Ջերմային շարժիչների դերը մարդու կյանքում. Արդյունավետություն Ջերմային շարժիչների դերը տեխնոլոգիաների զարգացման գործում Ջերմային շարժիչների դերը Թուրքմենստանի ազգային տնտեսության մեջ

Դրական տեղաշարժով փչակներում

Ծավալային փչակներ.

մխոց

պտտվող

Մխոցների ընդարձակիչներ

Պոմպեր

Պոմպերը հեղուկներ բարձրացնելու և տեղափոխելու հիդրավլիկ մեքենաներ են:

Սայր (կենտրոնախույս, առանցքային, հորձանուտ)

Ծավալային (մխոց, մխոց)

Պտտվող (փոխանցում, սահիկ, պտուտակ)

Ջետ (ներարկիչներ և արտանետիչներ):

Դրական տեղաշարժով պոմպերում էներգիան փոխանցվում է շարժվող միջավայրի վրա աշխատող հեղուկի հարկադիր գործողության և դրա տեղաշարժի միջոցով: Թիթեղային պոմպերում փոխակերպումը մեխ. Հիդրավլիկ էներգիան արտադրվում է սայրերով հագեցած պտտվող անիվով:

Երկրպագուներ

Օդափոխիչները մեխանիկական սարքեր են, որոնք օգտագործվում են օդը օդային խողովակներով տեղափոխելու կամ սենյակից ուղղակի օդ մատակարարելու կամ հանելու համար: Օդի շարժումը տեղի է ունենում օդափոխիչի մուտքի և ելքի միջև ճնշման տարբերության ստեղծման պատճառով:

Երկրպագուները բաժանվում են տեսակների ըստ մի քանի ցուցանիշների.

Կոմպրեսորներ

Կոմպրեսորկոչվում է փչող մեքենա, որը նախատեսված է օդը կամ ցանկացած գազ առնվազն 0,2 ՄՊա ճնշման տակ սեղմելու և մատակարարելու համար:

Դրական տեղաշարժի կոմպրեսորներՆրանք աշխատում են տեղաշարժի սկզբունքով, երբ սեղմման արդյունքում մեծանում է շարժվող միջավայրի ճնշումը։ Դրանք ներառում են մխոցային և պտտվող կոմպրեսորներ:

Դինամիկ կոմպրեսորներաշխատել շարժվող միջավայրի վրա ազդող ուժի սկզբունքով: Դրանք ներառում են փչակ (շառավղային, կենտրոնախույս, առանցքային) փչակներ և շփման փչակներ (vortex, սկավառակ, ռեակտիվ և այլն):

Լոբովկոչվում են կոմպրեսորներ, որոնցում միջավայրը շարժվում է շարժիչի սայրերի շուրջը հոսելիս նրան փոխանցվող էներգիայի շնորհիվ։

Ջերմային շարժիչների դասակարգում.

Ջերմային շարժիչներ– սրանք մեքենաներ են, որոնցում աշխատանքային միջավայրի ջերմային էներգիան վերածվում է մեխանիկական աշխատանքի:

Ջերմային շարժիչներ.

Գոլորշի տուրբիններ. Գոլորշու կաթսայում առաջացած գոլորշին ընդլայնվում է և բարձր ճնշման տակ անցնում տուրբինի շեղբերով։ Տուրբինը պտտվում է և արտադրում մեխանիկական էներգիա, որն օգտագործվում է գեներատորի կողմից էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։

Գազի տուրբին , շարունակական ջերմային շարժիչ, որի սայրային ապարատը սեղմված և տաքացվող գազի էներգիան փոխակերպում է լիսեռի վրա մեխանիկական աշխատանքի։ Stirling շարժիչը արտաքին շարժիչ է: Ներքին այրման շարժիչում վառելիքը այրվում է բալոնների ներսում, իսկ արտանետվող ջերմային էներգիան վերածվում է մեխանիկական աշխատանքի:

Կոմպրեսորի արդյունավետությունը.

Էներգիայի մեջ արդյունավետությունը սովորաբար հասկացվում է որպես օգտագործվող օգտակար էներգիայի հարաբերակցությունը ողջ ծախսած էներգիային: Եվ որքան մեծ է օգտակար օգտագործվող էներգիայի տոկոսը ծախսված ընդհանուր քանակից, այնքան բարձր է արդյունավետությունը։ Կոմպրեսորային մեքենաների դեպքում արդյունավետության նման սահմանումն անընդունելի է ստացվում։

Ուստի իրական կոմպրեսորային մեքենաների կատարելության աստիճանը գնահատելու համար դրանք համեմատվում են իդեալականների հետ։ Միևնույն ժամանակ, իզոթերմային արդյունավետությունը ներդրվում է հովացման կոմպրեսորների համար.

η-ից = լիզ / ld =Նիզ / Նդ

liz - աշխատել իդեալական կոմպրեսորի շարժիչի վրա իզոթերմային սեղմման տակ,

ld - իրական աշխատանք իրական սառեցված կոմպրեսորի շարժիչի վրա,

Niz, Nd - շարժիչի շարժիչների համապատասխան հզորությունները;

PSU- ի առավելությունները

· Համակցված ցիկլի կայանները հնարավորություն են տալիս հասնել ավելի քան 50% էլեկտրական արդյունավետության: Տեղադրված հզորության միավորի ցածր արժեքը

· Համակցված ցիկլով կայանները զգալիորեն ավելի քիչ ջուր են սպառում արտադրված էլեկտրաէներգիայի մեկ միավորի համար՝ համեմատած գոլորշու էլեկտրակայանների հետ

· Շինարարության կարճ ժամանակ (9-12 ամիս)

· Երկաթուղային կամ ծովային տրանսպորտով վառելիքի մշտական ​​մատակարարման կարիք չկա

· Կոմպակտ չափերը թույլ են տալիս շինարարություն անմիջապես սպառողի մոտ (գործարան կամ քաղաքի ներսում), ինչը նվազեցնում է էլեկտրահաղորդման գծերի և էլեկտրաէներգիայի փոխադրման արժեքը: էներգիա

· Ավելի էկոլոգիապես մաքուր՝ համեմատած գոլորշու տուրբինային կայանների հետ

PSU- ի թերությունները

· Սարքավորումների ցածր միավոր հզորություն (160-972,1 ՄՎտ մեկ միավորի համար), մինչդեռ ժամանակակից ՋԷԿ-երը ունեն մինչև 1200 ՄՎտ, իսկ ատոմակայանները՝ մինչև 1200-1600 ՄՎտ միավոր հզորությամբ:

· Վառելիքի այրման համար օգտագործվող օդը զտելու անհրաժեշտությունը

Ջերմային շարժիչների տեղն ու դերը արդյունաբերական ձեռնարկությունների ջերմամատակարարման և էլեկտրամատակարարման համակարգերում

Հողատար պոմպերն առավել տարածված են ազգային տնտեսության մեջ։ Նրանց ստեղծած ճնշումը կարող է գերազանցել 3500 մ-ը, իսկ հոսքը՝ 100000 մ3/ժ մեկ միավորում։

Ջերմային էլեկտրակայաններում կենտրոնախույս պոմպերն օգտագործվում են կաթսաների սնուցման, սնուցման ջրի վերականգնողական ջեռուցման համակարգում կոնդենսատ մատակարարելու համար, տուրբինային կոնդենսատորներին շրջանառվող ջուրը և ջեռուցման համակարգերում ցանցային ջուրը:

Վերջերս գոլորշու տուրբինների հզորության բարձրացման պատճառով խտացնող ագրեգատներում երբեմն օգտագործվում են առանցքային պոմպեր։

Կենտրոնախույս և ռեակտիվ պոմպեր օգտագործվում են ջերմային էլեկտրակայաններում մոխրի հեռացման հիդրավլիկ համակարգերում:

Ռեակտիվ պոմպերն օգտագործվում են գոլորշու տուրբինային կոնդենսատորներից օդը հեռացնելու համար:

Ջերմային էներգիայի ճարտարագիտության մեջ ծավալային պոմպերի շարքում մխոցային պոմպերն օգտագործվում են ցածր գոլորշու ելքով գոլորշու կաթսաների սնուցման համար: Պտտվող պոմպերն օգտագործվում են էլեկտրակայաններում քսման և տուրբինային կառավարման համակարգերում:

Ջերմաէլեկտրակայաններում մխոցային կոմպրեսորները օգտագործվում են կաթսաների ջեռուցման մակերեսների վրա փչելու համար, որպեսզի դրանք մաքրեն թռչող մոխիրից և մուրից և սեղմված օդ մատակարարեն օդաճնշական վերանորոգման գործիքներին:

5-2. Դրական տեղաշարժով փչակների և մխոցների ընդլայնիչների դասակարգումը և կիրառման շրջանակը

Սուպերլիցքավորիչը հիդրավլիկ մեքենա է, որտեղ մեխանիկական աշխատանքը վերածվում է աշխատանքային միջավայրի մեխանիկական էներգիայի: Գերլիցքավորիչի հիմնական նպատակը տեղափոխվող միջավայրի ընդհանուր ճնշումը բարձրացնելն է:

Դրական տեղաշարժով փչակներումԱշխատանքային հեղուկի էներգիայի աճը ձեռք է բերվում պինդ աշխատանքային հեղուկների ուժի ազդեցությամբ:

Ծավալային փչակներ.

մխոց- աշխատել աշխատանքային մարմնի թարգմանչական շարժման հետ,

պտտվող- աշխատանքային մարմնի պտտվող շարժումով աշխատող գերլիցքավորիչներ.

Էքսպանդերների նպատակն է արտաքին աշխատանք կատարելիս գազի ընդլայնման ժամանակ հնարավորինս նվազեցնել ջերմաստիճանը։ Գոյություն ունեն երկու հիմնական տեսակ՝ մխոցային և տուրբո ընդլայնիչներ: Առաջիններն օգտագործվում են բարձր և միջին օդային ճնշման ցածր հզորությամբ կայանքներում: Վերջիններս օգտագործվում են հիմնականում խոշոր կայանքներում, որտեղ գազերի ընդլայնումը դրանցում հիմնականում տեղի է ունենում ցածր ճնշումից։

Մխոցային ընդլայնիչները գործում են գազի սկզբնական ավելի բարձր ջերմաստիճաններում մինչև շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը (Heylandt գործընթաց): Turboexpanders-ը, բացառությամբ գործարկման ժամանակաշրջանի, գործում է ավելի ցածր ջերմաստիճաններում:

Էքսպանդերի կատարած աշխատանքն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Սա թույլ է տալիս գազային թթվածնային կայանքներին 3-4%-ով նվազեցնել էներգիայի սպառումը` ինստալացիա մտնող օդը սեղմելու համար:

Մխոցների ընդարձակիչներ

Մխոցային ընդլայնիչները գազային թթվածնային կայանքների համար նախատեսված են համեմատաբար փոքր քանակությամբ օդի սառեցման համար (ժամում մի քանի հարյուր խորանարդ մետր) մեծ ընդլայնման գործակիցներով (6-ից 30): Մխոցը դեպի մեքենայի ծնկաձողային լիսեռը բեռնախցիկի միացնող գավազանի մեխանիզմի միջոցով արտադրվում են ուղղահայաց և հորիզոնական տարբերակներով, և կախված օդի սկզբնական պարամետրերից, դրանք պատկանում են բարձր կամ միջին ճնշման մեքենաներին:

Էքսպանդերում աշխատանքային գործընթացը բաղկացած է վեց գործընթացից.

Գործընթացը 1-2 (լցնում) տեղի է ունենում մուտքի փականի բաց վիճակում

Գործընթացը 2-3 (ընդլայնում) տեղի է ունենում փակ փականներով. բալոնում գազի քանակը հաստատուն է.

Գործընթացը 3-4 (արտանետում) տեղի է ունենում, երբ մխոցը գտնվում է ներքևի մեռած կենտրոնում: Ընդլայնված գազը դուրս է գալիս բաց արտանետվող փականի միջոցով:

Գործընթացը 4-5 (հրում) տեղի է ունենում, երբ մխոցը շարժվում է BDC-ից: Ընդլայնված և սառեցված գազը մշտական ​​ճնշման տակ դուրս է մղվում բալոնից դեպի էքսպանդերի հետևում գտնվող խողովակաշար, որտեղ այն խառնվում է գազի այն մասի հետ, որը 3-4-րդ գործընթացում բաց է թողնվել բալոնից: Արտանետումը ավարտվում է 5-րդ կետում, երբ արտանետվող փականը փակվում է:

Գործընթաց 5-6 (հակադարձ սեղմում): Այս գործընթացի ընթացքում մխոցում մնացած գազը սեղմվում է, երբ մխոցը հետ է շարժվում դեպի TDC: Միաժամանակ ավելանում են գազի ճնշումն ու ջերմաստիճանը։ Գործընթացը 6-1 (ընդունիչ) սկսվում է 6-րդ կետից, երբ բացվում է ընդունման փականը:

Նկ. 85-ը ցույց է տալիս իրական միջին ճնշման ընդլայնիչի ցուցիչի դիագրամները:

ա - ճնշման դիագրամ; բ - ջերմաստիճանի դիագրամ

Ջերմային շարժիչները անհրաժեշտ են էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար՝ տրանսպորտային միջոցների մեծ մասը վարելու համար:

Մեծ նշանակություն ունի հզոր գոլորշու տուրբինների օգտագործումը էլեկտրակայաններում գեներատորների ռոտորները պտտելու համար: Գոլորշի տուրբիններ տեղադրվում են նաև ատոմակայաններում, որտեղ ատոմային միջուկների էներգիան օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանի գոլորշու արտադրության համար։

Ժամանակակից տրանսպորտում օգտագործվում են բոլոր տեսակի ջերմային շարժիչներ: Մեքենաներում օգտագործվում են տրակտորներ, ինքնագնաց կոմբայններ, դիզելային լոկոմոտիվներ, մխոցային ներքին այրման շարժիչներ, ավիացիայում՝ գազատուրբիններ, տիեզերական հրթիռներում՝ ռեակտիվ շարժիչներ։

Ջերմային շարժիչները շրջակա միջավայրի վրա ունեն որոշ վնասակար ազդեցություններ.

1. Ջերմային շարժիչի արդյունավետություն η < 50 %, следовательно, большая часть энергии топлива рассеивается в окружающем пространстве, вредно влияя на общую экологическую обстановку:
2. ջերմային էլեկտրակայանները և մեքենաները վառելիքի այրման արտադրանք են արտանետում բույսերի, կենդանիների և մարդկանց համար վնասակար (ծծմբի միացություններ, ածխածնի օքսիդներ, ազոտի օքսիդներ և այլն);
3. Մթնոլորտում ածխաթթու գազի կոնցենտրացիայի ավելացումը մեծացնում է Երկրի «ջերմոցային էֆեկտը»։

Այս առումով շատ կարևոր է դարձել բնության պահպանության խնդիրը։ Շրջակա միջավայրը պահպանելու համար անհրաժեշտ է ապահովել.

1. մթնոլորտ արտանետվող արտանետվող գազերի արդյունավետ մաքրում.
2. օգտագործելով բարձրորակ վառելիք, պայմաններ ստեղծելով ավելի ամբողջական այրման համար.
3. բարձրացնել ջերմային շարժիչների արդյունավետությունը՝ նվազեցնելով շփման կորուստները և վառելիքի ամբողջական այրումը և այլն։

Ջրածնի օգտագործումը որպես վառելիք ջերմային շարժիչների համար խոստումնալից է. ջրածնի այրումից ջուր է ստացվում: Ինտենսիվ հետազոտություններ են ընթանում էլեկտրական մեքենաների ստեղծման համար, որոնք կարող են փոխարինել բենզինով աշխատող մեքենաներին։

գրականություն

Ակսենովիչ Լ.Ա. Ֆիզիկա միջնակարգ դպրոցում: Տեսություն. Առաջադրանքներ. Թեստեր՝ Դասագիրք. նպաստ հանրակրթական հաստատություններին. միջավայր, կրթություն / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Էդ. K. S. Farino. - Մն.: Ադուկացիա և վյախավաննե, 2004. - էջ 165:

ՋԵՐՄՈԴԻՆԱՄԻԿԱՅԻ ՀԻՄՔՆԵՐԸ*

Դաս թիվ 6

Առարկա։ Ջերմային շարժիչների դերը ազգային տնտեսության մեջ. Դրանց օգտագործման հետ կապված բնապահպանական խնդիրներ

Նպատակը. խորացնել ուսանողների գիտելիքները ջերմային շարժիչների շահագործման ֆիզիկական սկզբունքների, դրանց տնտեսական կիրառությունների վերաբերյալ, ուսանողներին ծանոթացնել ջերմային շարժիչների կատարելագործման գիտության և տեխնոլոգիայի նվաճումներին. զարգացնել հաղորդակցման կարողությունները, վերլուծելու և եզրակացություններ անելու ունակությունը. ձևավորել գիտակցված վերաբերմունք շրջակա միջավայրի պահպանության նկատմամբ, զարգացնել ուսանողների հետաքրքրությունը ֆիզիկայի նկատմամբ, խթանել ուսանողների ստեղծագործական գործունեությունը:

Դասի տեսակը՝ գիտելիքների ընդհանրացման և համակարգման դաս:

Առաքման ձևը՝ դաս-սեմինար.

Սարքավորումներ՝ մակագրություններով բացիկներ՝ պատմաբաններ, բնապահպաններ, ֆիզիկոսների դիմանկարներ։

II. Խմբի ելույթներ

Պատմաբան. 1696 թվականին անգլիացի ինժեներ Թոմաս Սավերին (1650-1715) հորինել է գոլորշու պոմպ ջուրը բարձրացնելու համար։ Այն օգտագործվում էր անագի հանքերում ջուր մղելու համար։ Նրա աշխատանքը հիմնված էր տաքացվող գոլորշու սառեցման վրա, որը սեղմվելով վակուում էր ստեղծում, որը հանքից ջուրը քաշում էր խողովակի մեջ:

1707 թվականին Սանկտ Պետերբուրգի Ամառային այգում տեղադրվել է «Սևերի» պոմպը։ Անգլիացի մեխանիկ Թոմաս Նյուքոմենը (1663-1729) 1705 թվականին ստեղծել է շոգեմեքենա՝ հանքերից ջուր մղելու համար։ 1712 թվականին, օգտագործելով Պապինի և Սեվերիի գաղափարները, Նյուքոմենը կառուցեց մի մեքենա, որն օգտագործվում էր Անգլիայի հանքերում մինչև 18-րդ դարի կեսերը։

Գործնականորեն գործող առաջին ունիվերսալ մեքենաները ստեղծվել են ռուս գյուտարար Ի. Պոլզունովի (1766) և անգլիացի Դ. Վաթի (1774 թ.) կողմից:

Պոլզունովի շոգեմեքենան ուներ 11 մ բարձրություն, կաթսայի ծավալը՝ 7 մ3, բալոնի բարձրությունը՝ 2,8 մ, հզորությունը՝ 29 կՎտ։ Այս մեքենան երկար ժամանակ աշխատել է Ռուսաստանի հանքարդյունաբերական գործարաններից մեկում։

Պատմաբան. 1765 թվականին Ջ. Ուոթը նախագծել և հետագայում կատարելագործել է սկզբունքորեն նոր տիպի շոգեմեքենա։ Նրա մեքենան կարող էր ոչ միայն ջուր մղել, այլև ապահովել մեքենաների, նավերի և անձնակազմի շարժը: Մինչև 1784 թվականը ունիվերսալ գոլորշու շարժիչի ստեղծումը գործնականում ավարտվեց, և այն դարձավ արդյունաբերական արտադրության էներգիայի արտադրության հիմնական միջոցը։ 1769-1770 թվականներին ֆրանսիացի գյուտարար Նիկոլա Ժոզեֆ Կունյոն (1725-1804) նախագծել է գոլորշու շարժիչով կառք՝ ավտոմեքենայի նախորդը: Այն մինչ օրս պահվում է Փարիզի Արվեստների և Արհեստների Թանգարանում։

Ամերիկացի Ռոբերտ Ֆուլթոնը (1765-1815) նավարկել է իր կառուցած Clermont շոգենավը Հադսոն գետի երկայնքով 1807 թվականին: 1814 թվականի հուլիսի 25-ին անգլիացի գյուտարար Ջորջ Սթիվենսոնի (1781-1848) լոկոմոտիվը 8 վագոններով 6,4 կմ/ժ արագությամբ 30 տոննա բեռ է քաշել նեղ գծով երկաթուղով։ 1823 թվականին Սթիվենսոնը հիմնել է շոգեքարշի առաջին արտադրամասը։ Առաջին երկաթուղին Սթոքթոնից Դարլինգթոն սկսեց գործել 1825 թվականին, որին հաջորդեց հանրային երկաթուղային գիծը Լիվերպուլի և Մանչեսթերի արդյունաբերական կենտրոնների միջև 1830 թվականին։ Ջեյմս Նեսմիթը (1808-1890) 1839 թվականին ստեղծեց չափազանց հզոր գոլորշու մուրճ, որը հեղափոխություն կատարեց մետաղագործական արտադրության մեջ։ Նա նաև մշակել է մի քանի նոր մետաղամշակման մեքենաներ։

Այսպես սկսվեց արդյունաբերության և երկաթուղու բարգավաճումը նախ Մեծ Բրիտանիայում, այնուհետև աշխարհի այլ երկրներում։

Ուսուցիչ։ Հիշենք ջերմային շարժիչի շահագործման սկզբունքը.

Մեխանիկ. Ջերմային շարժիչները մեքենաներ են, որոնցում ներքին էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի:

Գոյություն ունեն ջերմային շարժիչների մի քանի տեսակներ՝ գոլորշու շարժիչ, ներքին այրման շարժիչներ, գոլորշու և գազային տուրբիններ, ռեակտիվ շարժիչ։ Այս բոլոր շարժիչներում վառելիքի էներգիան սկզբում վերածվում է գազի (գոլորշու) էներգիայի։ Ընդլայնվելով՝ գազը (գոլորշին) աշխատում է և միաժամանակ սառչում, նրա ներքին էներգիայի մի մասը վերածվում է մեխանիկական էներգիայի։ Հետևաբար, ջերմային շարժիչն ունի ջեռուցիչ, աշխատող հեղուկ և սառնարան։ Սա ստեղծվել է 1824 թվականին ֆրանսիացի գիտնական Սադի Կարնոյի կողմից։ Նման մեքենայի շահագործման սկզբունքը կարելի է պատկերել գծապատկերում (նկ. 1):

Բացի այդ, Կարնոն հաստատեց, որ շարժիչը պետք է աշխատի փակ ցիկլով, իսկ ամենաեկամտաբերը երկու իզոթերմային և երկու ադիաբատիկ գործընթացներից բաղկացած ցիկլն է։ Այն կոչվում է Carnot ցիկլ և կարող է պատկերվել գրաֆիկորեն (նկ. 2):

Գրաֆիկը ցույց է տալիս, որ աշխատանքային հեղուկը կատարում է օգտակար աշխատանք, որը թվայինորեն հավասար է ցիկլով նկարագրված տարածքին, այսինքն՝ 1 - 2 - 3 - 4 - 1 տարածքին։

Էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքը Կարնո ցիկլի համար այն է, որ աշխատանքային հեղուկի ստացած էներգիան շրջակա միջավայրից հավասար է նրա կողմից շրջակա միջավայր փոխանցվող էներգիային: Ջերմային շարժիչները աշխատանք են կատարում մխոցների կամ տուրբինի շեղբերների մակերեսների վրա գազի ճնշման տարբերության պատճառով: Ճնշման այս տարբերությունը ստեղծվում է ջերմաստիճանի տարբերությամբ: Սա ջերմային շարժիչների շահագործման սկզբունքն է:

Մեխանիկ. Ջերմային շարժիչների ամենատարածված տեսակներից մեկը ներքին այրման շարժիչն է (ICE), որն այժմ օգտագործվում է տարբեր մեքենաներում: Հիշենք նման շարժիչի կառուցվածքը՝ հիմնական տարրը մխոցով մխոց է, որի ներսում վառելիքն այրվում է։

Մխոցն ունի երկու փական՝ մուտք և ելք: Բացի այդ, շարժիչի շահագործումն ապահովվում է կայծային մոմերի, միացնող գավազանի մեխանիզմի և մեքենայի անիվներին միացված ծնկաձողային լիսեռի առկայությամբ։ Շարժիչը աշխատում է չորս հարվածով (Նկար 3). Կաթված II - սեղմում, որի վերջում վառելիքը բռնկվում է մոմից կայծից. Կաթված III - ուժային հարված, այս հարվածի ժամանակ վառելիքի այրումից առաջացած գազերը աշխատանք են կատարում՝ մխոցը ներքև հրելով. Կաթված IV - արտանետում, երբ արտանետվող և սառեցված գազերը դուրս են գալիս: Փակ ցիկլի գրաֆիկը, որը բնութագրում է այս շարժիչի շահագործման ընթացքում գազի վիճակի փոփոխությունները, ներկայացված է Նկ. 4.

Օգտակար աշխատանքը մեկ ցիկլում մոտավորապես հավասար է 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 2 նկարի մակերեսին: Նման շարժիչների տարածումը պայմանավորված է նրանով, որ դրանք թեթև են, կոմպակտ և ունեն համեմատաբար բարձր արդյունավետություն (տեսականորեն մինչև 80%, բայց գործնականում ընդամենը 30%): Թերությունները այն են, որ դրանք աշխատում են թանկարժեք վառելիքով, դիզայնով բարդ են, ունեն շարժիչի լիսեռի պտտման շատ բարձր արագություն, իսկ դրանց արտանետվող գազերը աղտոտում են մթնոլորտը:

Բնապահպան. Բենզինային շարժիչների այրման արդյունավետությունը բարձրացնելու համար (ավելացնել դրա օկտանային թիվը), դրան ավելացվում են տարբեր նյութեր, հիմնականում էթիլային հեղուկ, որը պարունակում է տետրաէթիլ կապար, որը խաղում է հակահարվածային նյութի դեր (արտազատվում է կապարի միացությունների մոտ 70%-ը): օդում, երբ շարժիչները աշխատում են): Արյան մեջ նույնիսկ փոքր քանակությամբ կապարի առկայությունը հանգեցնում է լուրջ հիվանդությունների, ինտելեկտի նվազման, գերգրգռվածության, ագրեսիվության զարգացման, անուշադրության, խուլության, անպտղության, աճի հետաձգման, վեստիբուլյար խանգարումների և այլն:

Մեկ այլ խնդիր է ածխածնի (II) օքսիդի արտանետումները: Կարելի է պատկերացնել CO-ից վնասի չափը, եթե միայն մեկ մեքենան օրական օդ է արտանետում մոտ 3,65 կգ ածխածնի (II) օքսիդ (ավտոկայանատեղին գերազանցում է 500 միլիոնը, իսկ երթևեկության խտությունը, օրինակ, Կիևի մայրուղիներում հասնում է 50-ի։ Օրական 100 հազար մեքենա՝ ամեն ժամում օդ 1800-9000 կգ CO արտանետմամբ:

Մարդկանց համար CO-ի թունավորությունը կայանում է նրանում, որ երբ այն մտնում է արյան մեջ, այն զրկում է էրիթրոցիտներին (արյան կարմիր բջիջներին) թթվածին տեղափոխելու ունակությունից, ինչի հետևանքով թթվածնային սով է, շնչահեղձություն, գլխապտույտ և նույնիսկ մահ: Բացի այդ, ներքին այրման շարժիչները նպաստում են մթնոլորտի ջերմային աղտոտմանը, օդի ջերմաստիճանը քաղաքում, որտեղ մեծ թվով մեքենաներ կան, միշտ 3-5 °C բարձր է, քան քաղաքից դուրս:

Պատմաբան. 1896-1897 թթ. Գերմանացի ինժեներ Գ.Դիզելը առաջարկել է շարժիչ, որն ուներ ավելի բարձր արդյունավետություն, քան նախորդները։ 1899 թվականին դիզելային շարժիչը հարմարեցվեց ծանր հեղուկ վառելիքով աշխատելու համար, ինչը հանգեցրեց դրա հետագա լայն կիրառմանը։

Ուսուցիչ։ Որո՞նք են տարբերությունները դիզելային և կարբյուրատորային ներքին այրման շարժիչների միջև:

Մեխանիկ. Դիզելային շարժիչները բաշխվածությամբ չեն զիջում կարբյուրատորային շարժիչներին։ Նրանց կառուցվածքը գրեթե նույնն է` բալոն, մխոց, ընդունման և արտանետման փականներ, միացնող ձող, ծնկաձող, թռչող անիվ և առանց կայծային մոմ:

Դա պայմանավորված է նրանով, որ վառելիքը բռնկվում է ոչ թե կայծից, այլ բարձր ջերմաստիճանից, որն առաջանում է մխոցից վեր օդի հանկարծակի սեղմման պատճառով։ Վառելիքը ներարկվում է այս տաք օդի մեջ, և այն այրվում է՝ ձևավորելով աշխատանքային խառնուրդ։ Այս շարժիչը chotiritactic է, դրա շահագործման դիագրամը ներկայացված է Նկ. 5.

Շարժիչի օգտակար աշխատանքը հավասար է 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 2 նկարի տարածքին: Նման շարժիչները աշխատում են վառելիքի էժան տեսակների վրա, դրանց արդյունավետությունը մոտ 40% է: Հիմնական թերությունն այն է, որ դրանց շահագործումը շատ կախված է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից (ցածր ջերմաստիճանում նրանք չեն կարող աշխատել):

Բնապահպան. Դիզելային շարժիչների զգալի առաջընթացը այս շարժիչները դարձրել է «ավելի մաքուր», քան բենզինային շարժիչները. դրանք արդեն հաջողությամբ կիրառվում են մարդատար մեքենաներում։

Դիզելային արտանետվող գազերը գրեթե չեն պարունակում թունավոր ածխածնի օքսիդ, քանի որ դիզելային վառելիքը չի պարունակում կապարի տետրաէթիլ: Այսինքն՝ դիզելային շարժիչները զգալիորեն ավելի քիչ են աղտոտում շրջակա միջավայրը, քան կարբյուրատորային շարժիչները։

Պատմաբան. Հաջորդ ջերմային շարժիչները, որոնց մենք կդիտարկենք, գոլորշու և գազի տուրբիններն են: Քանի որ նման մեքենաներն օգտագործվում են հիմնականում էլեկտրակայաններում (ջերմային և միջուկային), տեխնոլոգիայի մեջ դրանց ներդրման ժամանակը պետք է համարել 20-րդ դարի 30-ականների երկրորդ կեսը, չնայած նման ագրեգատների առաջին փոքր նախագծերը կատարվել են դեռևս 80-ականներին: 19-րդ դարի։ Պետք է հաշվի առնել առաջին արդյունաբերական գազատուրբինի նախագծողը։ Մ.Մախովսկի.

1883 թվականին շվեդ ինժեներ Գ.Դախը առաջարկեց միաստիճան շոգետուրբինի առաջին նախագծումը, իսկ 1884-1885 թթ. Անգլիացի C. Parson-ը նախագծել է առաջին բազմաստիճան տուրբինը: Չարլզ Փարսոնն այն օգտագործել է Էլբերֆելդի (Գերմանիա) հիդրոէլեկտրակայանում 1899 թվականին։

Մեխանիկ. Տուրբինների շահագործումը հիմնված է ջրի գոլորշու կամ գազի ճնշման տակ սայրերով անիվի պտտման վրա։ Հետևաբար, տուրբինի հիմնական աշխատանքային մասը ռոտորն է՝ սկավառակ, որը տեղադրված է լիսեռի վրա, որի եզրագծով սայրեր կան: Գոլորշի կաթսայից գոլորշին հատուկ ալիքներով (վարդակներ) ուղղվում է դեպի ռոտորի շեղբեր: Վարդակներում գոլորշին ընդլայնվում է, նրա ճնշումը նվազում է, բայց հոսքի արագությունը մեծանում է, այսինքն՝ գոլորշու ներքին էներգիան վերածվում է շիթային կինետիկ էներգիայի։

Գոլորշի տուրբինները լինում են երկու տեսակի՝ ակտիվ տուրբիններ, որոնց ռոտորների պտույտը տեղի է ունենում շեղբերների վրա ստրումինիի ազդեցության արդյունքում, և ռեակտիվ տուրբիններ, որոնցում շեղբերն այնպես են տեղակայված, որ գոլորշին դուրս գա բացվածքից։ նրանց միջև, ստեղծում է ռեակտիվ մղում: Գոլորշի տուրբինի առավելությունները ներառում են բարձր արագություն, զգալի հզորություն և հզորության բարձր խտություն: Գոլորշի տուրբինների արդյունավետությունը հասնում է 25%-ի։ Այն կարող է ավելացվել, եթե տուրբինն ունի մի քանի ճնշման փուլեր, որոնք բաղկացած են վարդակներից և ռոտորային շեղբերից, որոնք հերթափոխ են լինում: Նման տուրբինում գոլորշու արագությունը նվազում է աշխատանքային սայրի մոտ, այնուհետև (վարդակով անցնելուց հետո) կրկին մեծանում է ճնշման նվազման պատճառով։ Այսպիսով, փուլից փուլ գոլորշու ճնշումը հաջորդաբար նվազում է, և այն բազմիցս կատարում է աշխատանք: Ժամանակակից տուրբիններում փուլերի թիվը հասնում է 30-ի։

Տուրբինների թերությունը իներցիա է, պտտման արագությունը կարգավորելու անկարողությունը և հակադարձ շարժման բացակայությունը։

Բնապահպան. Էլեկտրակայաններում գոլորշու տուրբինների օգտագործումը պահանջում է մեծ տարածքների հատկացում լճակների համար, որոնցում արտանետվող գոլորշին սառչում է: Էլեկտրակայանի հզորության մեծացման հետ մեկտեղ կտրուկ ավելանում է ջրի կարիքը, բացի այդ, գոլորշու հովացման արդյունքում մեծ քանակությամբ ջերմություն է արտանետվում շրջակա միջավայր, ինչը կրկին հանգեցնում է ջերմային գրգռման և ջերմաստիճանի բարձրացմանը. Երկիր.

Պատմաբան. Ջերմային շարժիչները ներառում են ռեակտիվ շարժիչներ: Նման շարժիչների տեսությունը վերստեղծվել է Է.Կ. Ցիոլկովսկու աշխատություններում, որոնք գրվել են 20-րդ դարի սկզբին, և դրանց ներդրումը կապված է մեկ այլ ուկրաինացի գյուտարարի ՝ Ս.Պ. Կորոլևի անվան հետ: Մասնավորապես, նրա ղեկավարությամբ ստեղծվել են առաջին ռեակտիվ շարժիչները, որոնք օգտագործվել են ինքնաթիռների վրա (1942), իսկ ավելի ուշ (1957 թ.) արձակվել են առաջին տիեզերական արբանյակը և առաջին մարդատար տիեզերանավը (1961 թ.)։ Ո՞րն է ռեակտիվ շարժիչների շահագործման սկզբունքը:

Մեխանիկ. Ջերմային շարժիչները, որոնք օգտագործում են ռեակտիվ շարժիչ և գազի արտահոսք, կոչվում են ռեակտիվ շարժիչներ: Նրանց աշխատանքի սկզբունքն այն է, որ վառելիքն այրվելիս վերածվում է գազի, որը մեծ արագությամբ դուրս է հոսում շարժիչի վարդակներից՝ ստիպելով օդանավին շարժվել հակառակ ուղղությամբ։ Դիտարկենք նման շարժիչների մի քանի տեսակներ:

Դիզայնի մեջ ամենապարզներից մեկը ռամջեթ շարժիչն է: Սա խողովակ է, որի մեջ եկող հոսքը ստիպում է օդը, և հեղուկ վառելիքը ներարկվում է դրա մեջ և բռնկվում: Տաք գազերը խողովակից դուրս են թռչում մեծ արագությամբ՝ տալով նրան ռեակտիվ մղում։ Այս շարժիչի թերությունն այն է, որ մղում ստեղծելու համար այն պետք է շարժվի օդի համեմատ, այսինքն՝ չի կարող ինքնուրույն թռչել։ Ամենաբարձր արագությունը 6000 - 7000 կմ/ժամ է։

Եթե ​​ռեակտիվ շարժիչն ունի տուրբին և կոմպրեսոր, ապա այդպիսի շարժիչը կոչվում է տուրբոկոմպրեսոր։ Նման շարժիչի շահագործման ընթացքում օդը ներթափանցում է կոմպրեսոր, որտեղ այն սեղմվում և մատակարարվում է այրման խցիկ, որտեղ վառելիքը ներարկվում է: Այստեղ այն բռնկվում է, այրման արգասիքները անցնում են տուրբինի միջով, որը պտտում է կոմպրեսորը, և դուրս են հոսում վարդակից՝ առաջացնելով ռեակտիվ մղում։

Կախված էներգիայի բաշխումից՝ այս շարժիչները բաժանվում են տուրբոռեակտիվ և տուրբոպրոպի։ Առաջիններն իրենց ուժի մեծ մասը ծախսում են ռեակտիվ մղման վրա, իսկ երկրորդները ծախսում են իրենց հզորության մեծ մասը գազատուրբինի պտտման վրա:

Այս շարժիչների առավելությունն այն է, որ նրանք ունեն ավելի մեծ հզորություն, որն ապահովում է տիեզերք բարձրանալու համար անհրաժեշտ բարձր արագություններ: Թերությունները մեծ չափսերն են, ցածր արդյունավետությունը և շրջակա միջավայրին դրանց պատճառած վնասը:

Բնապահպան. Քանի որ ռեակտիվ շարժիչները նույնպես վառելիք են այրում, նրանք, ինչպես բոլոր ջերմային շարժիչները, աղտոտում են շրջակա միջավայրը վնասակար նյութերով, որոնք արտազատվում են այրման ժամանակ։ Դրանք են՝ ածխածնի երկօքսիդը (CO 2), ածխածնի օքսիդը (CO), ծծմբի միացությունները, ազոտի օքսիդները և այլն։ Եթե ​​ավտոմոբիլային շարժիչների շահագործման ժամանակ այդ նյութերի զանգվածը կազմում էր կիլոգրամ, ապա այժմ դրանք տոննաներ և ցենտներ են։ Բացի այդ, օդանավերի բարձր բարձրության թռիչքները, տիեզերական հրթիռների արձակումը և ռազմական բալիստիկ հրթիռների թռիչքները բացասաբար են անդրադառնում մթնոլորտի օզոնային շերտի վրա՝ ոչնչացնելով այն։ Ենթադրվում է, որ տիեզերական մաքոքի հարյուր անընդմեջ արձակումը կարող է գրեթե ամբողջությամբ ոչնչացնել Երկրի մթնոլորտի պաշտպանիչ օզոնային շերտը, Ուսուցիչ։ Ինչպիսի՞ն պետք է լինեն ապագայի շարժիչները: Մեխանիկ. Փորձագետների մեծամասնությունը կարծում է, որ դրանք պետք է լինեն ջրածնային շարժիչներ, այսինքն՝ այնպիսի շարժիչներ, որոնցում ջրածինը փոխազդելու է թթվածնի հետ, ինչի արդյունքում ջուր է գոյանում։ Այս ուղղությամբ իրականացվող զարգացումները տալիս են նման շարժիչների շատ տարբեր դիզայներներ՝ սկսած նրանցից, որտեղ բաքերը լցվում են համապատասխան գազերով, մինչև մեքենաներ, որտեղ վառելիքը շաքարի օշարակն է։ Եվ կան նաև նմուշներ, որտեղ վառելիքը նավթն է, ալկոհոլը և նույնիսկ կենսաբանական թափոնները: Բայց մինչ այժմ այս բոլոր շարժիչները գոյություն ունեն միայն փորձարարական նմուշների տեսքով, որոնք դեռ հեռու են արդյունաբերական արտադրության մեջ ներմուծվելուց։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ այս զարգացումները հույս են ներշնչում, որ ապագայում մենք կունենանք շատ ավելի էկոլոգիապես մաքուր մեքենաներ, քան ժամանակակիցները։ Ու թեև մեզ դեռ չի հաջողվել ստեղծել ջերմային շարժիչ, որն ընդհանրապես չի աղտոտի շրջակա միջավայրը, մենք ձգտելու ենք դրան։

III. Տնային աշխատանք

Կատարեք ձեր տնային աշխատանքի թեստը

Տարբերակ 1

1. Մխոցի տակ գազի ճնշումը 490 կՊա է։ Որքա՞ն աշխատանք է կատարում գազը, եթե այն տաքացվում է մշտական ​​ճնշմամբ մինչև սկզբնական ջերմաստիճանի կրկնապատիկը: Գազի սկզբնական ծավալը 10 լ է։

2. Գոլորշին տուրբին է մտնում 500 °C ջերմաստիճանում և դուրս է գալիս 30 °C ջերմաստիճանում։ Ենթադրելով, որ տուրբինը իդեալական ջերմային շարժիչ է, հաշվարկեք դրա արդյունավետությունը:

3. Թե՞ սենյակի օդը կհովանա, եթե սառնարանի դուռը միացված պահեք:

Տարբերակ 2

1. Որքա՞ն է փոխվում 200 գ հելիումի ներքին էներգիան, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 20 Կ-ով:

2. Իդեալական մեքենայի ջեռուցիչի ջերմաստիճանը 117 °C է, իսկ սառնարանի ջերմաստիճանը՝ 27 °C։ Ջերմության քանակը, որը մեքենան ստանում է ջեռուցիչից 1 վրկ-ում, կազմում է 60 կՋ։ Հաշվեք մեքենայի արդյունավետությունը, ջերմության քանակը, որը սառնարանը ընդունում է 1 վրկ-ում և մեքենայի հզորությունը:

3. Ե՞րբ է ջերմային շարժիչի արդյունավետությունն ավելի բարձր՝ ցուրտ, թե շոգ եղանակին:

Հավելված 1

Գոլորշի շարժիչ՝ Ի.Պոլզունով

Ջեյմս Ուոթը բարելավեց Newcomen-ի գոլորշու պոմպը՝ բարձրացնելով դրա արդյունավետությունը։ Նրա գոլորշու շարժիչները, որոնք արտադրվել են 1775 թվականին, օգտագործվել են Մեծ Բրիտանիայի բազմաթիվ գործարաններում

Հավելված 3

Ռեակտիվ շարժիչի կառուցվածքի դիագրամ

Ներկայումս անհնար է անվանել մարդկային արտադրական գործունեության մեկ տարածք, որտեղ ջերմային կայանքները չեն օգտագործվում: Տիեզերական տեխնոլոգիաներ, մետալուրգիա, հաստոցաշինություն, տրանսպորտ, էներգետիկա, գյուղատնտեսություն, քիմիական արդյունաբերություն, սննդի արտադրություն. սա ազգային տնտեսության այն ոլորտների ամբողջական ցանկը չէ, որտեղ պետք է լուծվեն ջերմային կայանքների հետ կապված գիտական ​​և տեխնիկական խնդիրները:

Ջերմային շարժիչներում և ջերմային կայանքներում ջերմությունը վերածվում է աշխատանքի կամ աշխատանքը ջերմության:

Գոլորշի տուրբինը ջերմային շարժիչ է, որտեղ գոլորշու պոտենցիալ էներգիան վերածվում է կինետիկ էներգիայի, իսկ կինետիկ էներգիան՝ ռոտորի պտտման մեխանիկական էներգիայի։ Տուրբինի ռոտորն ուղղակիորեն միացված է աշխատանքային մեքենայի լիսեռին, որը կարող է լինել էլեկտրական գեներատոր, պտուտակ և այլն։

Հատկապես մեծ է ջերմային շարժիչների օգտագործումը երկաթուղային տրանսպորտում, քանի որ Երկաթուղիներում դիզելային լոկոմոտիվների հայտնվելով հեշտացվել է բեռների և ուղևորների մեծ մասի փոխադրումը բոլոր ուղղություններով: Դիզելային լոկոմոտիվները խորհրդային երկաթուղիներում հայտնվեցին ավելի քան կես դար առաջ Վ.Ի.-ի նախաձեռնությամբ։ Լենինը։ Դիզելային շարժիչները շարժում են դիզելային լոկոմոտիվը ուղղակիորեն և էլեկտրական փոխանցման տուփի, էլեկտրական հոսանքի գեներատորների և էլեկտրական շարժիչների օգնությամբ: Յուրաքանչյուր դիզելային լոկոմոտիվի հետ նույն լիսեռի վրա կա ուղիղ հոսանքի գեներատոր: Գեներատորի կողմից առաջացած էլեկտրական հոսանքը մտնում է դիզելային լոկոմոտիվի առանցքների վրա տեղակայված քարշային շարժիչներ։ Դիզելային լոկոմոտիվն ավելի բարդ է, քան էլեկտրական լոկոմոտիվը և արժե ավելի շատ, սակայն դրա համար կոնտակտային ցանց կամ քարշիչ ենթակայաններ չեն պահանջվում: Դիզելային լոկոմոտիվը կարող է օգտագործվել ամենուր, որտեղ երկաթուղային գծեր են անցկացվում, և դա նրա հսկայական առավելությունն է։ Դիզելային վառելիքը տնտեսող շարժիչ է. Մեծ ու ծանր բեռներ փոխադրելու համար կառուցվեցին ծանր բեռնատարներ, որտեղ բենզինային շարժիչները փոխարինվեցին ավելի հզոր դիզելային շարժիչներով։ Նույն շարժիչները գործում են տրակտորների, կոմբայնների և նավերի վրա։ Այս շարժիչների օգտագործումը մեծապես հեշտացնում է մարդու աշխատանքը։ 1897 թվականին գերմանացի ինժեներ Ռ.Դիզելը առաջարկեց սեղմման բռնկման շարժիչ, որը կարող էր աշխատել ոչ միայն բենզինով, այլև ցանկացած այլ վառելիքով՝ կերոսին, յուղ: Շարժիչները կոչվում էին նաև դիզելներ։

Ջերմային շարժիչների պատմությունը վաղուց է գնում: Ավելի քան երկու հազար տարի առաջ՝ մ.թ.ա 3-րդ դարում։ դարաշրջանում, հույն մեծ մեխանիկ և մաթեմատիկոս Արքիմեդը կառուցեց թնդանոթ, որը կրակում էր գոլորշու միջոցով:

Այսօր աշխարհում կան հարյուր միլիոնավոր ջերմային շարժիչներ: Օրինակ, ներքին այրման շարժիչները տեղադրվում են մեքենաների, նավերի, տրակտորների, մոտորանավակների վրա և այլն: Դիտարկումը, որ մարմինների ջերմաստիճանի փոփոխություններն անընդհատ ուղեկցվում են դրանց ծավալների փոփոխությամբ, սկիզբ է առնում հեռավոր հնությունից, սակայն բացարձակի որոշումը. Այս փոփոխությունների հարաբերակցության արժեքը պատկանում է միայն ժամանակակից ժամանակներին։ Մինչ ջերմաչափերի գյուտը, նման սահմանումներ, իհարկե, հնարավոր չէր մտածել, սակայն ջերմաչափության զարգացմամբ այդ կապի ճշգրիտ ուսումնասիրությունը դարձավ բացարձակ անհրաժեշտ։ Ավելին, վերջին 18-րդ դարի վերջում և ներկայիս 19-րդ դարի սկզբին կուտակվեցին բազմաթիվ տարբեր երևույթներ, որոնք դրդեցին ջերմությունից մարմինների ընդարձակման մանրակրկիտ չափումներ. դրանք են՝ բարոմետրիկ ցուցանիշները շտկելու անհրաժեշտությունը բարձրությունները որոշելիս, աստղագիտական ​​բեկման որոշումը, գազերի և գոլորշիների առաձգականության հարցը, մետաղների աստիճանաբար աճող օգտագործումը գիտական ​​գործիքների և տեխնիկական նպատակների համար և այլն։

Առաջին հերթին, բնականաբար, ես դիմեցի օդի ընդլայնման սահմանմանը, որն իր մեծությամբ առավել տպավորիչ էր և թվում էր ամենահեշտ չափելի: Շատ ֆիզիկոսներ շուտով ստացան մեծ թվով արդյունքներ, սակայն դրանցից մի քանիսը բավականին հակասական էին: Ամոնտոնը, իր նորմալ ջերմաչափը կարգավորելու համար, չափեց օդի ընդլայնումը 0°-ից մինչև 80° R տաքանալիս և համեմատաբար ճշգրիտ որոշեց, որ այն 0,380 է իր ծավալից 0°-ում: Մյուս կողմից, Nuge-ն 1705 թվականին, օգտագործելով մի փոքր փոփոխված սարք, մի անգամ ստացավ կրկնակի մեծ թիվ, իսկ մյուս անգամ՝ նույնիսկ 16 անգամ ավելի մեծ թիվ։ Լա Հիրը (1708) նույնպես ստացել է 1,5 և նույնիսկ 3,5՝ Ամոնտոնի համարի փոխարեն։ Goakesby (1709) գտել է 0,455 թիվը; Կրյուկիուս (1720) -- 0,411; Տեղեկամատյաններ -- 0,333; Բոնն -- 0,462; Մուշենբրեկ - 0,500; Լամբերտ («Պիրոմետրիա», էջ 47) - 0,375; Դելուկ -- 0,372; I. T. Meyer - 0,3755 և 0,3656; Սոսյուր -- 0,339; Վանդերմոնդը, Բերտոլեն և Մոնգը ստացել են (1786) - 0,4328: Փրիսթլին, ով ստացավ 0,9375 թիվը, որը զգալիորեն շեղվում էր օդի ընդլայնման իրական թվից, պնդում էր, որ թթվածինը, ազոտը, ջրածինը, ածխաթթուները, ազոտական, աղաթթուների, ծծմբային, հիդրոֆտորաթթուների և ամոնիակի գոլորշիները բոլորն էլ տարբեր են. օդից դրանց ընդլայնման մեջ: G. G. Schmidt-ը («Green’s Neues Journ.», IV, էջ 379) օդի ընդարձակման համար ստացել է 0,3574 թիվը, թթվածնի համար՝ 0,3213, իսկ վերջում՝ ջրածնի, ածխաթթվի և ազոտի համար՝ 0,4400, 0,4352 և Դյուվերնոյն անցավ Պրիստլիի կարծիքին, բայց ընդհանուր առմամբ պարզեց, որ գազերի ընդլայնումը լիովին համաչափ չէ ջերմաստիճանի փոփոխությանը։

Տեսական նյութ

Հին ժամանակներից մարդը ցանկացել է զերծ մնալ ֆիզիկական ջանքից կամ ինչ-որ բան տեղափոխելիս թեթևացնել այն, ունենալ ավելի շատ ուժ և արագություն։

Լեգենդներ ստեղծվեցին ինքնաթիռի գորգերի, յոթ լիգան կոշիկների և կախարդների մասին, որոնք մարդուն գավազանի ալիքով տանում էին հեռավոր երկրներ: Ծանր բեռներ կրելիս մարդիկ սայլեր են հորինել, քանի որ ավելի հեշտ է գլորվել: Հետո հարմարեցրին կենդանիներին՝ եզներին, եղնիկներին, շներին, ամենաշատը՝ ձիերին։ Այսպես հայտնվեցին սայլերն ու կառքերը։ Վագոններում մարդիկ հարմարավետություն էին փնտրում՝ ավելի ու ավելի կատարելագործելով դրանք։

Արագությունը բարձրացնելու մարդկանց ցանկությունը նույնպես արագացրեց իրադարձությունների փոփոխությունը տրանսպորտի զարգացման պատմության մեջ։ Հունարեն «autos» - «իրեն» և լատիներեն «mobilis» - «շարժական» բառերից եվրոպական լեզուներում ձևավորվել է «ինքնագնաց», բառացիորեն «ավտոմեքենա» ածականը:

Դա վերաբերում էր ժամացույցներին, ավտոմատ տիկնիկներին, ամենատարբեր մեխանիզմներին, ընդհանրապես, այն ամենին, ինչը ծառայում էր որպես մարդու «շարունակության», «կատարելագործման» մի տեսակ հավելում։ 18-րդ դարում նրանք փորձեցին փոխարինել աշխատուժը գոլորշու ուժով և կիրառեցին «մեքենա» տերմինը անհետք սայլերի համար։

Ինչո՞ւ է մեքենայի դարաշրջանը սկսվել 1885-1886 թվականներին հայտնագործված և կառուցված ներքին այրման շարժիչով առաջին «բենզինային մեքենաներից»: Կարծես մոռանալով գոլորշու և մարտկոցի (էլեկտրական) անձնակազմի մասին։ Բանն այն է, որ ներքին այրման շարժիչը իսկական հեղափոխություն կատարեց տրանսպորտային տեխնոլոգիայի մեջ։ Երկար ժամանակ պարզվեց, որ այն առավելագույնս համապատասխանում էր մեքենայի գաղափարին և, հետևաբար, երկար ժամանակ պահպանեց իր գերիշխող դիրքը: Ներքին այրման շարժիչներով մեքենաների մասնաբաժինը այսօր կազմում է համաշխարհային ավտոմոբիլային տրանսպորտի ավելի քան 99,9%-ը։<Приложение 1>

Ջերմային շարժիչի հիմնական մասերը

Ժամանակակից տեխնիկայում մեխանիկական էներգիան ստացվում է հիմնականում վառելիքի ներքին էներգիայից։ Սարքերը, որոնցում ներքին էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի, կոչվում են ջերմային շարժիչներ։ Ջեռուցիչ կոչվող սարքում վառելիքի այրման միջոցով աշխատանք կատարելու համար կարող եք օգտագործել բալոն, որի մեջ գազը տաքացվում և ընդլայնվում է և շարժվում է մխոց:<Приложение 3>Գազը, որի ընդարձակման պատճառով մխոցը շարժվում է, կոչվում է աշխատանքային հեղուկ: Գազը ընդլայնվում է, քանի որ նրա ճնշումը ավելի բարձր է, քան արտաքին ճնշումը: Բայց երբ գազը ընդլայնվում է, նրա ճնշումը նվազում է, և վաղ թե ուշ այն հավասարվելու է արտաքին ճնշմանը։ Այդ ժամանակ գազի ընդլայնումը կավարտվի, և այն կդադարի աշխատել։

Ի՞նչ անել, որպեսզի ջերմային շարժիչի աշխատանքը չդադարի։ Շարժիչը շարունակաբար աշխատելու համար անհրաժեշտ է, որ մխոցը գազը ընդլայնելուց հետո ամեն անգամ վերադառնա իր սկզբնական դիրքին՝ սեղմելով գազը իր սկզբնական վիճակին։ Գազի սեղմումը կարող է տեղի ունենալ միայն արտաքին ուժի ազդեցության տակ, որն այս դեպքում գործում է (գազի ճնշման ուժն այս դեպքում բացասական աշխատանք է կատարում): Դրանից հետո կրկին կարող են առաջանալ գազի ընդլայնման և սեղմման գործընթացներ: Սա նշանակում է, որ ջերմային շարժիչի աշխատանքը պետք է բաղկացած լինի ընդարձակման և սեղմման պարբերաբար կրկնվող գործընթացներից (ցիկլերից):

Նկար 1

Նկար 1-ը գրաֆիկորեն պատկերում է գազի ընդլայնման (տող AB) և սեղմման գործընթացները մինչև սկզբնական ծավալը (տող CD): Ընդարձակման գործընթացում գազի կատարած աշխատանքը դրական է (AF > 0) և թվայինորեն հավասար է ABEF նկարի մակերեսին: Սեղմման ընթացքում կատարված գազի աշխատանքը բացասական է (քանի որ AF< 0) и численно равна площади фигуры CDEF. Полезная работа за этот цикл численно равна разности площадей под кривыми АВ и CD (закрашена на рисунке).

Ջեռուցիչի, աշխատանքային հեղուկի և սառնարանի առկայությունը սկզբունքորեն անհրաժեշտ պայման է ցանկացած ջերմային շարժիչի շարունակական ցիկլային աշխատանքի համար:

Ջերմային շարժիչի արդյունավետություն

Աշխատանքային հեղուկը, ստանալով ջեռուցիչից որոշակի քանակությամբ Q1 ջերմություն, այս քանակության ջերմության մի մասը՝ մոդուլով հավասար |Q2|, տալիս է սառնարան։ Հետևաբար, կատարված աշխատանքը չի կարող ավելի մեծ լինել, քան A = Q1 -- |Q2|: Այս աշխատանքի հարաբերակցությունը ջեռուցիչից ընդլայնվող գազի ստացած ջերմության քանակին կոչվում է ջերմային շարժիչի արդյունավետություն.

Փակ ցիկլով աշխատող ջերմային շարժիչի արդյունավետությունը միշտ մեկից պակաս է: Ջերմաէներգատեխնիկայի խնդիրն է արդյունավետությունը հնարավորինս բարձր դարձնել, այսինքն՝ օգտագործել ջեռուցիչից ստացված ջերմությունը որքան հնարավոր է աշխատանք արտադրելու համար։ Ինչպե՞ս կարելի է դրան հասնել:

Առաջին անգամ ամենակատարյալ ցիկլային պրոցեսը, որը բաղկացած է իզոթերմերից և ադիաբատներից, առաջարկել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս և ինժեներ Ս.Կառնոն 1824 թվականին։

Կարնո ցիկլը.

Ենթադրենք, որ գազը գտնվում է բալոնի մեջ, որի պատերը և մխոցը պատրաստված են ջերմամեկուսիչ նյութից, իսկ հատակը՝ բարձր ջերմահաղորդականություն ունեցող նյութից։ Գազի զբաղեցրած ծավալը հավասար է V1-ի։

Նկար 2

Եկեք մխոցը շփենք ջեռուցիչի հետ (Նկար 2) և թույլ տանք, որ գազը իզոթերմորեն ընդարձակվի և կատարի աշխատանք: Գազը ջեռուցիչից ստանում է որոշակի քանակությամբ ջերմություն Q1: Այս գործընթացը գրաֆիկորեն ներկայացված է իզոթերմով (կորի AB):

Նկար 3

Երբ գազի ծավալը հավասարվում է որոշակի արժեքի V1"< V2, дно цилиндра изолируют от нагревателя, после этого газ расширяется адиабатно до объема V2, соответствующего максимально возможному ходу поршня в цилиндре (адиабата ВС). При этом газ охлаждается до температуры T2 < T1.

Սառեցված գազն այժմ կարող է իզոթերմորեն սեղմվել T2 ջերմաստիճանում: Դա անելու համար այն պետք է շփվի T2 նույն ջերմաստիճան ունեցող մարմնի հետ, այսինքն՝ սառնարանի հետ, և գազը պետք է սեղմվի արտաքին ուժով: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացում գազը չի վերադառնա իր սկզբնական վիճակին՝ նրա ջերմաստիճանը միշտ կլինի T1-ից ցածր:

Հետևաբար, իզոթերմային սեղմումը հասցվում է որոշակի միջանկյալ ծավալի V2">V1 (CD իզոթերմ): Այս դեպքում գազը սառնարանին տալիս է որոշակի քանակությամբ ջերմություն Q2, որը հավասար է նրա վրա կատարված սեղմման աշխատանքին: , գազը ադիաբատիկորեն սեղմվում է մինչև V1 ծավալը, մինչդեռ նրա ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև T1 (ադիաբատիկ DA) Այժմ գազը վերադարձել է իր սկզբնական վիճակին, որի դեպքում նրա ծավալը V1 է, ջերմաստիճանը՝ T1, ճնշումը՝ p1, և ցիկլը կարող է լինել. նորից կրկնվեց.

Այսպիսով, ABC բաժնում գազն աշխատում է (A > 0), իսկ CDA բաժնում աշխատանքը կատարվում է գազի վրա (A< 0). На участках ВС и AD работа совершается только за счет изменения внутренней энергии газа. Поскольку изменение внутренней энергии UBC = -UDA, то и работы при адиабатных процессах равны: АВС = -АDA. Следовательно, полная работа, совершаемая за цикл, определяется разностью работ, совершаемых при изотермических процессах (участки АВ и CD). Численно эта работа равна площади фигуры, ограниченной кривой цикла ABCD.

Ջեռուցիչից ստացված QT ջերմության միայն մի մասը, որը հավասար է QT1- |QT2|-ին, փաստացի վերածվում է օգտակար աշխատանքի: Այսպիսով, Carnot ցիկլում օգտակար աշխատանքը A = QT1 - |QT2|:

Տեխնիկական թերմոդինամիկա. Հիմնական հասկացություններ և սահմանումներ

Կարտաշևիչ, Ա.Ն., Կոստենիչ, Վ.Գ., Պոնտալև, Օ.Վ.

K 27 Ջերմային ճարտարագիտություն. դասախոսությունների դասընթաց. Մաս 1. – Գորկի. Բելառուսի պետական ​​գյուղատնտեսական ակադեմիա, 2011 թ. 48 էջ.

ISBN 978-985-467-319-6

Դիտարկվում են իդեալական գազերի վիճակի հիմնական պարամետրերը և հավասարումները, ջերմային հզորության հայեցակարգը և տեսակները, իդեալական գազային խառնուրդները և դրանց պարամետրերի որոշման մեթոդները: Տրված են թերմոդինամիկայի առաջին և երկրորդ օրենքների ձևակերպումները և հիմնական դրույթները, ինչպես նաև վերլուծվել են իդեալական գազերի հիմնական թերմոդինամիկական գործընթացները։

Մասնագիտությունների ուսանողների համար 1-74 06 01 – Տեխնիկական աջակցություն գյուղատնտեսական արտադրության գործընթացներին, 1-74 06 04 – Տեխնիկական աջակցություն ռեկուլտիվացիայի և ջրամատակարարման աշխատանքներին, 1-74 06 06 – Ագրոարդյունաբերական համալիրի նյութատեխնիկական աջակցություն:

Աղյուսակներ 4. Նկարներ 27. Մատենագիտություն. 12.

Գրախոսներ՝ Ա.Ս. ԴՈԲԻՇԵՎ, ճարտարագիտության դոկտոր։ գիտ., պրոֆեսոր, պետ. Անասնաբուծության մեքենայացման և գյուղատնտեսական արտադրանքի էլեկտրիֆիկացման վարչություն (EI «BSAHA»); Վ.Գ. ՍԱՄՈՍՅՈՒԿ, բ.գ.թ. էկոն. Գիտություններ, «Բելառուսի ԳԱԱ գյուղատնտեսության մեքենայացման գիտագործնական կենտրոն» հանրապետական ​​ունիտար ձեռնարկության գլխավոր տնօրեն։

UDC 621.1 (075.8)

BBK 31.3ya73

Ջերմությունը օգտագործվում է մարդու գործունեության բոլոր ոլորտներում՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելու, տրանսպորտային միջոցներ և տարբեր մեխանիզմներ վարելու, տարածքների ջերմային, ինչպես նաև տեխնոլոգիական կարիքների համար:

Ջերմություն ստանալու հիմնական միջոցն այսօր հանածո վառելանյութերի՝ ածուխի, նավթի և գազի այրումն է, որը բավարարում է մարդկության էներգետիկ կարիքների մոտ 90%-ը։ Աշխարհում վերջին տարիներին էներգիայի սպառման և ըստ տեսակների բաշխման տվյալները ներկայացված են Աղյուսակում: 1 .

Աղյուսակ 1. Աշխարհի էներգիայի սպառման կառուցվածքը 1998–2008 թթ

Ինչպես երեւում է աղյուսակից. 1 տվյալների համաձայն՝ էներգիայի համաշխարհային սպառումը տարեցտարի ավելանում է։ Բնակչությունը և մարդու կարիքները անընդհատ աճում են, ինչը հանգեցնում է էներգիայի արտադրության և դրա սպառման աճի տեմպերի:

Սակայն նավթի, գազի ու ածխի պաշարներն անսահման չեն, և, ըստ կանխատեսումների, հետազոտված պաշարները կարող են բավարար լինել՝ նավթ 40 տարի, գազ՝ 60 տարի, ածուխ՝ 120 տարի։ Ուրանի բնական պաշարները բավարար են աշխարհի էներգետիկ կարիքները բավարարելու համար մոտավորապես 85 տարի:

Վառելիքի այրման միջոցով էներգիայի արտադրության հետագա աճը սահմանափակող մեկ այլ գործոն է շրջակա միջավայրի անընդհատ աճող աղտոտումը դրա այրման արտադրանքներով: Ոչ պակաս վտանգավոր է շրջակա միջավայրի ջերմային աղտոտումը, որը հանգեցնում է գլոբալ տաքացման և կլիմայի փոփոխության, սառցադաշտերի հալման և ծովի մակարդակի բարձրացման:

Միջուկային էներգետիկայում առաջանում են այլ տեսակի բնապահպանական խնդիրներ՝ կապված միջուկային թափոնների հեռացման անհրաժեշտության հետ, ինչը նույնպես կապված է մեծ դժվարությունների հետ։

Ջերմության օգտագործման առավել ռացիոնալ ուղիները որոշելու, ջերմային կայանքների աշխատանքային գործընթացների արդյունավետությունը վերլուծելու և ջերմային ապարատի նոր, ավելի առաջադեմ տեսակներ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է ջեռուցման տեխնիկայի տեսական հիմունքների իմացություն: