Motoarele de căldură și mediu, platforma de conținut

Material suplimentar pentru lecție

Motoarele de căldură și mediul înconjurător.

Dezvoltarea continuă a energiei, rutier și alte moduri de transport, creșterea consumului de cărbune, industria de petrol și gaze și pentru uz casnic crește șansele de necesități umane. În prezent, cu toate acestea, cantitatea de ars în fiecare an este atât de mare într-o varietate de mașini termice combustibil chimic care tot mai complexă problemă este protecția naturii de efectele nocive ale produselor de ardere. Impactul negativ al motoarelor termice asupra mediului „datorită acțiunii diverșilor factori.

În al doilea rând, arderea combustibilului însoțită de eliberarea dioxidului de carbon. Atmosfera Pământului conține în prezent aproximativ 2600 miliarde. tone de dioxid de carbon (aproximativ 0.033%). Înainte de expirarea perioadei de dezvoltare rapidă a energiei și transportului, cantitatea de dioxid de carbon absorbit din atmosfera in timpul fotosintezei plantelor si se dizolva in ocean, era egal cu cantitatea de dioxid de carbon eliberat în timpul respirației și degradare. În ultimele decenii, acest echilibru este perturbat devenit tot. În prezent, datorită arderii cărbunelui, petrolului și gazelor în atmosfera terestră furnizat anual suplimentar de aproximativ 20 miliarde. Tone de dioxid de carbon. Acest lucru duce la o creștere a concentrației de dioxid de carbon în atmosferă. Molecule de monoxid de carbon sunt capabile să absoarbă radiațiile infraroșii. Prin urmare, creșterea concentrației de dioxid de carbon din atmosferă își schimbă transparența. O altă creștere semnificativă a concentrației de dioxid de carbon în atmosferă poate duce la o creștere a temperaturii sale ( „efect de seră“). Fabricarea de energie electrică și mecanică poate să nu fie posibilă fără descărcare în mediu cantitatea de căldură, ceea ce duce la temperaturi mai mari de pe Pământ și pune în pericol topirea ghețarilor și creșterea catastrofală a nivelului mării.

În al treilea rând, cu cărbune și petrol atmosferă de ardere este contaminat cu compuși cu sulf și azot sunt dăunătoare pentru sănătatea umană. Mai ales semnificativ este poluarea în orașe și centre industriale. Mai mult de jumătate din poluarea atmosferică creează transport. De asemenea, oxid de carbon și de azot compuși, motoare auto emit anual 3,2 milioane. Tone de plumb.

Motoare auto joacă un rol crucial în poluarea aerului în zonele urbane, problema îmbunătățirii acestora este una dintre cele mai presante științifice - probleme tehnice. Una dintre modalitățile de a reduce poluarea mediului - Utilizarea în vehicule în loc de motoare pe benzină benzină diesel în care combustibilul nu se adaugă compuși de plumb. dezvoltare promițătoare și testarea vehiculului. în care, în loc de benzină motoare utilizate motoare electrice alimentate de baterii sau motoare care utilizează hidrogen drept combustibil. În acest din urmă tip de apă motor cu ardere de hidrogen este format, dar aici există o mulțime de probleme tehnice. Problemele de mediu sunt din ce în ce în ce mai important pentru dezvoltarea în continuare a sistemului de alimentare. Organizarea protecției mediului necesită eforturi din întreaga lume.

utilizate tot mai mult în motoarele moderne cu turbine cu gaz de transport produse. Unitatea turbinei cu gaz cuprinde compresor de aer 1, o cameră de ardere 2 și turbina de gaz 3 (Fig. 119). Compresorul include un rotor, întărit pe aceeași axă cu turbina și un staționare aripi de ghidare.

În timpul funcționării rotorului turbinei rotește compresorului. Palelor rotorului au o formă astfel încât în ​​timpul rotirii lor presiunea în amonte față de scăderile de compresor și el crește. Aerul este aspirat în compresor, mai multe etape de lame de compresoare conduce la creșterea presiunii aerului de 5-7 ori.

Procesul de comprimare are loc adiabatic, astfel încât temperatura crește la o temperatură de 200 ° C sau mai mult.

Aerul comprimat pătrunde în camera de ardere. Simultan, prin duza este pulverizat sub presiune mare păcură - petrol lampant, păcură.

La arderea de servire a aerului combustibil ca mediu de lucru primește o anumită cantitate de căldură și se încălzește la o temperatură de ° C. încălzirea aerului are loc la o presiune constantă, astfel încât aerul se extinde și crește viteza acestuia.

Deplasarea cu aer de mare viteză, iar produsele de ardere sunt dirijate în turbină. Trecerea de la un nivel la altul, ei renunță la energia cinetică a paletelor turbinei. O parte din această energie este cheltuită de rotatie a compresorului turbinei, iar restul este folosit pentru a roti planul șurub cu elice marine vas sau vehicule roți.

În loc de șurub plan rotație, un vas sau turbina cu gaz rotor generator de putere poate fi utilizat ca un motor cu reacție. Produsele de aer și de ardere sunt emise de turbina cu gaz la o viteză mare. tracțiune reactivă, care a avut loc în acest caz, pot fi utilizate pentru aeronave, nave sau feroviar.

Principala diferență constă într-un motor cu reacție care utilizează o turbină cu gaz pentru a conduce compresorul de aer și ia o porțiune mică a jetului care iese din camera de ardere. Ca rezultat, jetul de gaz are la ieșirea din turația turbinei și creează o forță de reacție de împingere.

Motoare turboreactoare echipate cu renume mondial IL-62, Tu-154.

Istoria motorului cu aburi este de mare interes. Această mașină este pe de o parte, a făcut o adevărată revoluție în dezvoltarea producției, celălalt în lucrarea acestui mare invenție pentru prima dată, a demonstrat unitatea teoriei și practicii științei și industriei. Deci, în 1769 laboratorul universitar din Glasgow, George. Watt () a inventat motorul cu aburi. Continuând să lucreze la îmbunătățirea acestuia, în 1784 a creat un motor cu aburi de acțiune dublă, în care se extinde aburul, punând presiune pe primul și apoi cealaltă parte a pistonului. A fost o mașină cu adevărat versatil, utilizat în diverse domenii de producție, iar mai târziu, cu unele îmbunătățiri și transport.

Introducerea de cazane de abur și mașini în producție nu a fost Tola netăgăduit avantaje, dar și dezavantaje. Probleme în cazane au dus la atacuri cu bombă și victime lor frecvente. Sigur, împiedicat dezvoltarea industriei, dar procesul de dezvoltare a continuat.

Un moment important în dezvoltarea motoarelor cu abur, este 1770, când inginerul francez J. Cugnot a construit primul transport autopropulsat (transport) pentru transportul de arme grele. Acesta a fost pus în mișcare în detrimentul puterii aburului. Desigur, era imperfectă și greoaie, w, randamentul a fost foarte scăzută.

În continuare, cazane de abur au fost instalate la Stagecoach pentru transportul de mărfuri și pasageri. Tragediile care au avut loc în exploatarea diligențe și mașini cu abur, introducerea de abur retardat val *, dar pentru a opri dezvoltarea motorului cu aburi a fost imposibilă. val de abur „nu poate depăși o viteză de 10 km / h.

Continuarea logică a dezvoltării cazanelor de abur a fost crearea în 1803 a primei locomotive cu abur. A fost construit de englezul Richard Trevithick. Primul model a avut succes, așa cum calul a rupt de fier șine locomotive rutier.

Al doilea model are viteze de până la 30 km / h. Dar acest model este folosit doar pentru a demonstra traficul. Utilizarea pe scară largă a acestor modele nu sunt obținute în principal din neînțelegere majoritatea industriașilor beneficia de aceste dispozitive. Dominat de credința că | o locomotivă nu se poate trage în sus, a căror greutate este mai mare decât greutatea locomotivei. Punctul de cotitură în dezvoltarea transportului feroviar a venit în 1823, când un inginer englezesc Dzhordzh Stefenson a construit prima fabrica de locomotive. Top modelul Stephenson locomotive dezvoltat viteza la 50 km / h. În România, prima locomotiva cu aburi a fost inventat și construit în anul 1834 expertul Cherepanov.

Efim Alekseevich Cherepanov () Miron Efimovich Cherepanov ()

Efim Alekseevich și Miron Efimovich Cherepanovy tată și fiu - zamochatelnye inventatori români autodidact. Ei erau iobagi de Urali gornozavodchikov Demidov. Numai 60 de ani de viață al tatălui și fiul au fost în '33 liber pentru activitatea inventivă. ingineri talentati proprietarii lor gornozavodchikov Demidov a trimis să se familiarizeze cu realizările de artă din Sankt-Petersburg și în străinătate - în Suedia, Anglia.

Română autodidact cu succes a adoptat acolo expertiză tehnică avansată, a studiat inovațiile tehnice. Experiența rezultată și talent natural permis Cherepanov produc mai mult de 20 de lămpi cu abur originale de putere diferite, pentru a crea mașini unice - de cotitură, tăiere și altele.

Dar lucrul cel mai remarcabil Efim Alekseevich și Myron Yefimovich Cherepanov a fost construirea primei cai ferate naționale și prima locomotivă cu aburi din lume.

Viteza primului „navă de teren“ - o locomotiva cu aburi, construcția 1834 a fost de 15 km / h. Dar, de cea a motorului și drumul începe istoria transportului feroviar în țara noastră.

Numai spre mijlocul secolului XX pentru a înlocui locomotivele au început să vină la motorină și locomotive electrice.

În loc de locomotive cu abur mașini au început să utilizeze motoare cu combustie internă și la locomotive - motoare.

Cine a creat și modele mai avansate și eficiente de motorină și locomotive electrice.

„motoare termice și provocări de mediu.“

„Criza energetică“, înțeleasă ca o lipsă de energie pentru dezvoltarea producției, este acum considerată ca fiind una dintre problemele cele mai acute ale civilizației. Dar cum să reconcilieze criza energetică a legii de conservare a energiei: în cazul în care energia este stocată, deoarece nu poate lipsi?

Răspunsul este că problema nu este doar lipsa de energie, precum și lipsa de energie, potrivit pentru conversia în energie mecanică.

Criza de mediu. PROTECȚIA MEDIULUI

A doua problemă, la fel de gravă cu care se confruntă umanitatea - este o „criză ecologică“. Imensul scara de conversie a energiei a început deja să „planetar“ influență asupra climei Pământului și compoziția atmosferică.

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. Motoare cu piston, 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.

Cum motorul termic 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.

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.