دور المحركات الحرارية في الاقتصاد الوطني. مكان ودور المحركات الحرارية في أنظمة التدفئة وإمدادات الطاقة للمؤسسات الصناعية. أنواع المحركات. آفاق تطوير تصاميم المحركات

في منفاخ الإزاحة الإيجابية

منفاخ الصوت:

مكبس

دوار

موسعات المكبس

مضخات

المضخات هي آلات هيدروليكية لرفع ونقل السوائل.

نصل (نابذة ، محورية ، دوامة)

الحجمي (مكبس ، مكبس)

دوار (ترس ، منزلق ، لولب)

طائرة (عن طريق الحقن والقاذفات).

في المضخات الحجمية ، يتم نقل الطاقة من خلال الإجراء القسري لسائل العمل على الوسط الذي يتم تحريكه وإزاحته. في مضخات ريشة ، تحويل الميكانيكية. يتم إنتاج الطاقة في الهيدروليكي بواسطة عجلة دوارة مزودة بشفرات.

المشجعين

المراوح هي أجهزة ميكانيكية تُستخدم لتحريك الهواء عبر مجاري الهواء ، أو لتزويد الهواء أو تفريغه مباشرة من الغرفة. تحدث حركة الهواء بسبب إحداث فرق ضغط بين مدخل ومخرج المروحة.

تنقسم المراوح إلى أنواع وفقًا لعدة مؤشرات:

ضواغط

ضاغطتسمى آلة النفخ المصممة لضغط وتزويد الهواء أو أي غاز بضغط لا يقل عن 0.2 ميجا باسكال.

ضواغط الإزاحة الموجبةتعمل على مبدأ الإزاحة ، عندما يزداد ضغط الوسيط المنقول نتيجة للضغط. وتشمل هذه الضواغط الترددية والدوارة.

ضواغط ديناميكيةتعمل على مبدأ عمل القوة على الوسط المتحرك. وتشمل هذه شواحن فائقة النصل (شعاعي ، طرد مركزي ، محوري) وشواحن فائقة الاحتكاك (دوامة ، قرص ، نفث ، إلخ).

ريشةتسمى الضواغط ، حيث يتحرك الوسط بسبب الطاقة المنقولة إليه عند التدفق حول ريش المكره.

تصنيف المحركات الحرارية:

محركات الحرارة- هذه آلات يتم فيها تحويل الطاقة الحرارية لبيئة العمل إلى أعمال ميكانيكية.

محركات الحرارة:

التوربينات البخارية. يمر البخار المتولد في غلاية البخار ، في حالة تمدد ، تحت ضغط عالٍ عبر ريش التوربينات. يدور التوربين وينتج طاقة ميكانيكية يستخدمها المولد لإنتاج الكهرباء.

التوربينات الغازية عبارة عن محرك حراري مستمر يتم فيه تحويل طاقة الغاز المضغوط والمسخن إلى عمل ميكانيكي على العمود في جهاز الشفرة. محرك "ستيرلنغ" هو محرك خارجي. في محرك الاحتراق الداخلي ، يحترق الوقود داخل الأسطوانات وتتحول الطاقة الحرارية المنبعثة خلال هذه العملية إلى عمل ميكانيكي.

كفاءة الضاغط.

في قطاع الطاقة ، تُفهم الكفاءة عادةً على أنها نسبة الطاقة المستخدمة بشكل مفيد إلى كل ما تم إنفاقه. وكلما ارتفعت النسبة المئوية للطاقة المفيدة المستخدمة من إجمالي المبلغ المنفق ، زادت الكفاءة. في حالة آلات الضاغط ، يتبين أن مثل هذا التعريف للكفاءة غير مقبول.

لذلك ، لتقييم درجة الكمال في آلات الضاغط الحقيقية ، يتم مقارنتها بالآلات المثالية. في الوقت نفسه ، يتم إدخال كفاءة متساوية الحرارة لضواغط التبريد:

خارج = ليز / لد = نيز / اختصار الثاني

ليز - العمل على قيادة ضاغط مثالي تحت ضغط متساوي الحرارة ،

LD - العمل الفعلي على محرك ضاغط مبرد حقيقي ،

Niz ، Nd - القوة المقابلة لمحركات الدفع ؛

مزايا CCGT

· محطات الدورة المركبة تجعل من الممكن تحقيق كفاءة كهربائية تزيد عن 50٪. تكلفة منخفضة لكل وحدة من السعة المركبة

تستهلك محطات الدورة المركبة كمية أقل بكثير من المياه لكل وحدة من الكهرباء المولدة مقارنة بمحطات الطاقة البخارية

وقت البناء القصير (9-12 شهرًا)

لا حاجة لتزويد الوقود المستمر عن طريق السكك الحديدية أو البحر

· أبعاد مدمجة تسمح بالبناء مباشرة على المستهلك (المصنع أو داخل المدينة) مما يقلل من تكلفة خطوط الكهرباء ونقل الكهرباء. طاقة

أكثر ملاءمة للبيئة مقارنة بمحطات التوربينات البخارية

عيوب CCGT

· انخفاض قدرة الوحدة للمعدات (160-972.1 ميغاواط لكل وحدة واحدة) ، في حين أن محطات الطاقة الحرارية الحديثة لديها قدرة وحدة تصل إلى 1200 ميغاواط ، ومحطات الطاقة النووية 1200-1600 ميغاواط.

الحاجة إلى تنقية الهواء المستخدم في احتراق الوقود

مكان ودور المحركات الحرارية في أنظمة التدفئة وإمدادات الطاقة للمؤسسات الصناعية

تعتبر مضخات الريشة هي الأكثر استخدامًا في الاقتصاد الوطني. يمكن أن يتجاوز الضغط الناتج عنهم 3500 م ، والتدفق - 100000 م 3 / ساعة في وحدة واحدة.

في محطات الطاقة الحرارية ، تُستخدم مضخات الطرد المركزي لتغذية الغلايات ، وتزويد المكثفات لنظام التسخين المتجدد لمياه التغذية ، وتدوير المياه إلى مكثفات التوربينات ، ومياه الشبكة في أنظمة التدفئة.

في الآونة الأخيرة ، بسبب زيادة قوة التوربينات البخارية ، تستخدم المضخات المحورية أحيانًا في محطات التكثيف.

تستخدم مضخات الطرد المركزي والنفاثة في محطات الطاقة الحرارية في أنظمة إزالة الرماد الهيدروليكي.

تستخدم المضخات النفاثة لإزالة الهواء من مكثفات التوربينات البخارية.

من بين المضخات الحجمية في صناعة الطاقة الحرارية ، تُستخدم مضخات المكبس لتشغيل الغلايات البخارية ذات خرج بخار منخفض. تستخدم المضخات الدوارة في محطات توليد الطاقة في أنظمة التشحيم والتحكم في التوربينات.

في محطات الطاقة الحرارية ، تُستخدم الضواغط الترددية لتفجير أسطح تسخين الغلايات من أجل تنظيفها من الرماد المتطاير والسخام وتزويد أدوات الإصلاح بالهواء المضغوط بالهواء المضغوط.

5-2. تصنيف ونطاق منافيخ الإزاحة الإيجابية وموسعات المكبس

الشحان الفائق عبارة عن آلة هيدروليكية يتم فيها تحويل العمل الميكانيكي إلى طاقة ميكانيكية لوسط العمل. الغرض الرئيسي من الشحان هو زيادة الضغط الكلي للوسط المنقول.

في منفاخ الإزاحة الإيجابيةتتحقق الزيادة في طاقة الجسم العامل من خلال قوة عمل الهيئات العاملة الصلبة.

منفاخ الصوت:

مكبس- العمل مع الحركة متعدية لهيئة العمل ،

دوار- شواحن فائقة تعمل بالحركة الدورانية لجسم العمل.

الغرض من الموسعات هو الحد الأقصى لانخفاض درجة الحرارة أثناء تمدد الغاز مع أداء العمل الخارجي. نوعان رئيسيان: المكبس والموسعات التوربينية. تستخدم الأولى في المنشآت ذات السعة المنخفضة لضغط الهواء المرتفع والمتوسط. يتم استخدام هذا الأخير بشكل أساسي في المنشآت الكبيرة ، حيث يحدث تمدد الغازات فيها في الغالب من الضغط المنخفض.

تعمل موسعات المكبس في درجات حرارة غاز أولية أعلى حتى درجة حرارة الغرفة (عملية Heilandt). تعمل موسعات التوربو ، باستثناء فترة بدء التشغيل ، في درجات حرارة منخفضة.

يتم استخدام العمل الذي يقوم به الموسع لتوليد الكهرباء. يسمح ذلك في تركيبات الأكسجين الغازي بتقليل استهلاك الطاقة لضغط الهواء الداخل للمنشأة بنسبة 3-4٪.

موسعات المكبس

تم تصميم موسعات المكبس لمحطات الأكسجين الغازية لتبريد كميات صغيرة نسبيًا من الهواء (عدة مئات من الأمتار المكعبة في الساعة) "بنسب تمدد عالية (من 6 إلى 30). مبدأ تشغيل موسعات المكبس هو نقل عمل توسيع الغاز الموجود في الاسطوانة إلى العمود المرفقي للآلة من خلال العمود المرفقي يتم إنتاج موسعات المكبس في إصدارات رأسية وأفقية ، واعتمادًا على معلمات الهواء الأولية ، فإنها تنتمي إلى آلات الضغط العالي أو المتوسط.

يتكون سير العمل في الموسع من ست عمليات.

العملية 1-2 (ملء) تعمل مع فتح صمام المدخل

تستمر العملية 2-3 (التمدد) بصمامات مغلقة ؛ كمية الغاز في الاسطوانة ثابتة.

تحدث العملية 3-4 (العادم) عندما يكون المكبس في مركز ميت القاع. يخرج الغاز الممتد من خلال صمام العادم المفتوح.

تحدث العملية 4-5 (الدفع للخارج) أثناء تحرك المكبس بعيدًا عن BDC. يتم دفع الغاز الممدد والمبرد بضغط ثابت خارج الاسطوانة إلى خط الأنابيب خلف الموسع ، حيث يختلط مع جزء الغاز المنطلق من الأسطوانة في العملية 3-4. ينتهي الطرد عند النقطة 5 عندما يغلق صمام العادم.

العملية 5-6 (الضغط العكسي). أثناء هذه العملية ، يتم ضغط الغاز المتبقي في الأسطوانة أثناء تحرك المكبس مرة أخرى إلى TDC. نتيجة لذلك ، يزداد ضغط ودرجة حرارة الغاز. تبدأ العملية 6-1 (السحب) عند النقطة 6 عندما يفتح صمام السحب.

على التين. يوضح الشكل 85 الرسوم البيانية للمؤشر لموسع ضغط متوسط حقيقي.

أ - مخطط الضغط ب - مخطط درجة الحرارة

أسس الديناميكا الحرارية*

الدرس # 6

عنوان. دور المحركات الحرارية في الاقتصاد الوطني. المشاكل البيئية المرتبطة باستخدامها

الغرض: تعميق معرفة الطلاب بالمبادئ الفيزيائية لتشغيل المحركات الحرارية ، وتطبيقها الاقتصادي ، لتعريف الطلاب بإنجازات العلوم والتكنولوجيا في تحسين المحركات الحرارية ؛ تطوير الكفاءة التواصلية ، والقدرة على التحليل ، واستخلاص النتائج ؛ لتكوين موقف واعي تجاه حماية البيئة ، لتثقيف اهتمام الطلاب بالفيزياء ، لتحفيز النشاط الإبداعي للطلاب.

نوع الدرس: درس تعميم وتنظيم المعرفة.

شكل إجراء: درس-ندوة.

المعدات: بطاقات بها نقوش: مؤرخون ، وعلماء بيئة ، وصور لعلماء فيزيائيين.

ثانيًا. عروض المجموعة

مؤرخ. في عام 1696 اخترع المهندس الإنجليزي توماس سافري (1650-1715) مضخة البخار لرفع المياه. تم استخدامه لضخ المياه في مناجم القصدير. كان عمله قائمًا على تبريد البخار الساخن ، والذي ، عند ضغطه ، يخلق فراغًا يسحب الماء من المنجم إلى الأنبوب.

في عام 1707 ، تم تركيب مضخة Severi في الحديقة الصيفية في سانت بطرسبرغ. أنشأ الميكانيكي الإنجليزي توماس نيوكومن (1663-1729) في عام 1705 محركًا بخاريًا لضخ المياه من المناجم. في عام 1712 ، باستخدام أفكار Papen و Savery ، بنى Newcomen آلة كانت تستخدم في مناجم إنجلترا حتى منتصف القرن الثامن عشر.

ابتكر المخترع الروسي بولزونوف (1766) والإنجليزي د. وات (1774) أول آلات عملية عالمية.

يبلغ ارتفاع محرك Polzunov البخاري 11 مترًا ، وحجم المرجل 7 متر مكعب ، وارتفاع الأسطوانة 2.8 مترًا ، وقوة 29 كيلو واط. عملت هذه الآلة لفترة طويلة في أحد مصانع التعدين في روسيا.

مؤرخ. في عام 1765 ، صمم J. Watt نوعًا جديدًا من المحركات البخارية وتحسينه لاحقًا. لا تستطيع آله ضخ المياه فحسب ، بل توفر أيضًا حركة للأدوات الآلية والسفن والأطقم. حتى عام 1784 ، تم الانتهاء فعليًا من إنشاء محرك بخاري عالمي ، وأصبح الوسيلة الرئيسية للحصول على الطاقة في الإنتاج الصناعي. خلال الأعوام 1769-1770 صمم المخترع الفرنسي نيكولاس جوزيف كوجنوت (1725-1804) عربة البخار ، وهي رائدة السيارات. لا تزال محفوظة في متحف الفنون والحرف في باريس.

في عام 1807 ، أبحر الأمريكي روبرت فولتون (1765-1815) باخرة كليرمون البخارية التي بناها على طول نهر هدسون. في 25 يوليو 1814 ، جرَّت قاطرة المخترع الإنجليزي جورج ستيفنسون (1781-1848) 30 طنًا من البضائع في 8 عربات على طول السكة الحديدية الضيقة بسرعة 6.4 كم / ساعة. في عام 1823 ، أسس ستيفنسون أول مصنع للقاطرات. في عام 1825 ، بدأ تشغيل أول خط سكة حديد من ستوكتون إلى دارلينجتون ، وفي عام 1830 ، تم إنشاء خط سكة حديد عام بين المراكز الصناعية في ليفربول ومانشستر. أنشأ جيمس نسميث (1808-1890) في عام 1839 مطرقة بخار قوية للغاية أحدثت ثورة في صناعة المعادن. كما طور عدة آلات جديدة لتشغيل المعادن.

وهكذا بدأت ذروة الصناعة والسكك الحديدية - أولاً في المملكة المتحدة ، ثم في بلدان أخرى من العالم.

معلم. لنتذكر كيف يعمل المحرك الحراري.

ميكانيكي. المحركات الحرارية هي آلات يتم فيها تحويل الطاقة الداخلية إلى طاقة ميكانيكية.

هناك عدة أنواع من المحركات الحرارية: المحركات البخارية ، محركات الاحتراق الداخلي ، التوربينات البخارية والغازية ، المحركات النفاثة. في جميع هذه المحركات ، يتم تحويل طاقة الوقود أولاً إلى طاقة غازية (بخارية). يتمدد الغاز (البخار) في العمل وفي نفس الوقت يبرد ، يتم تحويل جزء من طاقته الداخلية إلى طاقة ميكانيكية. لذلك ، يحتوي المحرك الحراري على سخان ، وسائل عمل وثلاجة. تم تأسيس هذا في عام 1824 من قبل العالم الفرنسي سادي كارنو. يمكن تمثيل مبدأ تشغيل مثل هذه الآلة برسم تخطيطي (الشكل 1).

بالإضافة إلى ذلك ، وجد كارنوت أن المحرك يجب أن يعمل في دورة مغلقة ، والأكثر فائدة هو دورة تتكون من عمليتين متساويتين واثنتين من العمليات الثابتة. يطلق عليها دورة كارنو ويمكن تمثيلها بيانيا (الشكل 2).

يمكن أن نرى من الرسم البياني أن مائع العمل يؤدي عملاً مفيدًا ، والذي يساوي عدديًا المنطقة الموصوفة في الدورة ، أي المنطقة 1 - 2 - 3 - 4 - 1.

قانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها لدورة كارنو هو أن الطاقة التي يتلقاها الجسم العامل من البيئة تساوي الطاقة المنقولة إلى البيئة. تعمل المحركات الحرارية بسبب اختلاف ضغط الغاز على أسطح المكابس أو ريش التوربينات. هذا الاختلاف في الضغط ناتج عن اختلاف درجة الحرارة. هذا هو مبدأ تشغيل المحركات الحرارية.

ميكانيكي. أحد أكثر أنواع المحركات الحرارية شيوعًا هو محرك الاحتراق الداخلي (ICE) ، والذي يستخدم الآن في المركبات المختلفة. أذكر هيكل هذا المحرك: العنصر الرئيسي هو أسطوانة بمكبس ، يحترق داخلها الوقود.

تحتوي الاسطوانة على صمامين - مدخل ومخرج. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ضمان تشغيل المحرك من خلال وجود شمعة وآلية قضيب توصيل وعمود مرفقي متصل بعجلات السيارة. يعمل المحرك في أربع دورات (الشكل 3): والدورة هي مدخل الخليط القابل للاحتراق ؛ II السكتة الدماغية - الضغط ، في نهاية وقوده يتم إشعاله بواسطة شرارة من شمعة ؛ III السكتة الدماغية - شوط العمل ، خلال هذه السكتة الدماغية ، الغازات المتولدة من احتراق الوقود ، وأداء العمل ، ودفع المكبس لأسفل ؛ السكتة الدماغية الرابعة - إطلاق ، عندما يخرج العادم والغازات المبردة. يظهر الرسم البياني للدورة المغلقة ، الذي يميز التغيرات في حالة الغاز أثناء تشغيل هذا المحرك ، في الشكل. أربعة.

العمل المفيد في دورة واحدة يساوي تقريبًا مساحة الشكل 2-3-4-5-6-2. يرجع انتشار هذه المحركات إلى حقيقة أن لها كتلة صغيرة ، ومضغوطة ، ولها كفاءة عالية نسبيًا (نظريًا تصل إلى 80٪ ، ولكن في الممارسة العملية - 30٪ فقط). العيوب هي أنها تعمل بوقود باهظ الثمن ، ومعقدة في التصميم ، ولها سرعة دوران عالية جدًا لعمود المحرك ، وغازات العادم الخاصة بها تلوث الغلاف الجوي.

عالم البيئة. لزيادة كفاءة الاحتراق في محركات البنزين (زيادة عدد الأوكتان) ، يتم إضافة مواد مختلفة إليه ، بشكل أساسي سائل الإيثيل ، الذي يحتوي على رباعي إيثيل الرصاص ، والذي يلعب دور عامل مانع الاحتراق (حوالي 70٪ من مركبات الرصاص تنبعث في الهواء عند تشغيل المحركات). يؤدي وجود حتى كمية قليلة من الرصاص في الدم إلى أمراض خطيرة ، ونقص في الذكاء ، والإفراط في الإثارة ، وتطور العدوانية ، وعدم الانتباه ، والصمم ، والعقم ، وتأخر النمو ، واضطرابات الجهاز الدهليزي ، وما شابه ذلك.

مشكلة أخرى هي انبعاثات أكسيد الكربون (II). يمكن للمرء أن يتخيل مقدار الضرر الناجم عن ثاني أكسيد الكربون إذا انبعثت سيارة واحدة فقط حوالي 3.65 كجم من أكسيد الكربون (II) في الهواء يوميًا (يتجاوز أسطول السيارات 500 مليون ، وكثافة حركة المرور للسيارات ، على سبيل المثال ، على الطرق السريعة من كييف يصل إلى 50-100 ألف سيارة يوميًا مع انبعاثات كل ساعة من 1800-9000 كجم من ثاني أكسيد الكربون في الهواء!).

تكمن سمية ثاني أكسيد الكربون في الإنسان في حقيقة أنه عندما يدخل إلى الدم ، فإنه يحرم كريات الدم الحمراء من القدرة على نقل الأكسجين ، مما يؤدي إلى تجويع الأكسجين والاختناق والدوخة وحتى الموت. بالإضافة إلى ذلك ، تساهم محركات الاحتراق الداخلي في التلوث الحراري للغلاف الجوي ، ودائمًا ما تكون درجة حرارة الهواء في المدينة ، حيث يوجد عدد كبير من السيارات ، أعلى بمقدار 3-5 درجات مئوية عن درجة الحرارة خارج المدينة.

مؤرخ. في 1896-1897 ص. اقترح المهندس الألماني جي ديزل محركًا يتمتع بكفاءة أعلى من المحركات السابقة. في عام 1899 ، تم تكييف محرك الديزل للعمل على الوقود السائل الثقيل ، مما أدى إلى زيادة استخدامه على نطاق واسع.

معلم. ما هي الفروق بين محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالديزل ومحركات الاحتراق الداخلي المكربنة؟

ميكانيكي. محركات الديزل ليست أقل شأنا في التوزيع على محركات المكربن. هيكلها هو نفسه تقريبا: صمامات الاسطوانة ، المكبس ، السحب والعادم ، قضيب التوصيل ، العمود المرفقي ، دولاب الموازنة ولا يوجد شمعة.

هذا يرجع إلى حقيقة أن الوقود لا يشتعل من شرارة ، ولكن من ارتفاع درجة الحرارة التي تنشأ فوق المكبس بسبب الضغط الحاد للهواء. يُحقن الوقود في هذا الهواء الساخن ، ثم يحترق ، مكونًا خليطًا عمليًا. هذا المحرك هو chotiritactovim ، يظهر الرسم التخطيطي لتشغيله في الشكل. 5.

العمل المفيد للمحرك يساوي مساحة الشكل 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 2. تعمل هذه المحركات بأنواع وقود رخيصة ، وكفاءتها حوالي 40٪. العيب الرئيسي هو أن عملهم يعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة المحيطة (في درجات الحرارة المنخفضة لا يمكنهم العمل).

عالم البيئة. أدى التقدم الكبير في إنتاج الديزل إلى جعل هذه المحركات "أنظف" من المحركات التي تعمل بالبنزين ؛ لقد تم استخدامها بنجاح بالفعل في سيارات الركاب.

لا تحتوي غازات عادم محركات الديزل تقريبًا على أكسيد الكربون السام ، نظرًا لأن وقود الديزل لا يحتوي على رباعي إيثيل الرصاص. أي أن محركات الديزل تلوث البيئة بدرجة أقل بكثير من محركات المكربن.

مؤرخ. المحركات الحرارية التالية التي سننظر فيها ستكون التوربينات البخارية والغازية. نظرًا لأن هذه الآلات تستخدم بشكل أساسي في محطات الطاقة (الحرارية والنووية) ، يجب اعتبار وقت إدخالها في التكنولوجيا في النصف الثاني من الثلاثينيات من القرن العشرين ، على الرغم من أن المشاريع الصغيرة الأولى لهذه الوحدات قد تم إجراؤها في الثمانينيات من القرن التاسع عشر. ينبغي النظر في تصميم أول توربين غازي صناعي. م. مخوفسكي.

في عام 1883 ، اقترح المهندس السويدي ج.داش التصميم الأول لتوربين بخاري أحادي المرحلة ، وفي 1884-1885 ص. قام الإنجليزي سي بارسون بتصميم أول توربين متعدد المراحل. استخدمه C.Parson في عام 1899 في محطة الطاقة الكهرومائية في Elberfeld (ألمانيا).

ميكانيكي. يعتمد تشغيل التوربينات على دوران عجلة ذات ريش تحت ضغط بخار الماء أو الغاز. لذلك ، فإن الجزء الرئيسي للعمل في التوربين هو الدوار - قرص مثبت على العمود مع شفرات على طول حافته. يتم توجيه البخار من غلاية البخار عن طريق قنوات خاصة (فوهات) إلى ريش الدوار. في الفتحات ، يتمدد البخار ، وينخفض ضغطه ، لكن معدل التدفق الخارج يزيد ، أي يتم تحويل الطاقة الداخلية للبخار إلى الطاقة الحركية للطائرة.

التوربينات البخارية من نوعين: توربينات نشطة ، حيث يحدث دوران الدوارات نتيجة تأثير الستروميني على الشفرات ، والتوربينات النفاثة ، حيث توجد الشفرات بحيث يهرب البخار من الفجوة بين لهم ، يخلق الدفع النفاث. تشمل مزايا التوربينات البخارية السرعة العالية والطاقة الكبيرة وكثافة الطاقة العالية. تصل كفاءة التوربينات البخارية إلى 25٪. يمكن زيادتها إذا كان للتوربين عدة مراحل ضغط ، تتكون من فوهات وشفرات دوارة ، والتي تتناوب. تنخفض سرعة البخار في مثل هذا التوربين على شفرة العمل ، ثم تزداد (بعد المرور عبر الفوهة) مرة أخرى بسبب انخفاض الضغط. وبالتالي ، من مرحلة إلى أخرى ، ينخفض ضغط البخار على التوالي ، ويؤدي العمل بشكل متكرر. تحتوي التوربينات الحديثة على ما يصل إلى 30 مرحلة.

عيب التوربينات هو القصور الذاتي وعدم القدرة على التحكم في سرعة الدوران وعدم الرجوع.

عالم البيئة. يتطلب استخدام التوربينات البخارية في محطات توليد الطاقة تخصيص مساحات كبيرة للأحواض ، حيث يتم تبريد بخار العادم. مع زيادة قدرة محطات توليد الطاقة ، تزداد الحاجة إلى الماء بشكل حاد ، بالإضافة إلى ذلك ، نتيجة للتبريد بالبخار ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة في البيئة ، مما يؤدي مرة أخرى إلى الإثارة الحرارية وزيادة درجة الحرارة من الارض.

مؤرخ. المحركات الحرارية هي محركات نفاثة. تم إعادة صياغة نظرية هذه المحركات في أعمال E.K. Tsiolkovsky ، التي كتبت في بداية القرن العشرين ، ويرتبط تقديمها باسم مخترع أوكراني آخر - S.P. Korolyov. على وجه الخصوص ، تحت قيادته ، تم إنشاء المحركات النفاثة الأولى ، والتي تم استخدامها على متن الطائرات (1942) ، ولاحقًا (1957) تم إطلاق أول قمر فضائي وأول مركبة فضائية مأهولة (1961). ما هو مبدأ تشغيل المحركات النفاثة؟

ميكانيكي. تسمى المحركات الحرارية التي تستخدم الدفع النفاث المحركات النفاثة. مبدأ عملها هو أن الوقود ، عند الاحتراق ، يتحول إلى غاز يتدفق من فوهات المحرك بسرعة عالية ، مما يجبر الطائرة على التحرك في الاتجاه المعاكس. ضع في اعتبارك عدة أنواع من هذه المحركات.

أحد أبسط التصميمات هو محرك نفاث. هذا أنبوب يدفع فيه التدفق القادم الهواء ، ويتم حقن الوقود السائل فيه وإشعاله. تطير الغازات الساخنة من الأنبوب بسرعة عالية ، مما يمنحها قوة دفع نفاثة. عيب هذا المحرك هو أنه من أجل خلق قوة دفع ، يجب أن يتحرك بالنسبة للهواء ، أي أنه لا يمكنه الإقلاع من تلقاء نفسه. أعلى سرعة هي 6000-7000 كم / ساعة.

إذا كان المحرك النفاث يحتوي على توربين وضاغط ، فإن هذا المحرك يسمى شاحن توربيني. أثناء تشغيل مثل هذا المحرك ، يدخل الهواء إلى الضاغط من خلال المدخول ، حيث يتم ضغطه وتغذيته في غرفة الاحتراق ، حيث يتم حقن الوقود. هنا يتم إشعالها ، تمر منتجات الاحتراق عبر التوربين ، الذي يقوم بتدوير الضاغط ، وتتدفق عبر الفوهة ، مما يؤدي إلى دفع نفاث.

اعتمادًا على توزيع الطاقة ، يتم تقسيم هذه المحركات إلى نفاث توربيني ومحرك توربيني. الأولى تنفق معظم قوتها على الدفع النفاث ، والأخيرة على دوران التوربينات الغازية.

وتتمثل ميزة هذه المحركات في أنها تتمتع بمزيد من القوة ، مما يوفر السرعات العالية اللازمة للارتفاع في الفضاء. العيوب - أبعاد كبيرة ، كفاءة منخفضة ، بالإضافة إلى الضرر الذي تسببه للبيئة.

عالم البيئة. نظرًا لأن المحركات النفاثة تعمل أيضًا على حرق الوقود ، فإنها ، مثل جميع المحركات الحرارية ، تلوث البيئة بمواد ضارة يتم إطلاقها أثناء الاحتراق. هذه هي ثاني أكسيد الكربون (CO 2) وأول أكسيد الكربون (CO) ومركبات الكبريت وأكاسيد النيتروجين وغيرها. إذا كانت كتل هذه المواد أثناء تشغيل محركات السيارات عبارة عن كيلوغرامات ، فهي الآن أطنان وسنترات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الرحلات الجوية على ارتفاعات عالية ، وإطلاق الصواريخ الفضائية ، ورحلات الصواريخ الباليستية العسكرية تؤثر سلبًا على طبقة الأوزون في الغلاف الجوي وتدمرها. لقد تم حساب أن إطلاق مائة مكوك فضاء على التوالي يمكن أن يدمر بشكل شبه كامل طبقة الأوزون الواقية من الغلاف الجوي للأرض ، أيها السيد. ماذا يجب أن تكون محركات المستقبل؟ ميكانيكي. يعتقد معظم الخبراء أن هذه يجب أن تكون محركات هيدروجينية ، أي تلك التي يتفاعل فيها الهيدروجين مع الأكسجين ، مما يؤدي إلى تكوين الماء. التطورات التي يتم تنفيذها في هذا الاتجاه تعطي العديد من التصميمات المختلفة لهذه المحركات: من تلك التي تمتلئ فيها الخزانات بالغازات المناسبة ، إلى الآلات التي يكون الوقود فيها شراب السكر. هناك أيضًا هياكل يكون الوقود فيها الزيت والكحول وحتى النفايات البيولوجية. ولكن حتى الآن ، كل هذه المحركات موجودة فقط في شكل عينات تجريبية ، والتي لا تزال بعيدة عن إدخالها في الإنتاج الصناعي. ومع ذلك ، حتى هذه التطورات تعطي الأمل في أنه سيكون لدينا في المستقبل آلات أنظف بيئيًا أكثر من الآلات الحديثة. وعلى الرغم من أننا لم ننجح بعد في إنشاء محرك حراري لا يلوث البيئة على الإطلاق ، فإننا سنسعى لتحقيق ذلك.

ثالثا. الواجب المنزلي

قم بفحص الواجب المنزلي

الخيار 1

1. ضغط الغاز تحت المكبس 490 كيلو باسكال. ما الشغل الذي يقوم به الغاز عند تسخينه بضغط ثابت إلى ضعف درجة حرارته الأصلية؟ الحجم الأولي للغاز 10 لترات.

2. يدخل البخار التوربينات عند درجة حرارة 500 درجة مئوية ويخرج عند درجة حرارة 30 درجة مئوية. بالنظر إلى التوربين كمحرك حراري مثالي ، احسب كفاءته.

3. أم أن الهواء في الغرفة يبرد إذا أبقيت باب الثلاجة مفتوحًا؟

الخيار 2

1. ما مقدار تغير الطاقة الداخلية لـ 200 جرام من الهيليوم مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 كلفن؟

2. درجة حرارة سخان آلة مثالية هي 117 درجة مئوية ، ودرجة حرارة الثلاجة 27 درجة مئوية. كمية الحرارة التي يتلقاها الجهاز من المدفأة في ثانية واحدة هي 60 كيلو جول. احسب كفاءة الآلة وكمية الحرارة التي تستوعبها الثلاجة في ثانية واحدة وقوة الآلة.

3. متى تكون كفاءة المحرك الحراري أعلى: في الطقس البارد أو الحار؟

المرفقات 1

المحرك البخاري I. Polzunov

قام جيمس وات بتحسين مضخة البخار Newcomen ، مما زاد من كفاءتها. عملت محركاته البخارية ، التي صنعت عام 1775 ، في العديد من المصانع في بريطانيا العظمى.

بعض المعلومات عن المحرك	محرك مكربن	محرك ديزل
هيئة العمل	منتجات احتراق البنزين	منتجات احتراق الديزل
		ديزل
ضغط الاسطوانة		1.5 106-3.5 106 باسكال
درجة حرارة الهواء المضغوط
درجة حرارة منتجات الاحتراق
	20-25٪ (حتى 35٪)	30-38٪ (حتى 45٪)
إستعمال	في المركبات الخفيفة ذات الطاقة المنخفضة نسبيًا (السيارات والدراجات النارية وما إلى ذلك)	في الشاحنات الثقيلة والجرارات والجرارات وقاطرات الديزل ، في المنشآت الثابتة لمحطات الطاقة الحرارية
تاريخ الخلق	حصل الفرنسي لينوار على براءة اختراع لأول مرة في عام 1860 ؛ في عام 1878 تم بناء محرك بكفاءة = 2٪ (المخترع الألماني أوتو والمهندس لانجين)	أنشأه المهندس الألماني جي ديزل عام 1893

الملحق 3

مخطط هيكل المحرك النفاث

هناك حاجة إلى المحركات الحرارية لتوليد الكهرباء لدفع معظم المركبات.

من الأهمية بمكان استخدام التوربينات البخارية القوية في محطات توليد الطاقة لتدوير دوارات المولدات. يتم أيضًا تركيب التوربينات البخارية في محطات الطاقة النووية ، حيث تُستخدم طاقة النوى الذرية لإنتاج بخار عالي الحرارة.

تستخدم جميع أنواع المحركات الحرارية في وسائل النقل الحديثة. تُستخدم محركات الاحتراق الداخلي الترددية في السيارات والجرارات والجمعيات ذاتية الدفع وقاطرات الديزل والتوربينات الغازية في الطيران والمحركات النفاثة في الصواريخ الفضائية.

للمحركات الحرارية بعض الآثار الضارة على البيئة:

كفاءة المحركات الحرارية η < 50 %, следовательно, большая часть энергии топлива рассеивается в окружающем пространстве, вредно влияя на общую экологическую обстановку:
تصدر محطات الطاقة الحرارية والسيارات منتجات احتراق الوقود الضارة بالنباتات والحيوانات والبشر (مركبات الكبريت ، أكاسيد الكربون ، أكاسيد النيتروجين ، إلخ) ؛
تؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى زيادة "تأثير الاحتباس الحراري" للأرض.

في هذا الصدد ، أصبحت مشكلة الحفاظ على الطبيعة مهمة للغاية. لحماية البيئة ، من الضروري ضمان:

التنقية الفعالة لغازات العادم المنبعثة في الغلاف الجوي ؛
استخدام وقود عالي الجودة ، وتهيئة الظروف لاحتراقه الكامل ؛
زيادة كفاءة المحركات الحرارية عن طريق تقليل خسائر الاحتكاك والاحتراق الكامل للوقود ، إلخ.

يعد استخدام الهيدروجين كوقود للمحركات الحرارية واعدًا: عندما يتم حرق الهيدروجين ، يتشكل الماء. تجري أبحاث مكثفة لإنشاء سيارات كهربائية يمكن أن تحل محل السيارات التي تعمل بالبنزين.

المؤلفات

Aksenovich L. A. الفيزياء في المدرسة الثانوية: النظرية. مهام. الاختبارات: Proc. بدل للمؤسسات التي تقدم خدمات عامة. البيئات ، التعليم / L. A. Aksenovich، N.N. Rakina، K. S. Farino؛ إد. K. S. Farino. - مينيسوتا: Adukatsy i vykhavanne، 2004. - C. 165.

الديناميكا الحرارية الفنية. المفاهيم والتعاريف الأساسية

Kartashevich ، A.N. ، Kostenich ، V.G. ، Pontalev ، O.V.

ك 27 الهندسة الحرارية: دورة محاضرات. الجزء 1. - غوركي: الأكاديمية الزراعية الحكومية البيلاروسية ، 2011. 48 ص.

ردمك 978-985-467-319-6

يتم النظر في المعلمات والمعادلات الرئيسية لحالة الغازات المثالية ، ومفهوم وأنواع السعة الحرارية ، ومخاليط الغاز المثالية وطرق تحديد معلماتها. يتم تقديم الصيغ والأحكام الرئيسية للقوانين الأولى والثانية للديناميكا الحرارية ، بالإضافة إلى تحليل العمليات الديناميكية الحرارية الرئيسية للغازات المثالية.

للطلاب من التخصصات 1-74 06 01 - الدعم الفني لعمليات الإنتاج الزراعي ، 1-74 06 04 - الدعم الفني لاستصلاح الأراضي وأعمال إدارة المياه ، 1-74 06 06 - الدعم اللوجستي لمجمع الصناعات الزراعية.

الجداول 4. الأشكال 27. ببليوغر. 12.

المراجعون: أ. DOBYSHEV ، دكتور في الهندسة العلوم ، أستاذ ، رئيس. قسم ميكنة تربية الحيوان وكهربة الإنتاج الزراعي (UO "BSAA") ؛ في. ساموسيك ، دكتوراه. اقتصاد Sci. ، المدير العام للمشروع الجمهوري الوحدوي "SPC التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم في بيلاروسيا لميكنة الزراعة".

UDC 621.1 (075.8)

بي بي سي 31.3ya73

تُستخدم الحرارة في جميع مجالات النشاط البشري - لتوليد الكهرباء ، وقيادة المركبات والآليات المختلفة ، وتدفئة الأماكن ، وكذلك لتلبية الاحتياجات التكنولوجية.

الطريقة الرئيسية للحصول على الحرارة اليوم هي احتراق الوقود الأحفوري - الفحم والنفط والغاز ، والتي تلبي حوالي 90٪ من احتياجات الطاقة للبشرية. يتم عرض البيانات الخاصة باستهلاك موارد الطاقة في العالم في السنوات الأخيرة وتوزيعها حسب النوع في الجدول. واحد .

الجدول 1. هيكل استهلاك الطاقة العالمي في 1998-2008

كما يتضح من الجدول. 1 ، يتزايد استهلاك الطاقة العالمي عامًا بعد عام. يتزايد عدد السكان والاحتياجات البشرية باستمرار ، مما يؤدي إلى زيادة حجم إنتاج الطاقة ومعدل نمو استهلاكها.

ومع ذلك ، فإن احتياطيات النفط والغاز والفحم ليست بلا حدود ، ووفقًا للتوقعات ، قد تكون الموارد المؤكدة كافية: النفط لمدة 40 عامًا ، والغاز لمدة 60 عامًا ، والفحم لمدة 120 عامًا. احتياطيات اليورانيوم الطبيعي تكفي لتلبية احتياجات العالم من الطاقة لنحو 85 عامًا.

عامل آخر يحد من الزيادة الإضافية في إنتاج الطاقة من خلال احتراق الوقود هو التلوث المتزايد باستمرار للبيئة من خلال منتجات احتراقها. لا يقل خطورة عن التلوث الحراري للبيئة ، الذي يؤدي إلى الاحتباس الحراري وتغير المناخ على الأرض ، وذوبان الأنهار الجليدية وارتفاع مستويات سطح البحر.

في الطاقة النووية ، تنشأ مشاكل بيئية من نوع مختلف ، مرتبطة بالحاجة إلى التخلص من النفايات النووية ، والتي هي أيضًا محفوفة بصعوبات كبيرة.

لتحديد أكثر الطرق عقلانية لاستخدام الحرارة ، ولتحليل كفاءة عمليات العمل للتركيبات الحرارية ولإنشاء أنواع جديدة وأكثر تقدمًا من الأجهزة الحرارية ، من الضروري معرفة الأسس النظرية للهندسة الحرارية.

دروس فيزياء في 10 فصول دراسية.
الفيزياء الجزيئية والديناميكا الحرارية

أسس الديناميكا الحرارية*

الدرس # 6

عنوان. دور المحركات الحرارية في الاقتصاد الوطني. المشاكل البيئية المرتبطة باستخدامها

نوع الدرس: درس تعميم وتنظيم المعرفة.

شكل إجراء: درس-ندوة.

المعدات: بطاقات بها نقوش: مؤرخون ، وعلماء بيئة ، وصور لعلماء فيزيائيين.

ثانيًا. عروض المجموعة

في عام 1707 ، تم تركيب مضخة Severi في الحديقة الصيفية في سانت بطرسبرغ. أنشأ الميكانيكي الإنجليزي توماس نيوكومن (1663-1729) في عام 1705 محركًا بخاريًا لضخ المياه من المناجم. في عام 1712 ، باستخدام أفكار Papin و Savery ، بنى Newcomen آلة كانت تستخدم في مناجم إنجلترا حتى منتصف القرن الثامن عشر.

ابتكر المخترع الروسي بولزونوف (1766) والإنجليزي د. وات (1774) أول آلات عملية عالمية.

مؤرخ. في عام 1765 ، صمم J.Watt نوعًا جديدًا من المحركات البخارية وتحسينه لاحقًا. لا تستطيع آله ضخ المياه فحسب ، بل توفر أيضًا حركة للأدوات الآلية والسفن والأطقم. حتى عام 1784 ، تم الانتهاء فعليًا من إنشاء محرك بخاري عالمي ، وأصبح الوسيلة الرئيسية للحصول على الطاقة في الإنتاج الصناعي. خلال الفترة من 1769 إلى 1770 ، صمم المخترع الفرنسي نيكولاس جوزيف كوجنوت (1725-1804) عربة البخار ، وهي سلف السيارة. لا تزال محفوظة في متحف الفنون والحرف في باريس.

في عام 1807 ، أبحر الأمريكي روبرت فولتون (1765-1815) باخرة كليرمون البخارية التي بناها على طول نهر هدسون. في 25 يوليو 1814 ، قامت قاطرة المخترع الإنجليزي جورج ستيفنسون (1781-1848) بصياغة 30 طنًا من البضائع في 8 عربات على خط سكة حديد ضيق بسرعة 6.4 كم / ساعة. في عام 1823 أسس ستيفنسون أول مصنع للقاطرات. في عام 1825 ، بدأ تشغيل أول خط سكة حديد من ستوكتون إلى دارلينجتون ، وفي عام 1830 ، تم إنشاء خط سكة حديد عام بين المراكز الصناعية في ليفربول ومانشستر. أنشأ جيمس نيسميث (1808-1890) مطرقة بخار قوية للغاية في عام 1839 ، والتي أحدثت ثورة حقيقية في صناعة المعادن. كما طور عدة آلات جديدة لتشغيل المعادن.

وهكذا بدأت ذروة الصناعة والسكك الحديدية - أولاً في المملكة المتحدة ، ثم في بلدان أخرى من العالم.

معلم. لنتذكر كيف يعمل المحرك الحراري.

ميكانيكي. المحركات الحرارية هي آلات يتم فيها تحويل الطاقة الداخلية إلى طاقة ميكانيكية.

هناك عدة أنواع من المحركات الحرارية: محرك بخاري ، محرك احتراق داخلي ، توربينات بخارية وغازية ، محرك نفاث. في جميع هذه المحركات ، يتم تحويل طاقة الوقود أولاً إلى طاقة غازية (بخارية). يتمدد الغاز (البخار) في العمل وفي نفس الوقت يبرد ، يتم تحويل جزء من طاقته الداخلية إلى طاقة ميكانيكية. لذلك ، يحتوي المحرك الحراري على سخان ، وسائل عمل وثلاجة. تم تأسيس هذا في عام 1824 من قبل العالم الفرنسي سادي كارنو. يمكن تمثيل مبدأ تشغيل مثل هذه الآلة برسم تخطيطي (الشكل 1).

يمكن أن نرى من الرسم البياني أن مائع العمل يؤدي عملاً مفيدًا ، والذي يساوي عدديًا المنطقة الموصوفة في الدورة ، أي المربعات 1 - 2 - 3 - 4 - 1.

قانون الحفاظ على الطاقة وتحويلها لدورة كارنو هو أن الطاقة التي يتلقاها الجسم العامل من البيئة تساوي الطاقة المنقولة إلى البيئة. تعمل المحركات الحرارية بسبب اختلاف ضغط الغاز على أسطح المكابس أو ريش التوربينات. يتم إنشاء هذا الاختلاف في الضغط عن طريق اختلاف درجة الحرارة. هذا هو مبدأ تشغيل المحركات الحرارية.

تحتوي الاسطوانة على صمامين - مدخل ومخرج. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ضمان تشغيل المحرك من خلال وجود شمعة وآلية قضيب توصيل وعمود مرفقي متصل بعجلات السيارة. يعمل المحرك في أربع دورات (الشكل 3): والدورة هي مدخل الخليط القابل للاحتراق ؛ II السكتة الدماغية - الضغط ، في نهاية وقوده يتم إشعاله بواسطة شرارة من شمعة ؛ السكتة الدماغية الثالثة - شوط العمل ، خلال هذه السكتة الدماغية ، تعمل الغازات المتولدة من احتراق الوقود ، مما يؤدي إلى دفع المكبس لأسفل ؛ السكتة الدماغية الرابعة - إطلاق ، عندما يتم استنفاد الغازات المبردة وخروجها. يظهر الرسم البياني للدورة المغلقة ، الذي يميز التغيرات في حالة الغاز أثناء تشغيل هذا المحرك ، في الشكل. أربعة.

عالم البيئة. لزيادة كفاءة الاحتراق في محركات البنزين (زيادة عدد الأوكتان) ، يتم إضافة مواد مختلفة إليه ، بشكل أساسي سائل الإيثيل ، الذي يحتوي على رباعي إيثيل الرصاص ، والذي يلعب دور عامل مانع الاحتراق (حوالي 70٪ من مركبات الرصاص تنبعث في الهواء عند تشغيل المحركات). يؤدي وجود حتى كمية صغيرة من الرصاص في الدم إلى أمراض خطيرة ، وانخفاض الذكاء ، والإفراط في الإثارة ، وتطور العدوانية ، وعدم الانتباه ، والصمم ، والعقم ، وتأخر النمو ، واضطرابات الجهاز الدهليزي ، إلخ.

مؤرخ. في 1896-1897. اقترح المهندس الألماني جي ديزل محركًا ذا كفاءة عالية مقارنة بالمحرك السابق. في عام 1899 ، تم تكييف محرك الديزل للعمل على الوقود السائل الثقيل ، مما أدى إلى زيادة استخدامه على نطاق واسع.

معلم. ما هي الفروق بين محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالديزل ومحركات الاحتراق الداخلي المكربنة؟

مؤرخ. المحركات الحرارية التالية التي سننظر فيها ستكون التوربينات البخارية والغازية. نظرًا لأن هذه الآلات تستخدم بشكل أساسي في محطات الطاقة (الحرارية والنووية) ، يجب اعتبار وقت إدخالها في التكنولوجيا في النصف الثاني من الثلاثينيات من القرن العشرين ، على الرغم من أن المشاريع الصغيرة الأولى لهذه الوحدات قد تم تنفيذها في وقت مبكر مثل ثمانينيات القرن التاسع عشر. يجب اعتبار V. M. Makhovsky مصمم أول توربين غازي صناعي.

في عام 1883 ، اقترح المهندس السويدي ج.داش التصميم الأول لتوربينات بخارية أحادية المرحلة ، وفي 1884-1885. قام الإنجليزي سي بارسون بتصميم أول توربين متعدد المراحل. استخدمه C.Parson في عام 1899 في محطة الطاقة الكهرومائية في Elberfeld (ألمانيا).

ميكانيكي. يعتمد تشغيل التوربينات على دوران عجلة ذات ريش تحت ضغط بخار الماء أو الغاز. لذلك ، فإن جزء العمل الرئيسي هو دوار التوربين - قرص مثبت على العمود مع شفرات على طول حافته. يتم توجيه البخار من غلاية البخار عن طريق قنوات خاصة (فوهات) إلى ريش الدوار. يتمدد البخار في الفوهات ، وينخفض ضغطه ، لكن سرعة التدفق الخارج تزيد ، أي يتم تحويل الطاقة الداخلية للبخار إلى طاقة حركية للطائرة.

التوربينات البخارية من نوعين: توربينات نشطة ، حيث يحدث دوران الدوارات نتيجة تأثير الستروميني على الشفرات ، والتوربينات النفاثة ، حيث توضع الشفرات بحيث يهرب البخار من الفجوة بين لهم ، يخلق الدفع النفاث. تشمل مزايا التوربينات البخارية السرعة العالية والطاقة الكبيرة وكثافة الطاقة العالية. تصل كفاءة التوربينات البخارية إلى 25٪. يمكن زيادتها إذا كان للتوربين عدة مراحل ضغط ، تتكون من فوهات وريش دوارة تتناوب. تنخفض سرعة البخار في مثل هذا التوربين على شفرة العمل ، ثم تزداد (بعد المرور عبر الفوهة) مرة أخرى بسبب انخفاض الضغط. وبالتالي ، من درجة إلى درجة ، يتناقص ضغط البخار على التوالي ، ويعمل بشكل متكرر. تحتوي التوربينات الحديثة على ما يصل إلى 30 مرحلة.

عيب التوربينات هو القصور الذاتي وعدم القدرة على التحكم في سرعة الدوران وعدم الرجوع.

مؤرخ. المحركات الحرارية هي محركات نفاثة. تم استنساخ نظرية هذه المحركات في أعمال E.K. Tsiolkovsky ، التي كتبت في بداية القرن العشرين ، ويرتبط تقديمها باسم مخترع أوكراني آخر - S.P. Korolev. على وجه الخصوص ، تحت قيادته ، تم إنشاء المحركات النفاثة الأولى المستخدمة على الطائرات (1942) ، وبعد ذلك (1957) تم إطلاق أول قمر صناعي وأول مركبة فضائية مأهولة (1961). ما هو مبدأ تشغيل المحركات النفاثة؟

اعتمادًا على توزيع الطاقة ، يتم تقسيم هذه المحركات إلى نفاث توربيني ومحرك توربيني. تنفق الأولى معظم قوتها على الدفع النفاث ، والأخيرة على دوران التوربينات الغازية.

عالم البيئة. نظرًا لأن المحركات النفاثة تعمل أيضًا على حرق الوقود ، فإنها ، مثل جميع المحركات الحرارية ، تلوث البيئة بمواد ضارة يتم إطلاقها أثناء الاحتراق. هذه هي ثاني أكسيد الكربون (CO 2) وأول أكسيد الكربون (CO) ومركبات الكبريت وأكاسيد النيتروجين وغيرها. إذا كانت كتل هذه المواد أثناء تشغيل محركات السيارات عبارة عن كيلوغرامات ، فهي الآن أطنان وسنترات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الرحلات الجوية على ارتفاعات عالية ، وإطلاق الصواريخ الفضائية ، ورحلات الصواريخ الباليستية العسكرية تؤثر سلبًا على طبقة الأوزون في الغلاف الجوي وتدمرها. لقد تم حساب أن إطلاق مائة مكوك فضاء على التوالي يمكن أن يدمر بشكل شبه كامل طبقة الأوزون الواقية من الغلاف الجوي للأرض ، أيها السيد. ماذا يجب أن تكون محركات المستقبل؟ ميكانيكي. يعتقد معظم الخبراء أن هذه يجب أن تكون محركات هيدروجينية ، أي تلك التي يتفاعل فيها الهيدروجين مع الأكسجين ، مما يؤدي إلى تكوين الماء. التطورات التي يتم تنفيذها في هذا الاتجاه تعطي العديد من التصميمات المختلفة لهذه المحركات: من تلك التي تمتلئ فيها الخزانات بالغازات المناسبة ، إلى الآلات التي يكون الوقود فيها شراب السكر. هناك أيضًا هياكل يكون الوقود فيها الزيت والكحول وحتى النفايات البيولوجية. ولكن حتى الآن ، كل هذه المحركات موجودة فقط في شكل عينات تجريبية ، والتي لا تزال بعيدة عن إدخالها في الإنتاج الصناعي. ومع ذلك ، حتى هذه التطورات تعطي الأمل في أننا سنحصل في المستقبل على آلات أنظف بيئيًا أكثر من الآلات الحديثة. وعلى الرغم من أننا لم ننجح بعد في إنشاء محرك حراري لا يلوث البيئة على الإطلاق ، فإننا سنسعى لتحقيق ذلك.

ثالثا. الواجب المنزلي

قم بفحص الواجب المنزلي

الخيار 1

1. ضغط الغاز تحت المكبس 490 كيلو باسكال. ما الشغل الذي يقوم به الغاز عند تسخينه بضغط ثابت إلى ضعف درجة الحرارة الأولية؟ الحجم الأولي للغاز 10 لترات.

3. أم أن الهواء في الغرفة يبرد إذا أبقيت باب الثلاجة مفتوحًا؟

الخيار 2

1. ما مقدار تغير الطاقة الداخلية لـ 200 جرام من الهيليوم مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 20 كلفن؟

3. متى تكون كفاءة المحرك الحراري أعلى: في الطقس البارد أو الحار؟

المرفقات 1

المحرك البخاري I. Polzunov

بعض المعلومات عن المحرك	محرك مكربن	محرك ديزل
هيئة العمل	منتجات احتراق البنزين	منتجات احتراق الديزل
		ديزل
ضغط الاسطوانة		1.5 106-3.5 106 باسكال
درجة حرارة الهواء المضغوط
درجة حرارة منتجات الاحتراق
	20-25٪ (حتى 35٪)	30-38٪ (حتى 45٪)
إستعمال	في المركبات الخفيفة ذات الطاقة المنخفضة نسبيًا (السيارات والدراجات النارية وما إلى ذلك)	في الشاحنات الثقيلة والجرارات والجرارات وقاطرات الديزل ، في المنشآت الثابتة لمحطات الطاقة الحرارية
تاريخ الخلق	حصل الفرنسي لينوار على براءة اختراع لأول مرة في عام 1860 ؛ في عام 1878 تم بناء محرك بكفاءة = 2٪ (المخترع الألماني أوتو والمهندس لانجين)	تم إنشاؤه عام 1893 من قبل المهندس الألماني ر. ديزل