Účinnosť tepelného motora pracujúceho v uzavretom cykle je vždy nižšia ako jedna. Úlohou tepelnej energetiky je dosiahnuť čo najvyššiu účinnosť, to znamená využiť čo najviac tepla prijatého z ohrievača na získanie práce. Ako sa to dá dosiahnuť? Prvýkrát najdokonalejší cyklický proces pozostávajúci z izotermov a adiabatov navrhol francúzsky fyzik a inžinier S. Carnot v roku 1824. 42. Entropy. Druhý zákon termodynamiky. Entropia v prírodných vedách je mierou poruchy v systéme pozostávajúcom z mnohých prvkov. Najmä v štatistickej fyzike je to miera pravdepodobnosti výskytu akéhokoľvek makroskopického stavu; v teórii informácií miera neistoty skúsenosti (testu), ktorá môže mať rôzne výsledky, a teda aj množstvo informácií; v historickej vede za vysvetlenie fenoménu alternatívnych dejín (invariantnosť a variabilita historického procesu). Entropia v informatike je miera neúplnosti, neistoty vedomostí. Pojem entropia prvýkrát predstavil Clausius v termodynamike v roku 1865, aby určil mieru nezvratného rozptýlenia energie, mieru odchýlky skutočného procesu od ideálu. Je definovaná ako súčet redukovaných horúčav, je funkciou stavu a zostáva konštantná počas reverzibilných procesov, zatiaľ čo v reverzibilných procesoch je jej zmena vždy pozitívna. , kde dS je prírastok entropie; δQ je minimálne teplo dodávané do systému; T je absolútna teplota procesu; Využitie v rôznych disciplínach § Termodynamická entropia je termodynamická funkcia, ktorá charakterizuje miery poruchy systému, to znamená nehomogenitu polohy pohybu jeho častíc termodynamického systému. § Informačná entropia je miera neurčitosti zdroja správ, určená pravdepodobnosťou výskytu určitých symbolov počas ich prenosu. § Diferenciálna entropia - entropia pre spojité distribúcie § Entropia dynamického systému - v teórii dynamických systémov mierka chaosu v správaní sa dráh systému. § Entropia reflexie - časť informácie o diskrétnom systéme, ktorá sa nereprodukuje, keď sa systém odráža cez všetky jeho časti. § Entropia v teórii riadenia je mierou neistoty stavu alebo správania systému za daných podmienok. Entropia je funkcia stavu systému, ktorá sa rovná v rovnovážnom procese množstvu tepla odovzdaného do systému alebo odobratého zo systému, vztiahnuté na termodynamickú teplotu systému. Entropia je funkcia, ktorá vytvára spojenie medzi makro a mikro stavmi; jediná funkcia vo fyzike, ktorá ukazuje smer procesov. Entropia je funkcia stavu systému, ktorý nezávisí od prechodu z jedného stavu do druhého, ale závisí iba od počiatočnej a konečnej polohy systému. Druhý zákon termodynamiky je fyzikálny princíp, ktorý ukladá obmedzenie smeru procesov prenosu tepla medzi telesami. Druhý zákon termodynamiky hovorí, že spontánny prenos tepla z menej vyhriateho telesa do viac vyhriateho telesa je nemožný. Druhý zákon termodynamiky zakazuje takzvané stroje s permanentným pohybom druhého druhu, ktoré ukazujú, že účinnosť sa nemôže rovnať jednotke, pretože pre kruhový proces by teplota chladničky nemala byť 0. Druhý zákon termodynamiky je postulát, ktorý nemožno v rámci termodynamiky dokázať. Bola vytvorená na základe zovšeobecnenia experimentálnych faktov a získala množstvo experimentálnych potvrdení. 43. Efektívny prierez rozptylom. Priemerná voľná cesta molekúl. Priemerná voľná cesta molekúl Predpokladajme, že všetky molekuly, okrem uvažovanej, sú nehybné. Molekuly sa budú považovať za gule s priemerom d. Zrážky nastanú vždy, keď je stred imobilnej molekuly vo vzdialenosti menšej alebo rovnej d od priamky, po ktorej sa pohybuje stred uvažovanej molekuly. Počas zrážok mení molekula smer pohybu a potom sa pohybuje po priamke až do ďalšej zrážky. Preto sa stred pohybujúcej sa molekuly v dôsledku kolízií pohybuje pozdĺž prerušovanej čiary (obr. 1).
Štúdia efektívnosti spaľovacích motorov Vedecký koordinátor: odborný asistent Dr. Absolvent: Calangiu Radu Gheorghe. Otto, Lenoir, Diesel atď. Zobrali nás všetkých, pomohli nám vyhnúť sa veľkej kríze, urobili viac priemyselných revolúcií, pomohli nám rozvíjať sa vo všetkých oblastiach; naučili nás lietať, váľať sa po vode, váľať sa, ponárať sa do oceánov alebo stúpať do neba!
Naftový motor má vyšší kompresný pomer, viac vysoký tlak valec a vyšší krútiaci moment. Namiesto toho sú režimy rýchlosti nižšie. Benzínový motor má vyšší výkon kvôli vyšším otáčkam, ale nižší krútiaci moment vďaka priemernému tlaku v motore. spodný valec.
| obr. 1 |
Molekula bude kolidovať so všetkými nepohyblivými molekulami, ktorých centrá sú umiestnené v zlomenom valci s priemerom 2d. Za sekundu prejde molekula cestou rovnajúcou sa. Preto počet zrážok, ku ktorým dôjde počas tejto doby, sa rovná počtu molekúl, ktorých stredy spadajú do rozbitého valca s celkovou dĺžkou a polomerom d. Vezmeme jeho objem rovný objemu zodpovedajúceho narovnaného valca, t. J. Rovný Ak Ak v jednotkovom objeme plynu je n molekúl, potom bude počet kolízií príslušnej molekuly za sekundu
Pretože účinnosť motora sa dá zvýšiť buď zvýšením prevádzkových otáčok, a kompresný pomer dosiahne vyššie tepelné výkony; prvým krokom k dosiahnutiu tohto cieľa bolo prepnutie na motor. na vstrekovanie benzínu, ktorý udržuje vysoké prevádzkové rýchlosti a poskytuje napríklad aj vyšší kompresný pomer naftové motory... palivo na oveľa vyšších úrovniach; alokačné mechanizmy. špeciálne, ktoré môžu pracovať aj pri vysokých rýchlostiach; motor s vnútorným spaľovaním.
 | (3.1.2) |
V skutočnosti sa všetky molekuly pohybujú. Preto bude počet kolízií za sekundu o niečo väčší ako získaná hodnota, pretože v dôsledku pohybu okolitých molekúl by príslušná molekula zaznamenala určitý počet kolízií, aj keby sama zostala nehybná. Predpoklad nehybnosti všetkých molekúl, s ktorými sa uvažovaná molekula zrazí, bude odstránené, ak vo vzorci (3.1.2) namiesto priemernej rýchlosti uvádzame priemernú rýchlosť relatívneho pohybu uvažovanej molekuly. Ak sa dopadajúca molekula skutočne pohybuje s priemernou relatívnou rýchlosťou, potom sa ukáže, že molekula, s ktorou sa zrazí, je v pokoji, čo sa predpokladalo pri získavaní vzorca (3.1.2). Vzorec (3.1.2) by preto mal byť napísaný vo forme:
Štúdia účinnosti spaľovacieho motora. Väčšia pozornosť sa venuje tepelným motorom a manuálnym prevodovkám. Špeciálny výkon - Neustále zvyšovanie mechanickej účinnosti hlavného motora a distribučného systému, čo vedie k výraznej úspore paliva.
Súčasné zásoby ropy a energie ľudstva sú obmedzené. Pokiaľ je zavedenie nových zdrojov energie do skutočnej kontroly nad fosílnymi palivami, skutočným alternatívnym zdrojom energie a paliva je dokonca „zníženie spotreby paliva vozidlo», Či už budeme spaľovať ropu, plyn a ropné produkty, alebo že najskôr zavedieme biopalivá a potom vodík extrahovaný z vody. Sme bezmocní lavínou nových riešení pre motorizáciu alebo prevod vozidiel. Hybridy sľubujú okamžité riešenie. ktoré vôbec nepriniesli množiť sa mesačne.
Pretože uhly a rýchlosti a, s ktorými sa molekuly zrazia, sú zjavne nezávislé náhodné premenné, priemer
Ak vezmeme do úvahy poslednú rovnosť, vzorec (3.1.4) možno prepísať ako:
Molekula znamená voľnú cestu je priemerná vzdialenosť (označená λ), ktorú častica prejde počas voľnej cesty z jednej zrážky na druhú.
Každá nová podoba deklaruje, že ide o konečné riešenie, pričom tvrdí, že boli vyriešené aj problémy s palivom, energiou a škodlivými látkami. Možno nie je zlé, že sme dosiahli extrémnu diverzifikáciu. To prezrádza technologickú revolúciu, v ktorej žijeme, ale aj skutočnosť, že máme nejaké problémy spojené s energiou. palivo a znečistenie ešte nie sú vyriešené, čo si vyžaduje nové a nové modely, patenty, kým nenájdu definitívny tvar. Elektrárne boli presunuté z jadrových do jadrových a v súčasnosti sa vyvíjajú FV elektrárne na výrobu čistej elektriny zachytávaním slnečnej energie a jej premenou priamo na bunkovú energiu.
Priemerná voľná cesta každej molekuly je iná, preto je v kinetickej teórii zavedený koncept strednej voľnej cesty (<λ>). Množstvo<λ> je charakteristika celej sady molekúl plynu pri daných hodnotách tlaku a teploty.
Kde σ je efektívny prierez molekulou, n je koncentrácia molekúl.
Téma: Základy termodynamiky
Ponaučenie: Ako funguje tepelný motor
Konverzný pomer sa zvýšil z približne 5% na približne 43%. Aj keď je potrebné znásobiť hybridy a elektromotory, nezabúdajme, že je potrebné ich nabíjať elektrinou, ktorá sa zvyčajne získava spaľovaním fosílnych palív, najmä ropy a plynu, v súčasnom planetárnom pomere okolo 60%. Olej spaľujeme vo veľkých tepelných zariadeniach na vykurovanie, ohrev teplej úžitkovej vody a elektrinu na domáce, pouličné, priemyselné a komerčné použitie a časť tejto energie je dodatočná a používame ju v elektrických vozidlách.
Témou poslednej hodiny bol prvý zákon termodynamiky, ktorý stanovil vzťah medzi určitým množstvom tepla, ktoré sa prenieslo na časť plynu, a prácou, ktorú tento plyn vykonal počas expanzie. A teraz nadišiel čas povedať, že tento vzorec je zaujímavý nielen pre niektoré teoretické výpočty, ale aj pre úplne praktickú aplikáciu, pretože práca s plynom nie je nič iné ako užitočná práca, ktorú získavame pri použití tepelných motorov.
Globálny energetický problém nebol vyriešený, kríza sa ešte prehlbuje. To bol prípad, keď sme elektrifikovali železnicu pre vlaky, keď sme generalizovali električky, trolejbusy a metro a zrazu sme spotrebovali viac elektriny vyrobenej hlavne z ropy. Spotreba ropy prudko vzrástla a jej cena sa stala obrovským skokom. Najhoršie zo všetkého je, že znečistenie a spotreba sa zvýšili v dôsledku ďalších prepätí v rope, nafte a plyne v globálnych elektrárňach. veľmi, veľmi neočakávané z dôvodu zvýšenia spotreby elektrickej energie, hlavne pri spaľovaní klasifikovaných ohrozených druhov.
Definícia. Zahrejte motor - zariadenie, v ktorom sa vnútorná energia paliva premieňa na mechanickú prácu (obr. 1).
Obrázok: 1. Rôzne príklady tepelných motorov (), ()
Ako je zrejmé z obrázku, tepelné motory sú akékoľvek zariadenia, ktoré fungujú podľa vyššie uvedeného princípu, a ich dizajn je neuveriteľne jednoduchý až po veľmi zložitý.
Asi 40% však pochádza z nových druhov biopalív, z biomasy, z fosílnych zdrojov jadrovej energie a vodných elektrární. V súčasnosti veterná, slnečná, prílivová, oceánska, tepelná, chemická alebo iná dráha sotva tvoria asi 1 - 3% svetovej produkcie energie. Vždy počujeme o úsilí velikánov. vlády sveta ich nútia presadzovať také nové, zelené a udržateľné technológie, najmä nové solárne a veterné farmy. Jedná sa o to, že tieto zvýšenia súvisia aj s takýmito globálnymi technológiami a 40% nárast o 1 - 2% predstavuje nárast o 6.
Všetky tepelné motory sú bez výnimky funkčne rozdelené do troch komponentov (pozri obr. 2):
- Ohrievač
- Pracovný orgán
- Chladnička
Obrázok: 2. Funkčná schéma tepelného motora ()
Ohrievač je proces spaľovania paliva, ktoré pri spaľovaní prenáša veľké množstvo tepla na plyn a ohrieva ho na vysoké teploty. Horúci plyn, ktorý je pracovnou tekutinou, sa v dôsledku zvýšenia teploty a tým aj tlaku rozširuje a vykonáva prácu. Samozrejme, pretože vždy existuje prenos tepla s krytom motora, okolitým vzduchom atď., Práca sa nebude číselne rovnať odovzdávanému teplu - časť energie ide do chladničky, ktorou je spravidla životné prostredie.
Bohužiaľ, globálna spotreba energie, ako aj globálna výroba energie trpia výrazným medziročným percentuálnym nárastom, ktorý sa nielen vyrovná, ale niekedy dokonca prekročí skutočnú mieru rastu moderných obnoviteľných zdrojov energie, tým viac je potrebný nárast čistej a čistej energie, aby sa mohla skutočne nahradiť ropa , ropné, plynové a uhoľné elektrárne. Ak to zhrnieme, konštrukcia elektrických vozidiel dá nový úder zásobám ropy a zemného plynu, ale ešte na to nie sme pripravení.
Našťastie biopalivá, biomasa a biomasa v poslednom čase výrazne vzrástli. jadrová energia, jadrové štiepenie. To sa spolu s vodnými elektrárňami podarilo vyrobiť asi 40% skutočnej energie spotrebovanej v globálnom meradle. Iba asi 2 - 3% svetových energetických zdrojov sa vyrába rôznymi inými alternatívnymi metódami. To by nás nemalo odzbrojiť a upustiť od zavádzania solárnych a veterných elektrární. Alternatívne zdroje ich využijú v bezprecedentnom rozsahu, ale očakávame, že energia, ktorú poskytujú, bude konzistentnejšia v globálnych percentách, aby sme sa na ne mohli spoľahnúť v reálnych hodnotách, inak riskujeme, že všetky tieto alternatívne energie zostanú nevyužité.
Najjednoduchší spôsob, ako si to predstaviť, je proces prebiehajúci v jednoduchom valci pod pohyblivým piestom (napríklad vo valci spaľovacieho motora). Aby motor fungoval a aby mal zmysel, musí proces samozrejme prebiehať cyklicky, a nie jednorazovo. To znamená, že po každej expanzii sa plyn musí vrátiť do svojej pôvodnej polohy (obr. 3).
Programy na vodíkové palivo a energiu „keď sa spustia, keď sa zastavia“, takže teraz neexistuje skutočný čas, ktorý by nás prostredníctvom nich zachránil, takže nemôže existovať. prioritou, ale na nákladných vozidlách a autobusoch sa dali implementovať práve teraz, pretože boli. čiastočne vyriešené problémy s ukladaním. Najväčší problém s vodíkom je preč. ale na jej extrakciu je potrebné veľké množstvo energie, najmä na jej skladovanie a plnenie. Obrovské množstvo elektriny spotrebovanej na plnenie fliaš do vodíka musí byť úplne odvodené z alternatívnych zdrojov energie, inak nebudú programy na vodík pre ľudstvo rentabilné. Na chvíľu.
Obrázok: 3. Príklad cyklickej činnosti tepelného motora ()
Aby sa plyn mohol vrátiť do svojej pôvodnej polohy, je potrebné na ňom urobiť určitú prácu (práca vonkajších síl). A keďže práca plynu sa rovná práci na plyne s opačným znamienkom, aby mohol plyn počas celého cyklu vykonávať celkovú pozitívnu prácu (inak by v motore nemal zmysel), je potrebné, aby práca vonkajších síl bola menšia ako práca plynu. To znamená, že graf cyklického procesu v súradniciach P-V by mal vyzerať ako uzavretá slučka s traverzom v smere hodinových ručičiek. Za týchto podmienok je práca plynu (v časti grafu, kde sa zväčšuje objem) väčšia ako práca na plyne (v časti, kde sa objem zmenšuje) (obr. 4).
V súčasnosti sa neoplatí vymieňať parkovisko vybavené tepelnými motormi, s. elektrifikované a nielen nerentabilné, ale ani možné. Môžeme len povedať, že kvôli klasickému automobilu s tepelnými motormi v. plné energetickej krízy sa výroba automobilov a automobilov zvýšila rýchlym, ale prirodzeným tempom, a tiež sa predávali a používali. Chápeme teda, že flotilu miliárd automobilov nemožno rýchlo vymeniť a nahradiť ju elektrifikovanou.
Aj keby sme mali čas na objavenie nových ropných polí, začnime ťažiť aj v tých najhlbších, aj keď tie staré si vyžiadali čas na čo najväčšiu obnovu, hoci sme vŕtali námorníkov, ktorí riskovali vytvorenie budúcnosti nových zemetrasení, a aj prejdeme celým priemyslom, budeme si môcť znovu obliecť zdravý ľan, konope, bavlnu, prírodný hodváb, vlnu, jedna vec je jasná: „skôr či neskôr dôjde olej, zásoby fosílií sa vyčerpajú.“ “
Obrázok: 4. Ukážka grafu procesu prebiehajúceho v tepelnom motore
Pretože hovoríme o určitom mechanizme, je nevyhnutné povedať, aká je jeho účinnosť.
Definícia. Účinnosť (účinnosť) tepelného motora - pomer užitočnej práce vykonanej pracovnou tekutinou k množstvu tepla prenášaného do tela z ohrievača.
Riešenia a alternatívy pre údržbu tepelných motorov. Fanúšikovia spaľovacích motorov to nemôžu ľahko opustiť. Je príliš silný, kompaktný, dynamický, rýchly, silný, nezávislý. Keď sa začnú objavovať magnetické motory, vykurovací olej. ochudobnená energia, ktorá sa získavala spaľovaním ropy, je nahradená novou jadrovou, vodnou, solárnou, veternou a inými druhmi nekonvenčnej energie, elektrické motory nahradili spaľovanie hromadnej dopravy a nedávno vstúpili do sveta automobilov.
Ak vezmeme do úvahy zachovanie energie: energia, ktorá opustila ohrievač, nezmizne nikde - časť sa odoberá vo forme práce, zvyšok prichádza do chladničky:
Dostaneme:
Toto je výraz pre účinnosť v častiach, ak je potrebné získať hodnotu účinnosti v percentách, je potrebné výsledné číslo vynásobiť 100. Účinnosť v systéme merania SI je bezrozmerná veličina a ako je zrejmé zo vzorca, nemôže byť viac ako jedna (alebo 100).
Máme teda auto, ktoré spaľuje vodík, ale poháňa ho elektrický motor. Kombinované magnetické a elektromagnetické motory sa ešte len začínajú, ale poskytujú nám príjemnú perspektívu, najmä v železničnom a leteckom priemysle. Otto alebo všeobecne spaľovacie motory sa budú musieť adaptovať na nové palivo, vodík. Skladá sa zo základného prvku, vodík je možné priemyselne extrahovať z takmer akéhokoľvek iného prvku alebo kombinácie pomocou jadra, chemikálie, fotónu, žiarenia, horenia atď. najľahší vodík je možné extrahovať z vody rozkladom na jeho zložky, vodík a kyslík; spaľovaním vodíka získavame vodu, ktorú transportujeme, do jej prirodzeného okruhu bez straty alebo znečistenia.
Malo by sa tiež povedať, že tento výraz sa nazýva skutočná účinnosť alebo účinnosť skutočného tepelného motora (tepelného motora). Ak predpokladáme, že sa nejako dokážeme úplne zbaviť nedostatkov v konštrukcii motora, dostaneme ideálny motor a jeho účinnosť bude vypočítaná z vzorec účinnosti ideálny tepelný motor. Tento vzorec získal francúzsky inžinier Sadi Carnot (obr. 5):
Ďalším riešením je extrakcia kvapalného hydroxylu z vody. Vodík musí byť skladovaný v plástových nádržiach, aby sa zabránilo riziku výbuchu. Najkrajšie by bolo, keby sme dokázali rozbiť vodu priamo do auta, v takom prípade bude vodu kŕmiť nádrž.
Ohlásili niekoľko úspešných, napríklad vzhľadom na stratu energie spôsobenú týmto procesom by sme to mohli kompenzovať zachytením energie fotónu a jeho premenou na elektrinu. Väčšinu z nich je možné použiť na štiepenie vodíka alebo hydroxylovej vody. V niektorých krajinách sa pre správne použitie tvoria alkoholy alebo rastlinné oleje. palivo nie je nové riešenie ani veľmi efektívne riešenie. Diesel si myslel, že jeho prvým motorom bol motor na bionaftu, presnejšie biomasu extrahovanú z arašidov, ale naftu. vtedy bol v dostatočnom množstve schopný nahradiť biopalivá v tom čase. to je veľmi nízka cena.
Načítava ...