Cercetarea în domeniul fizicii intitulat „motoare termice și de protecție a mediului“

Cercetarea în fizica pe tema:

protecția mediului "

Head: Golikova NA

Munca prestată: Salogub Anastasia (9kl.), Evtușenko Anastasia (9kl.)

Motivație: Având în vedere faptul că motorul termic, suntem obligați să cunoască principiul de funcționare al aparatului și rolul motoarelor termice utilizate în fiecare mașină. Luați în considerare moduri de a proteja atmosfera de contaminanți. Furniza o metodă de reducere a emisiilor nocive.

Problemă: Este posibil pentru a reduce cantitatea de substanțe nocive emise în atmosferă? Cum de a face acest lucru?

Relevanța. Populația lumii crește foarte repede. . În urmă cu aproximativ 200000 ani. - 1 milion de oameni acum. - Mai mult de 6 miliarde de oameni din orașe. - 4 miliarde de oameni de combustibil și consumul de energie a crescut brusc (generarea de energie electrică în ultimii 100 de ani, pe cap de locuitor a crescut cu 20 de ori). În consecință, există probleme de mediu. Sferă de intruziune umane extinde știință și tehnologie. rol important în motoarele termice de dezechilibru a face ecologice. De ce este încă nu a rezolvat multe probleme de mediu, în special, problemele asociate cu utilizarea de mașini.

Distribuția și rolul motoarelor termice în industrie, agricultura și transporturile sunt extrem de ridicate, iar în sectorul energetic, acestea sunt principalul tip de motoare. Este suficient să spunem că în țara noastră mai mult de 80% din totalul energiei generate de cont pentru centralele electrice echipate cu un motor termic - în principal, turbine cu abur.

Beneficiile centralelor electrice cu abur sunt:
Utilizarea combustibililor comuni cu valoare redusă.
Oportunitatea de a se concentra asupra unei instalații relativ mici de putere enormă.

Combinația cu centralele termice care produc căldură pentru încălzire și alte scopuri, permite obținerea unui randament foarte ridicat de utilizare a combustibilului.

Primele încercări de a aplica forța presiunii de vapori de apă pentru a obține un loc de muncă - pomparea apei din minele aparțin la începutul secolului al XVII-lea. Cu toate acestea, construit pentru acest scop, aparatul a lucrat cu o presiune de vapori foarte puțin și au fost ineficiente.

In 1690 inventatorul cazanului de abur Denis Papin a construit prima mașină cu piston, care, cu toate că nu a primit o aplicație practică, a fost prototipul motoarelor cu aburi următoare. La motorul cilindrul de abur, energia potențială a aburului este transformată în energie cinetică a mișcării pistonului.

turbina cu abur se bazează pe un principiu diferit. Cea mai mare parte a arborelui turbinei este fixat la roata cu lame. Aburul din cazan este furnizat este livrat către canalul fix (duză), în care se extinde, energia potențială a aburului este transformată în energie cinetică a traficului cu jet de abur care iese din duză. Acest flux intră palele rotorului și le transmite energia lor, astfel încât roata se rotește.

Motoarele cu ardere internă sunt numite motoare termice, în care activitatea de expansiune este folosit produsele gazoase ale arderii combustibililor lichizi și gazoși.

Primul motor cu ardere internă pentru a obține unele motor de aplicații industriale a fost brevetat în 1860 de francezul Lenoir. În 1878, inventatorul german și inginerul Otto Langen a construit un motor cu ardere internă mai bună, care a avut 22% eficiență. În tehnologia modernă, motorul cu ardere internă a devenit larg răspândită: în sectorul energetic (în centralele electrice de mică putere), transport - terenuri, apă, aer, agricultura, afacerile militare.

Studiu: Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au încercat să folosească energia de combustibil pentru ao transforma în energie mecanică. În secolul al XVII-lea. A fost inventat un motor termic, care, în ultimii ani a fost îmbunătățit, dar ideea rămâne aceeași. In toate motoarele, energia de combustibil este transformată în energie a primului gaz sau vapori, iar gazul (vapori) se extinde, funcționează și se răcește, iar o parte din energia sa internă, astfel transformată în energie mecanică. Din păcate, eficiența nu este mare.

Prin căldură motoarele includ motorul cu aburi, motorul cu ardere internă, abur și motorul cu jet de turbina cu gaze. combustibilul lor este o energie combustibililor solizi și lichizi, solară și nucleară.

Motorul cu ardere internă.

În prezent, mai multe comune de transport rutier, care operează pe un motor cu ardere internă termică funcționează pe combustibil lichid. Ciclul de funcționare are loc în motor în patru timpi, patru cicluri de ceas. Prin urmare, aceasta se numește motorul în patru timpi și. ciclu al motorului este format din următoarele patru cicluri: 1.vpusk, 2.szhatie, 4.vypusk mutare 3.rabochy.

Pentru a spori capacitatea sistemului și o mai bună uniformitate a arborelui de securitate, utilizați 4.8 sau mai multe motoare cilindri. În special motoare puternice pe nave, locomotive, și altele. În tehnologia modernă este, de asemenea, utilizat pe scară largă un alt tip de motor termic. In ea abur sau încălzit la un gaz de temperatură ridicată se rotește un ax cu motor fără ajutorul pistonului, biela și arborele cotit. Aceste motoare sunt denumite turbine.

În turbinele moderne, pentru a crește puterea nu este folosit singur, dar mai multe discuri nasazhannyh pe un arbore comun. Turbinele folosite în centralele termice și nave.

Cel mai important, utilizarea motoarelor termice în centrale termice, în cazul în care acestea conduc rotoarele un generator de curent electric.

motoare termice - turbina cu abur - de asemenea, montate pe toată energia nucleară pentru a produce abur unei temperaturi ridicate. La toate tipurile majore de vehicule moderne sunt utilizate în principal motoare termice: automobile - Motoare cu ardere internă; în soluție apoasă - și turbine cu abur ICE; pe w / e. locomotive cu unități diesel; Aviație - piston, turbopropulsor și motoare cu reacție. Fără motoare termice, civilizația modernă este de neconceput. Noi nu ar avea cea mai ieftină energie electrică din abundență și ar fi lipsit de orice influență a turației motorului de transporta.Otritsatelnoe termic

mașini asupra mediului se datorează mai multor factori.

În al doilea rând, arderea combustibilului însoțită de eliberarea dioxidului de carbon.

În al treilea rând, cărbune și atmosferă arderea uleiului este contaminat cu compuși cu sulf și azot sunt dăunătoare pentru sănătatea umană. Un motoare auto emit anual două sau trei tone - plumb.

Una dintre modalitățile de reducere a poluării mediului asupra mediului - utilizarea în autovehicule, în locul motoarelor pe benzină benzină diesel în care combustibilul nu se adaugă compuși de plumb. Promițând dezvoltarea de automobile, în care, în loc de motoare pe benzină sau motoare electrice sunt utilizate, folosind hidrogen drept combustibil.

Emisiile de substanțe nocive în atmosferă - nu este singura parte a impactului energetic asupra mediului. Conform legilor termodinamicii producției de energie electrică și mecanică, în principiu, nu poate fi efectuată fără îndepărtarea mediului de cantități semnificative de căldură. Acest lucru nu poate decât să conducă la o creștere treptată a temperaturii medii pe pământ. Unul dintre domeniile asociate cu protecția mediului, creșterea eficienței energetice, lupta pentru economia ei

Motorul termic și eficiența acestuia. Efectul motoarelor termice asupra mediului și modalități de a reduce efectele lor nocive.

Cele mai multe dintre motoarele folosite de oameni - acest lucru motoare termice. Dispozitivele care transformă energia de combustibil în energie mecanică, numite motoare termice. Orice motor termic (turbine cu abur și gaz, motoarele cu ardere internă) este format din trei elemente de bază: fluidul de lucru (un gaz), care efectuează lucrarea în motor; de încălzire, din care fluidul de lucru primește energie, o parte din care apoi se duce pentru a efectua munca; frigider, care este atmosfera sau dispozitivul special (fig. 28).

Nici motor termic nu poate rula la aceeași temperatură a corpului și a mediului de lucru al acestuia. Temperatura de încălzire necesară depășește temperatura frigiderului. Atunci când se efectuează motor termic operațiune are loc transferul de căldură de la mai cald la corpul mai rece. corpul motorului Tools primește cantitatea de căldură Q H din încălzitor și efectuează lucrează un frigider transmite cantitatea de căldură Qx. În conformitate cu legea de conservare a energiei. În caz de egalitate este vorba despre un motor ideal în care nu există nici o pierdere de energie.

Atitudinea de a lucra cu energia care a obținut fluidul de lucru din sistemul de încălzire se numește coeficientul de performanță (COP):

Abur sau gaz turbina, motor cu ardere internă, un motor cu jet funcționează pe baza de combustibili fosili. În timpul funcționării motoarelor termice cu pierderi multiple de căldură, ceea ce duce în final la o creștere a energiei interne a atmosferei, adică. E. Pentru a crește temperatura. Acest lucru poate duce la topirea ghețarilor și creșterea nivelului mării catastrofale, și odată cu ea schimbările globale în condiții naturale. În timpul funcționării, centralele termice și motoarele sunt emise în atmosferă sunt dăunătoare pentru oameni, animale și plante de oxizi de azot, carbon și sulf. Pe efectele nocive ale mașini termice pot fi controlate prin creșterea eficienței de reglementare și crearea de noi motoare, nu dispun de substanțe nocive din gazele de eșapament.

Cum motoarele de căldură asupra mediului?
Când motorul termic este utilizat ca un mediu mai rece (aer și apă din rezervoare deschise), rezultând o creștere a temperaturii mediului ambiant, numită „poluare termică“.

Acest efect este amplificat de faptul că arderea cantității enorme de combustibil crește concentrația de dioxid de carbon în atmosferă. Și la concentrații ridicate de atmosferă de dioxid de carbon slab transmite radiația termică a soarelui încălzit suprafața Pământului, ceea ce duce la „efectul de seră“. Ca rezultat al procesului descris temperatura medie pe Pământ a crescut constant pe parcursul ultimelor decenii. Aceasta amenință încălzirea globală, cu efecte adverse, care includ topirea ghețarilor și creșterea nivelului mării.

Mai mult decât atât, atunci când arderea combustibilului în motoarele termice oxigenul atmosferic este consumat (în țările cele mai dezvoltate căldură motoare astăzi consumă mai mult oxigen decât este produs de toate plantele care cresc în aceste țări) și produce o mulțime de poluanți atmosferici nocivi.

mașină termică nu arde numai oxigen, ci și emit cantități echivalente de monoxid de carbon (dioxid de carbon). arderea combustibililor în cuptoare de instalații industriale și centrale termice aproape niciodată complet, deci nu este poluarea aerului, cenusa, fulgi de funingine. În lumea centralelor electrice convenționale emit în atmosferă în fiecare an, mai mult de 200 Mill. T cenușă și un oxid de sulf 60 Mill. T.

Pe lângă industrie, poluează aerul și diferitele moduri de transport, în special transportul rutier. Locuitorii din marile orașe se îneacă cu țeava de eșapament a motoarelor auto.

Motoarele de căldură sunt utilizate pe scară largă la locul de muncă și la domiciliu. Pe cale ferata linii de compusi de plumb locomotive puternice pe căile navigabile - nave. Milioane de mașini cu motoare cu combustie internă, care transportă mărfuri și de pasageri. Piston. motoare turbopropulsoare și turboreactoare echipate avioane și elicoptere. Cu rachete lansate motoare sunt sateliți artificiali, stații spațiale și nave. Motoarele cu ardere internă sunt bază mecanizarea proceselor de producție în agricultură. Acestea sunt instalate pe tractoare, combine agricole, șasiu autopropulsate, stații de pompare.

PROTECȚIA MEDIULUI

În toate țările cu industrie dezvoltată este de lucru pentru a reduce și a elimina consecințele poluării aerului. Accentul principal este pe prevenirea emisiilor de poluanți în atmosferă. La toate centralele termice existente și noi și centrale termice instala purificator de gaze si echipamente de colectare a prafului. Etapele sunt luate de către distribuția rațională a centralelor termice.

munca intensiva se face pentru a reduce poluarea aerului de către gazele de eșapament ale motoarelor de automobile. Cele mai promițătoare sunt vehicule electrice și vehicule cu motoare care rulează pe hidrogen. Produsul a arderii în motorul de hidrogen este apa obișnuită.

Pentru a reduce consecințele negative ale motoarelor termice funcționează în două moduri: pe de o parte, pentru a îmbunătăți motoarele, creșterea eficienței și reducerea emisiei de substanțe nocive, pe de altă parte - tehnologiile de economisire a energiei utilizate.

În țările în care aceste tehnologii sunt dezvoltate și aplicate, consumul de energie pentru producerea aceluiași produs de mai multe ori mai mici decât în ​​țările în care abia acum încep să acorde o atenție la tehnologii de economisire a energiei.

Concluziile cercetării teoretice și practice

Cercetare in Fizica „pe motoarele termice și de protecție a mediului“