Термични машинив термодинамиката това са периодично работещи топлинни машини и хладилни машини (термокомпресори). Разнообразие хладилни машиниса термопомпи.

Устройства, които изпълняват механична работапоради вътрешната енергия на горивото, се наричат топлинни двигатели (топлинни двигатели).За работата на топлинен двигател са необходими следните компоненти: 1) източник на топлина с по-високо температурно ниво t1, 2) източник на топлина с по-ниско температурно ниво t2, 3) работен флуид. С други думи: всички топлинни двигатели (топлинни двигатели) се състоят от нагревател, хладилник и работна течност .

Като работна течностизползва се газ или пара, тъй като те са добре компресирани и в зависимост от типа на двигателя може да има гориво (бензин, керосин), водни пари и др. Нагревателят предава определено количество топлина (Q1) на работния флуид , а вътрешната му енергия се увеличава поради тази вътрешна енергия, се извършва механична работа (A), след което работният флуид отдава определено количество топлина на хладилника (Q2) и се охлажда до първоначалната температура. Описаната схема представя цикъла на работа на двигателя и е обща, в реалните двигатели ролята на нагревател и хладилник могат да играят различни устройства. Средата може да служи като хладилник.

Тъй като в двигателя част от енергията на работната течност се прехвърля към хладилника, ясно е, че не цялата енергия, която получава от нагревателя, се използва за извършване на работа. съответно ефективностдвигател (КПД) е равен на съотношението на извършената работа (A) към количеството топлина, което получава от нагревателя (Q1):

Двигател с вътрешно горене (ICE)

Има два вида двигатели вътрешно горене(ICE): карбураторИ дизел. В карбураторния двигател работната смес (смес от гориво и въздух) се приготвя извън двигателя специално устройствои от него влиза в двигателя. При дизеловия двигател горивната смес се приготвя в самия двигател.

ICE се състои от цилиндър , в която се движи бутало ; има в цилиндъра два клапана , през единия от които горимата смес се пропуска в цилиндъра, а през другия се извеждат отработените газове от цилиндъра. Използване на бутало колянов механизъм се свързва с колянов вал , който започва да се върти с постъпателното движение на буталото. Цилиндърът се затваря с капак.

Цикъл работа на двигател с вътрешно гореневключва четири бара: всмукване, компресия, ход, изпускателна система. По време на всмукване буталото се движи надолу, налягането в цилиндъра намалява и през клапана в него навлиза горима смес (в карбураторен двигател) или въздух (в дизелов двигател). По това време вентилът е затворен. В края на приема на горимата смес клапанът се затваря.

По време на втория ход буталото се движи нагоре, клапаните се затварят и работната смес или въздух се компресират. В същото време температурата на газа се повишава: горимата смес в карбураторния двигател се нагрява до 300-350 °C, а въздухът в дизеловия двигател - до 500-600 °C. В края на такта на компресия в карбураторния двигател прескача искра и горимата смес се запалва. При дизеловия двигател горивото се впръсква в цилиндъра и получената смес се запалва спонтанно.

При изгаряне на горима смес газът се разширява и избутва буталото и свързания с него колянов вал, извършвайки механична работа. Това води до охлаждане на газа.

Когато буталото достигне най-ниската точка, налягането в него ще намалее. Когато буталото се движи нагоре, клапанът се отваря и отработените газове се освобождават. В края на този ход вентилът се затваря.

Въздушна турбина

Въздушна турбинаТова е диск, монтиран на вал, върху който са монтирани лопатките. Парата влиза в остриетата. Загрята до 600 °C пара се насочва в дюзата и се разширява в нея. Когато парата се разширява, нейната вътрешна енергия се преобразува в кинетична енергия на насоченото движение на парната струя. Струя пара излиза от дюзата върху лопатките на турбината и им предава част от своята кинетична енергия, карайки турбината да се върти. Обикновено турбините имат няколко диска, всеки от които предава част от енергията на парата. Въртенето на диска се предава на вал, към който е свързан генератор на електрически ток.

Когато се изгорят различни горива с еднаква маса, те се освобождават различни количестватоплина. Например добре известно е, че природният газ е енергийно по-ефективно гориво от дървата. Това означава, че за да се получи същото количество топлина, масата на дървесината, която трябва да се изгори, трябва да бъде значително по-голяма от масата на природния газ. Следователно, различните видове гориво от енергийна гледна точка се характеризират с количество, наречено специфична топлина на изгаряне на горивото .

Специфична топлина на изгаряне на гориво - физическо количество, показващ колко топлина се отделя при пълно изгаряне на гориво с тегло 1 кг.

Веществата от органичен произход включват горива, които при изгаряне отделят определено количество топлинна енергия. Трябва да се характеризира производството на топлина висока ефективности липсата на странични ефекти, по-специално вещества, вредни за човешкото здраве и околната среда.

За лесно зареждане в горивната камера дървен материалнарязани на отделни елементи с дължина до 30 см. За да се увеличи ефективността на тяхното използване, дървата за огрев трябва да са възможно най-сухи и процесът на горене трябва да бъде сравнително бавен. В много отношения дървесината от твърда дървесина като дъб и бреза, леска и ясен и глог са подходящи за отопление на помещения. Поради високо съдържание на смола, повишена скорост на горене и ниска калоричност иглолистни дърветав това отношение те значително отстъпват.

Трябва да се разбере, че стойността на калоричността се влияе от плътността на дървесината.

Това естествен материалрастителен произход, извлечен от седиментни скали.

В тази форма твърдо горивосъдържат въглерод и други химически елементи. Съществува разделение на материала по видове в зависимост от неговата възраст. Кафявите въглища се считат за най-младите, следвани от каменните въглища, а антрацитът е по-стар от всички останали видове. Възрастта на едно горимо вещество също определя неговото съдържание на влага, което е по-присъстващо в младия материал.

При изгарянето на въглища се получава замърсяване на околната среда, а върху решетките на котела се образува шлака, което създава до известна степен пречка за нормално горене. Наличието на сяра в материала също е неблагоприятен фактор за атмосферата, тъй като във въздушното пространство този елемент се превръща в сярна киселина.

Потребителите обаче не трябва да се страхуват за здравето си. Производителите на този материал, като се грижат за частни клиенти, се стремят да намалят съдържанието на сяра в него. Топлинната стойност на въглищата може да варира дори в рамките на един и същи вид. Разликата зависи от характеристиките на подвида и неговото минерално съдържание, както и от географията на производство. Като твърдо гориво се срещат не само чисти въглища, но и нискообогатена въглищна шлака, пресована в брикети.

Пелетите (горивните гранули) са създадени твърди горива индустриалноот дървесни и растителни отпадъци: талаш, кора, картон, слама.

Натрошената на прах суровина се изсушава и изсипва в гранулатор, откъдето излиза под формата на гранули с определена форма. За добавяне на вискозитет към масата се използва растителен полимер, лигнин. Сложността на производствения процес и високо търсенеопределят себестойността на пелетите. Материалът се използва в специално оборудвани котли.

Видовете гориво се определят в зависимост от материала, от който се обработват:

• объл дървен материал от дървета от всякакъв вид;
• слама;
• торф;
• слънчогледова кора.

Сред предимствата, които имат горивните пелети, заслужава да се отбележат следните качества:

• екологичност;
• невъзможност за деформиране и устойчивост на гъбички;
• лесно съхранение дори на открито;
• равномерност и продължителност на горене;
• относително ниска цена;
• Възможност за използване за различни отоплителни уреди;
• подходящ размер на гранулите за автоматично изтеглянев специално оборудван котел.

Брикети

Брикетите са твърди горива, които в много отношения са подобни на пелетите. За производството им се използват идентични материали: дървени стърготини, стърготини, торф, люспи и слама. По време на производствения процес суровините се раздробяват и се оформят в брикети чрез пресоване. Този материал също е екологично чисто гориво. Удобен е за съхранение дори на на открито. Гладко, равномерно и бавно изгаряне на това гориво може да се наблюдава както в камини и печки, така и в отоплителни котли.

Разгледаните по-горе видове екологично чисто твърдо гориво са добра алтернатива за генериране на топлина. В сравнение с изкопаемите източници на топлинна енергия, които имат неблагоприятен ефект върху горенето заобикаляща средаи в допълнение, като невъзобновяеми, алтернативните горива имат ясни предимства и относително ниска цена, което е важно за определени категории потребители.

В същото време опасността от пожар на такива горива е много по-висока. Ето защо е необходимо да се вземат някои мерки за безопасност по отношение на тяхното съхранение и използването на огнеупорни материали за стени.

Течни и газообразни горива

Що се отнася до течните и газообразни запалими вещества, ситуацията е следната.

специфична топлина на изгаряне - специфична топлина— Теми нефтена и газова промишленост Синоними специфичен топлинен капацитет EN специфична топлина ...

Количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на 1 kg гориво. Специфичната топлина на изгаряне на горивото се определя експериментално и е най-важната характеристикагориво. Вижте също: Гориво Финансов речник Финам... Финансов речник

специфична топлина на изгаряне на торф от бомба- По-висока топлина на изгаряне на торфа, като се вземе предвид топлината на образуване и разтваряне в сярна и азотни киселини. [GOST 21123 85] Недопустима, непрепоръчителна калоричност на торф за бомба Теми торф Общи условия свойства на торф EN ... ... Ръководство за технически преводач

специфична топлина на изгаряне (гориво)- 3.1.19 специфична топлина на изгаряне (гориво): Общото количество енергия, освободено при регулирани условия на изгаряне на гориво. Източник...

Специфична топлина на изгаряне на торф от бомба- 122. Специфична топлина на изгаряне на торф от бомба По-висока топлина на изгаряне на торф, като се вземе предвид топлината на образуване и разтваряне на сярна и азотна киселина във вода Източник: GOST 21123 85: Торф. Термини и определения оригинален документ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

специфична топлина на изгаряне на горивото- 35 специфична топлина на изгаряне на гориво: Общото количество енергия, освободено при определени условия на изгаряне на гориво. Източник: GOST R 53905 2010: Енергоспестяване. Термини и определения оригинален документ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

Това е количеството топлина, отделено по време на пълното изгаряне на масата (за твърди вещества и течни вещества) или обемни (за газообразни) единици на вещество. Измерва се в джаули или калории. Топлина на изгаряне на единица маса или обем гориво, ... ... Wikipedia

Съвременна енциклопедия

Топлина на изгаряне- (топлина на изгаряне, съдържание на калории), количеството топлина, отделена по време на пълното изгаряне на горивото. Има специфична топлина на изгаряне, обемна топлина и т.н. Например специфичната топлина на изгаряне на въглищата е 28 34 MJ/kg, на бензина е около 44 MJ/kg; обемен...... Илюстрован енциклопедичен речник

Специфична топлина на изгаряне на гориво- Специфична топлина на изгаряне на гориво: общото количество енергия, освободено при определени условия на горене...

Различните видове горива (твърди, течни и газообразни) се характеризират с общи и специфични свойства. ДА СЕ общи свойствагоривата включват специфична топлина на изгаряне и влажност; специфичните включват съдържание на пепел, съдържание на сяра (съдържание на сяра), плътност, вискозитет и други свойства.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото е количеството топлина, което се отделя при пълното изгаряне на \(1\) kg твърдо или течно горивоили \(1\) m³ газообразно гориво.

Енергийната стойност на едно гориво се определя преди всичко от неговата специфична топлина на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне се обозначава с буквата \(q\). Мерна единица специфична топлинагоренето е \(1\) J/kg за твърди и течни горива и \(1\) J/m³ за газообразни горива.

Специфичната топлина на изгаряне се определя експериментално с помощта на доста сложни методи.

Таблица 2. Специфична топлина на изгаряне на някои видове гориво.

Твърдо гориво

Течно гориво

Газообразно гориво

(при нормални условия)

От тази таблица става ясно, че специфичната топлина на изгаряне на водорода е най-висока, тя е равна на \(120\) MJ/m³. Това означава, че при пълното изгаряне на водород с обем \(1\) m³ се отделя \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J енергия.

Водородът е едно от високоенергийните горива. В допълнение, продуктът от изгарянето на водород е обикновена вода, за разлика от други видове гориво, където продуктите на горене са въглероден диоксид и въглероден оксид, пепел и шлака от пещи. Това прави водорода най-екологичното гориво.

Водородният газ обаче е експлозивен. В допълнение, той има най-ниската плътност в сравнение с други газове при същата температура и налягане, което създава трудности при втечняването на водорода и неговото транспортиране.

Общото количество топлина \(Q\), отделено при пълното изгаряне на \(m\) kg твърдо или течно гориво, се изчислява по формулата:

Общото количество топлина \(Q\), отделено при пълното изгаряне на \(V\) m³ газообразно гориво, се изчислява по формулата:

Влажността (съдържанието на влага) на горивото намалява неговата калоричност, тъй като се увеличава консумацията на топлина за изпаряване на влагата и се увеличава обемът на продуктите от горенето (поради наличието на водна пара).
Съдържанието на пепел е количеството пепел, образувано при изгарянето на минерали, съдържащи се в горивото. Минералните вещества, съдържащи се в горивото, намаляват неговата калоричност, тъй като съдържанието на горивни компоненти намалява (основната причина) и се увеличава консумацията на топлина за нагряване и топене на минералната маса.
Съдържанието на сяра (съдържание на сяра) се отнася до отрицателен фактор в горивото, тъй като при изгарянето му се отделят газове от серен диоксид, които замърсяват атмосферата и разрушават метала. В допълнение, сярата, съдържаща се в горивото, частично преминава в разтопения метал и заварената стъклена стопилка, намалявайки тяхното качество. Например, за топене на кристални, оптични и други стъкла не можете да използвате гориво, съдържащо сяра, тъй като сярата значително намалява оптичните свойства и цвета на стъклото.

Всяко гориво при изгаряне отделя топлина (енергия), количествено изразена в джаули или калории (4,3 J = 1 кал). На практика, за измерване на количеството топлина, отделена при изгарянето на гориво, те използват калориметри - сложни лабораторни устройства. Топлината на изгаряне се нарича още калоричност.

Количеството топлина, получено от изгарянето на гориво, зависи не само от неговата калорична стойност, но и от масата.

За сравняване на веществата по количеството енергия, отделена по време на горенето, стойността на специфичната топлина на изгаряне е по-удобна. Показва количеството топлина, генерирано при изгарянето на един килограм (масова специфична топлина на изгаряне) или един литър кубичен метър (обемна специфична топлина на изгаряне) гориво.

Единиците за специфична топлина на изгаряне на горивото, приети в системата SI, са kcal/kg, MJ/kg, kcal/m³, MJ/m³, както и техните производни.

Енергийната стойност на едно гориво се определя именно от стойността на неговата специфична топлина на изгаряне. Връзката между количеството топлина, генерирана по време на изгарянето на горивото, неговата маса и специфичната топлина на изгаряне се изразява с проста формула:

Q = q m, където Q е количеството топлина в J, q е специфичната топлина на изгаряне в J/kg, m е масата на веществото в kg.

За всички видове гориво и повечето горими вещества стойностите на специфичната топлина на изгаряне отдавна са определени и съставени в таблици, които се използват от специалисти при изчисляване на топлината, отделена при изгарянето на гориво или други материали. Възможно е да има леки несъответствия в различните таблици, които очевидно се обясняват с леко различни техники на измерване или различни калорични стойности на подобни горими материали, извлечени от различни находища.

С най-висока енергоемкост сред твърдите горива са въглищата – 27 MJ/kg (антрацитът – 28 MJ/kg). Има подобни показатели дървени въглища(27 MJ/kg). Кафявите въглища са с много по-ниска калоричност – 13 MJ/kg. Освен това обикновено съдържа много влага (до 60%), която при изпаряване намалява стойността на общата топлина на изгаряне.

Торфът гори с топлина 14-17 MJ/kg (в зависимост от състоянието му - натрошен, пресован, брикетен). Дърва за огрев, изсушени до 20% влажност, отделят от 8 до 15 MJ/kg. В същото време количеството енергия, получено от трепетлика и бреза, може да варира почти два пъти. Приблизително същите показатели дават пелетите от различни материали- от 14 до 18 MJ/kg.

Много по-малко от твърдите вещества, те се различават по специфична топлина на изгаряне течни видовегориво. Така специфичната топлина на изгаряне на дизелово гориво е 43 MJ/l, бензин - 44 MJ/l, керосин - 43,5 MJ/l, мазут - 40,6 MJ/l.

Специфичната топлина на изгаряне на природния газ е 33,5 MJ/m³, на пропана - 45 MJ/m³. Най-енергоемкото газообразно гориво е водородният газ (120 MJ/m³). Той е много обещаващ за използване като гориво, но все още не е открит оптимални опциинеговото съхранение и транспортиране.

Сравнение на енергийната интензивност на различните видове горива

При сравняване на енергийната стойност на основните видове твърди, течни и газообразни горива може да се установи, че един литър бензин или дизелово гориво съответства на 1,3 m³ природен газ, един килограм въглища - 0,8 m³ газ, един kg дърва за огрев - 0,4 m³ газ.

Топлината на изгаряне на горивото е най-важният показателефективност, но широчината на разпространението му в областите на човешката дейност зависи от технически възможностии икономически показатели за използване.