Tomas Saveri (1650-1715) suvni ko'tarish uchun bug' nasosini ixtiro qildi. U qalay konlarida suv chiqarish uchun ishlatilgan. Uning ishi qizdirilgan bug'ni sovutishga asoslangan bo'lib, u siqilganda kondan suvni quvurga tortadigan vakuum hosil qiladi.
1707 yilda Savery nasosi o'rnatildi yozgi bog' Peterburgda. Ingliz mexanigi Tomas Nyukomen (1663-1729) 1705 yilda konlardan suv chiqarish uchun bug 'dvigatelini yaratdi. 1712 yilda Papen va Saveri g'oyalaridan foydalangan holda Nyukomen XVIII asrning o'rtalarigacha Angliya konlarida ishlatilgan mashina yasadi.
Birinchi amaliy universal mashinalar rus ixtirochi I. Polzunov (1766) va ingliz D. Vatt (1774) tomonidan yaratilgan.
Polzunovning bug 'dvigatelining balandligi 11 m, qozon hajmi 7 m3, silindr balandligi 2,8 m, quvvati 29 kVt edi. Ushbu mashina uzoq vaqt davomida Rossiyadagi tog'-kon zavodlaridan birida ishlagan.
tarixchi. 1765-yilda J. Vatt printsipial jihatdan yangi turdagi bug' mashinasini loyihalashtirdi va keyinchalik uni takomillashtirdi. Uning mashinasi nafaqat suvni pompalay oladi, balki dastgohlar, kemalar va ekipajlarning harakatini ham ta'minlay oladi. 1784 yilgacha universal bug 'dvigatelini yaratish amalda yakunlandi va u sanoat ishlab chiqarishida energiya olishning asosiy vositasiga aylandi. 1769-1770 yillarda frantsuz ixtirochisi Nikolas Jozef Kugno (1725-1804) avtomobilning asoschisi bo'lgan bug'li vagonni loyihalashtirdi. U hozirgacha Parijdagi San'at va hunarmandchilik muzeyida saqlanmoqda.
1807-yilda amerikalik Robert Fulton (1765-1815) Gudzon daryosi bo‘ylab o‘zi qurgan “Klermont” paroxodida suzib ketdi. 1814-yil 25-iyulda ingliz ixtirochi Jorj Stivenson (1781-1848) lokomotivi tor temir yo‘l bo‘ylab 6,4 km/soat tezlikda 8 vagonda 30 tonna yukni sudrab ketdi. 1823 yilda Stivenson birinchi lokomotiv zavodiga asos soldi. 1825 yilda Stoktondan Darlingtongacha bo'lgan birinchi temir yo'l, 1830 yilda esa Liverpul va Manchester sanoat markazlari o'rtasida umumiy foydalanishdagi temir yo'l liniyasi ishga tushdi. Jeyms Nesmit (1808-1890) 1839 yilda metallurgiya sanoatida inqilob yaratgan juda kuchli bug 'bolg'asini yaratdi. Shuningdek, u bir nechta yangi metallga ishlov berish dastgohlarini yaratdi.
Shu tariqa sanoatning gullab-yashnashi boshlandi va temir yo'llar- avval Buyuk Britaniyada, keyin esa dunyoning boshqa mamlakatlarida.
O'qituvchi. Keling, issiqlik dvigatelining qanday ishlashini eslaylik.
Mexanik. Issiqlik dvigatellari - bu ichki energiya mexanik energiyaga aylanadigan mashinalar.
Issiqlik dvigatellarining bir nechta turlari mavjud: bug 'dvigatellari, ichki yonuv dvigatellari, bug' va gaz turbinalari, reaktiv dvigatellar. Ushbu dvigatellarning barchasida yoqilg'i energiyasi birinchi navbatda gaz (bug ') energiyasiga aylanadi. Kengayish, gaz (bug ') ishni bajaradi va bir vaqtning o'zida soviydi, uning ichki energiyasining bir qismi mexanik energiyaga aylanadi. Shuning uchun issiqlik dvigatelida isitgich, ishlaydigan suyuqlik va muzlatgich mavjud. Bu 1824 yilda frantsuz olimi Sadi Karno tomonidan asos solingan. Bunday mashinaning ishlash printsipi diagramma bilan ifodalanishi mumkin (1-rasm).
Bundan tashqari, Karno dvigatelning yopiq siklda ishlashi kerakligini aniqladi va eng foydalisi ikkita izotermik va ikkita adiabatik jarayondan iborat tsikldir. U Karno sikli deb ataladi va uni grafik tarzda tasvirlash mumkin (2-rasm).
Grafikdan ko'rinib turibdiki, ishchi suyuqlik foydali ishni bajaradi, bu son jihatdan tsikl bilan tasvirlangan maydonga, ya'ni 1 - 2 - 3 - 4 - 1 maydoniga teng.
Karno sikli uchun energiyaning saqlanish va aylanish qonuni shundan iboratki, ishchi organning atrof-muhitdan olgan energiyasi atrof-muhitga uzatilgan energiyaga tengdir. Issiqlik dvigatellari pistonlar yoki turbina pichoqlari yuzalarida gaz bosimining farqi tufayli ishlaydi. Bu bosim farqi harorat farqi bilan hosil bo'ladi. Bu issiqlik dvigatellarining ishlash printsipi.
Mexanik. Issiqlik dvigatelining eng keng tarqalgan turlaridan biri ichki yonuv dvigateli (ICE) bo'lib, u hozirda turli xil transport vositalarida qo'llaniladi. Bunday dvigatelning tuzilishini eslang: asosiy element pistonli silindr bo'lib, uning ichida yoqilg'i yonadi.
Tsilindrda ikkita klapan bor - kirish va chiqish. Bundan tashqari, dvigatelning ishlashi sham, birlashtiruvchi novda mexanizmi va avtomobilning g'ildiraklariga ulangan krank mili mavjudligi bilan ta'minlanadi. Dvigatel to'rt tsiklda ishlaydi (3-rasm): Va tsikl yonuvchan aralashmaning kirish qismidir; II zarba - siqish, uning yoqilg'i oxirida shamdan uchqun bilan yonadi; III zarba - ish zarbasi, bu zarba paytida yoqilg'ining yonishi, ishni bajarish, pistonni pastga surish natijasida hosil bo'lgan gazlar; IV insult - chiqindi va sovutilgan gazlar tashqariga chiqqanda bo'shatish. Ushbu dvigatelning ishlashi paytida gaz holatining o'zgarishini tavsiflovchi yopiq tsiklning grafigi rasmda ko'rsatilgan. 4.
Har bir tsikl uchun foydali ish maydoniga teng raqamlar 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 2. Bunday dvigatellarning tarqalishi ularning kichik massaga ega bo'lishi, ixchamligi va nisbatan yuqori samaradorligi bilan bog'liq (nazariy jihatdan 80% gacha, lekin amalda - faqat 30%). Kamchiliklari shundaki, ular qimmat yoqilg'ida ishlaydi, konstruktsiyasi murakkab, dvigatel milining aylanish tezligi juda yuqori va ularning chiqindi gazlari atmosferani ifloslantiradi.
Ekolog. Benzinli dvigatellarda yonish samaradorligini oshirish uchun (uning oktan sonining oshishi) ular unga qo'shiladi. turli moddalar, asosan etil suyuqligi, bu qo'rg'oshin tetraetilni o'z ichiga oladi, bu antiknock rolini o'ynaydi (dvigatellar ishlaganda qo'rg'oshin birikmalarining 70% ga yaqini havoga chiqariladi). Qonda ozgina miqdorda qo'rg'oshin mavjudligi jiddiy kasalliklarga, aqlning pasayishiga, haddan tashqari qo'zg'alishga, tajovuzkorlik, e'tiborsizlik, karlik, bepushtlik, o'sishning kechikishi, vestibulyar apparatlarning buzilishi va boshqalarga olib keladi.
Yana bir muammo - uglerod (II) oksidi emissiyasi. Agar bitta avtomobil kuniga taxminan 3,65 kg uglerod (II) oksidi havoga chiqarsa (avtomobillar parki 500 milliondan oshadi va avtomobillar harakati zichligi, masalan, magistral yo'llarda) CO dan qanday zarar ko'rishini tasavvur qilish mumkin. Kiev kuniga 50-100 ming avtomobilga etadi, havoga soatiga 1800-9000 kg CO ni chiqaradi!).
CO ning odamlar uchun zaharliligi shundaki, u qonga tushganda eritrotsitlarni (qizil qon tanachalari) kislorodni tashish qobiliyatidan mahrum qiladi, natijada kislorod ochligi, bo'g'ilish, bosh aylanishi va hatto o'limga olib keladi. Bundan tashqari, ichki yonuv dvigatellari atmosferaning termal ifloslanishiga, shahardagi havo haroratiga hissa qo'shadi. ko'p miqdorda avtomobillar, har doim shahar tashqarisidagi haroratdan 3-5 °C yuqori.
tarixchi. 1896-1897 yillarda b. Nemis muhandisi G. Dizel ko'proq bo'lgan dvigatelni taklif qildi yuqori samaradorlik avvalgilariga qaraganda. 1899 yilda dizel dvigatel og'ir suyuq yoqilg'ida ishlashga moslashtirildi, bu esa uning yanada keng tarqalishiga olib keldi.
O'qituvchi. Dizel va karbüratörlü ichki yonuv dvigatellari o'rtasidagi farqlar qanday?
Mexanik. Dizel dvigatellari tarqatishda karbüratörlü dvigatellardan kam emas. Ularning tuzilishi deyarli bir xil: silindr, piston, qabul qilish va egzoz klapanlari, birlashtiruvchi novda, krank mili, volan va sham yo'q.
Buning sababi, yoqilg'ining uchqundan emas, balki havoning keskin siqilishi tufayli piston ustida hosil bo'lgan yuqori haroratdan yonishi. Bu issiq havoga yoqilg'i yuboriladi va u yonib, ishchi aralashmani hosil qiladi. Ushbu vosita chotiritactovim bo'lib, uning ishlash diagrammasi shaklda ko'rsatilgan. besh.
Dvigatelning foydali ishi 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 2 rasm maydoniga teng. Bunday dvigatellar arzon yoqilg'ida ishlaydi, ularning samaradorligi taxminan 40% ni tashkil qiladi. Asosiy kamchilik shundaki, ularning ishi atrof-muhit haroratiga juda bog'liq (past haroratlarda ular ishlay olmaydi).
Ekolog. Dizel ishlab chiqarishdagi sezilarli yutuqlar bu dvigatellarni benzinga qaraganda "tozaroq" qildi; ular allaqachon engil avtomobillarda muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda.
Dizel dvigatellarining chiqindi gazlarida deyarli zaharli uglerod oksidi mavjud emas, chunki dizel yoqilg'isida qo'rg'oshin tetraetil mavjud emas. Ya'ni, dizel dvigatellari atrof-muhitni karbüratörlü dvigatellarga qaraganda kamroq ifloslantiradi.
tarixchi. Biz ko'rib chiqadigan keyingi issiqlik dvigatellari bug 'va gaz turbinalari bo'ladi. Bunday mashinalar asosan elektr stansiyalarida (issiqlik va yadro) qo'llanilganligi sababli, ularni texnologiyaga joriy qilish vaqtini XX asrning 30-yillarining ikkinchi yarmi deb hisoblash kerak, garchi birinchi bo'lsa ham. kichik loyihalar bunday birliklar XIX asrning 80-yillarida ishlab chiqarilgan. Birinchi sanoat gaz turbinasining dizayneri e'tiborga olinishi kerak. M. Maxovskiy.
1883 yilda shved muhandisi G. Dach bir bosqichli bug 'turbinasining birinchi loyihasini taklif qildi va 1884-1885 pp. Ingliz C. Parson birinchi ko'p bosqichli turbinani loyihalashtirdi. C. Parson 1899 yilda uni Elberfelddagi (Germaniya) GESda ishlatgan.
Mexanik. Turbinalarning ishlashi suv bug'i yoki gaz bosimi ostida pichoqli g'ildirakning aylanishiga asoslangan. Shuning uchun turbinaning asosiy ishchi qismi rotordir - bu milga o'rnatilgan disk, uning chetida pichoqlar bilan. Bug 'qozonidan bug' maxsus kanallar (nozullar) orqali rotor pichoqlariga yo'naltiriladi. Naychalarda bug' kengayadi, uning bosimi pasayadi, lekin chiqish tezligi oshadi, ya'ni bug'ning ichki energiyasi reaktivning kinetik energiyasiga aylanadi.
Bug 'turbinalari ikki xil bo'ladi: rotorlarining aylanishi strumini qanotlarga ta'siri natijasida sodir bo'ladigan faol turbinalar va pichoqlar orasidagi bo'shliqdan bug' chiqib ketadigan tarzda joylashgan reaktiv turbinalar. ular, reaktiv zarba hosil qiladi. Bug 'turbinasining afzalliklari orasida yuqori tezlik, sezilarli quvvat va katta quvvat zichligi. Bug 'turbinalari samaradorligi 25% ga etadi. Agar turbinada nozullar va rotor pichoqlaridan iborat bo'lgan bir nechta bosim bosqichlari bo'lsa, uni oshirish mumkin. Bunday turbinada bug 'tezligi ishchi pichoqda pasayadi va keyin (ko'krakdan o'tgandan keyin) bosimning pasayishi tufayli yana ortadi. Shunday qilib, bosqichdan bosqichga bug 'bosimi ketma-ket pasayadi va u qayta-qayta ishni bajaradi. Zamonaviy turbinalar 30 tagacha bosqichga ega.
Turbinalarning kamchiligi - inertsiya, aylanish tezligini nazorat qila olmaslik, teskari harakatning yo'qligi.
Ekolog. Elektr stansiyalarida bug 'turbinalaridan foydalanish burilishni talab qiladi katta maydonlar chiqindi bug'i sovutilgan hovuzlar ostida. Elektr stantsiyalari quvvatining oshishi bilan suvga bo'lgan ehtiyoj keskin oshadi, bundan tashqari, bug 'sovishi natijasida atrof-muhitga katta miqdorda issiqlik chiqariladi, bu yana termal qo'zg'alishga va haroratning oshishiga olib keladi. Yerdan.
tarixchi. Issiqlik dvigatellari reaktiv dvigatellardir. Bunday dvigatellar nazariyasi E. K. Tsiolkovskiyning 20-asr boshlarida yozilgan asarlarida qayta tiklangan va ularning kiritilishi boshqa ukrainalik ixtirochi - S. P. Korolyov nomi bilan bog'liq. Xususan, uning rahbarligida birinchi reaktiv dvigatellar yaratilib, ular samolyotlarda qoʻllanilgan (1942), keyinroq (1957) birinchi kosmik sunʼiy yoʻldosh va birinchi boshqariladigan sunʼiy yoʻldosh uchirilgan. kosmik kema(1961). Reaktiv dvigatellarning ishlash printsipi qanday?
Mexanik. Reaktiv dvigatellardan foydalanadigan issiqlik dvigatellari reaktiv dvigatellar deb ataladi. Ularning ishlash printsipi shundan iboratki, yoqilg'i yoqilganda gazga aylanadi, u dvigatel nozullaridan yuqori tezlikda oqib chiqadi va samolyotni harakatlanishiga majbur qiladi. qarama-qarshi yo'nalish. Bunday dvigatellarning bir nechta turlarini ko'rib chiqing.
Dizayndagi eng oddiylaridan biri bu ramjet dvigatelidir. Bu kelayotgan oqim havoni majburlaydigan quvur bo'lib, unga suyuq yoqilg'i quyiladi va yonadi. Issiq gazlar quvurdan yuqori tezlikda uchib chiqib, unga reaktiv zarba beradi. Bu dvigatelning kamchiligi shundan iboratki, surish kuchini hosil qilish uchun u havoga nisbatan harakatlanishi kerak, ya'ni o'z-o'zidan ucha olmaydi. Eng yuqori tezlik soatiga 6000 - 7000 km.
Agar reaktiv dvigatelda turbin va kompressor bo'lsa, unda bunday dvigatel turbo zaryadlovchi deb ataladi. Bunday dvigatelning ishlashi paytida havo kompressorga kirish orqali kiradi, u erda siqiladi va yonish kamerasiga yuboriladi, u erda yoqilg'i AOK qilinadi. Bu erda u yoqiladi, yonish mahsulotlari kompressorni aylantiradigan turbinadan o'tadi va ko'krak orqali oqib chiqadi va reaktiv zarba hosil qiladi.
Quvvatning taqsimlanishiga ko'ra, bu dvigatellar turbojet va turbopropga bo'linadi. Birinchisi o'z kuchining katta qismini reaktiv zarbaga, ikkinchisi esa gaz turbinasi aylanishiga sarflaydi.
Ushbu dvigatellarning afzalligi shundaki, ular kosmosga ko'tarilish uchun zarur bo'lgan yuqori tezlikni ta'minlaydigan ko'proq quvvatga ega. Kamchiliklari - katta o'lchamlar, past samaradorlik, shuningdek, ularning atrof-muhitga etkazadigan zarari.
Ekolog. Reaktiv dvigatellar ham yoqilg'ini yoqib yuborganligi sababli ular, barcha issiqlik dvigatellari kabi, atrof-muhitni ifloslantiradi. zararli moddalar yonish jarayonida ajralib chiqadigan. Bu karbonat angidrid (CO2) uglerod oksidi(CO), oltingugurt birikmalari, azot oksidi va boshqalar. Agar avtomobil dvigatellari ishlaganda bu moddalarning massasi kilogramm bo'lgan bo'lsa, hozir ular tonna va sentnerga teng. Bundan tashqari, samolyotlarning yuqori balandlikdagi parvozlari, kosmik raketalarning uchirilishi, harbiy ballistik raketalarning parvozlari atmosferaning ozon qatlamiga salbiy ta'sir ko'rsatib, uni yo'q qiladi. Kosmik kemaning yuzta ketma-ket uchirilishi Yer atmosferasining himoya ozon qatlamini deyarli butunlay yo'q qilishi mumkinligi hisoblab chiqilgan, Master. Kelajakning dvigatellari qanday bo'lishi kerak? Mexanik. Aksariyat mutaxassislarning fikriga ko'ra, bu vodorod dvigatellari bo'lishi kerak, ya'ni vodorod kislorod bilan reaksiyaga kirishadi va natijada suv hosil bo'ladi. Bu borada amalga oshirilayotgan ishlar ko'p narsa beradi turli dizaynlar shunga o'xshash dvigatellar: tanklar tegishli gazlar bilan to'ldirilgan joylardan, yoqilg'i shakar siropi bo'lgan mashinalarga. Bundan tashqari, yoqilg'i neft, spirtli ichimliklar va hatto biologik chiqindilar bo'lgan tuzilmalar mavjud. Ammo hozirgacha bu dvigatellarning barchasi faqat eksperimental namunalar ko'rinishida mavjud bo'lib, ular hali ham joriy etishdan uzoqdir. sanoat ishlab chiqarish. Biroq, bu ishlanmalar ham kelajakda bizda zamonaviylardan ko'ra ekologik toza mashinalarga ega bo'lishiga umid qilmoqda. Garchi biz atrof-muhitni umuman ifloslantirmaydigan issiqlik dvigatelini yaratishga hali erisha olmagan bo'lsak ham, biz bunga intilamiz.
III. Uy vazifasi
Uy vazifasini tekshirish
Variant 1
1. Porshen ostidagi gaz bosimi 490 kPa. Agar bo'lsa, gaz qanday ish qiladi doimiy bosim asl haroratdan ikki baravar qizdirilganmi? Gazning dastlabki hajmi 10 litrni tashkil qiladi.
2. Bug 500 ° S haroratda turbinaga kiradi va 30 ° C haroratda chiqadi. Turbinani ideal issiqlik dvigateli deb hisoblab, uning samaradorligini hisoblang.
3. Yoki muzlatgich eshigini rozetkaga qo‘yib qo‘ysangiz, xonadagi havo sovib ketadimi?
Variant 2
1. 200 g geliyning ichki energiyasi harorat 20 K ga oshganda qanchaga o'zgaradi?
2. Ideal mashinaning isitgichining harorati 117 ° C, muzlatgichniki esa 27 ° C. Mashinaning isitgichdan 1 soniyada oladigan issiqlik miqdori 60 kJ ni tashkil qiladi. Mashinaning samaradorligini, muzlatgichning 1 sekundda oladigan issiqlik miqdorini va mashinaning quvvatini hisoblang.
3. Issiqlik dvigatelining samaradorligi qachon yuqori bo'ladi: sovuq yoki issiq havoda?
1-ilova
Bug' mashinasi I. Polzunov
Jeyms Vatt Newcomen bug 'nasosini yaxshiladi va uning samaradorligini oshirdi. Uning 1775 yilda ishlab chiqarilgan bug' dvigatellari Buyuk Britaniyadagi ko'plab zavodlarda ishlagan.
Dvigatel haqida ba'zi ma'lumotlar |
karbüratörlü dvigatel |
dizel dvigatel |
ishchi organ |
Benzinning yonish mahsulotlari |
yonish mahsulotlari dizel yoqilg'isi |
Dizel yoqilg'isi |
||
Silindr bosimi |
1,5 106-3,5 106 Pa |
|
Siqilgan havo harorati |
||
Yonish mahsulotlarining harorati |
||
20-25% (35% gacha) |
30-38% (45% gacha) |
|
Foydalanish |
Nisbatan kam quvvatli engil mobil mashinalarda ( avtomobillar, mototsikllar va boshqalar) |
IN yuk mashinalari yuqori quvvatli, traktorlar, traktorlar, teplovozlar, issiqlik elektr stantsiyalarining statsionar qurilmalarida |
Yaratilish tarixi |
Birinchi marta 1860 yilda frantsuz Lenoir tomonidan patentlangan; 1878 yilda samaradorligi = 2% bo'lgan dvigatel qurilgan (nemis ixtirochisi Otto va muhandis Langen) |
1893 yilda nemis muhandisi G. Dizel tomonidan yaratilgan |
3-ilova
Reaktiv dvigatelning struktura diagrammasi
Issiqlik dvigatellari ko'pchilik avtomobillarni harakatga keltirish uchun elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun kerak.
Generatorlarning rotorlarini aylantirish uchun elektr stantsiyalarida kuchli bug 'turbinalaridan foydalanish eng katta ahamiyatga ega. Bug 'turbinalari atom yadrolarining energiyasi yuqori haroratli bug' ishlab chiqarish uchun sarflanadigan atom elektr stantsiyalarida ham o'rnatiladi.
Zamonaviy transportda issiqlik dvigatellarining barcha turlari qo'llaniladi. Pistonli ichki yonuv dvigatellari avtomobillarda, traktorlarda, oʻziyurar kombaynlarda, teplovozlarda, aviatsiyada gaz turbinada, kosmik raketalarda reaktiv dvigatellarda qoʻllaniladi.
Issiqlik dvigatellari bir qismini beradi zararli ta'sirlar atrof-muhit bo'yicha:
Shu munosabat bilan tabiatni muhofaza qilish muammosi juda dolzarb bo'lib qoldi. Atrof-muhitni muhofaza qilish uchun quyidagilarni ta'minlash kerak:
Issiqlik dvigatellari uchun yoqilg'i sifatida vodoroddan foydalanish istiqbolli: vodorod yoqilganda, suv hosil bo'ladi. Benzinli avtomobillar o‘rnini bosadigan elektromobillarni yaratish bo‘yicha jadal izlanishlar olib borilmoqda.
Aksenovich L.A. Fizika o'rta maktab: Nazariya. Vazifalar. Sinovlar: Proc. umumiy ta'lim muassasalari uchun nafaqa. muhitlar, ta'lim / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsi i vykhavanne, 2004. - C. 165.
