Топлинни машини в термодинамиката това са периодично работещи топлинни двигатели и хладилници (термокомпресори). Разнообразие хладилни машини са термопомпи.

Изработване на устройства механична работа поради вътрешната енергия на горивото, се наричат топлинни двигатели (топлинни машини).За функционирането на топлинен двигател са необходими следните компоненти: 1) източник на топлина с по-високо температурно ниво t1, 2) източник на топлина с по-ниско ниво на температура t2, 3) работна течност. С други думи: всички топлинни машини (топлинни машини) се състоят от нагревател, хладилник и работна течност .

Като работна течност използва 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 към работната течност (Q1) , а вътрешната му енергия се увеличава поради тази вътрешна енергия, се извършва механична работа (A), след което работният флуид отделя определено количество топлина към 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 може да бъде изпълнена от различни устройства... Околната среда 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 (ефективност) е равен на съотношението на перфектната работа (A) към количеството топлина, получена от нагревателя (Q1):

Двигател с вътрешно горене (ICE)

Има два вида двигатели вътрешно горене (ICE): карбуратор и дизел... В карбураторния двигател работната смес (смес гориво-въздух) се приготвя извън двигателя през специално устройство и от него влиза двигателят. В дизелов двигател се приготвя горима смес в самия двигател.

ICE се състои от цилиндър в които се движи бутало ; има в цилиндъра два клапана , през едната от които горивната смес се допуска в цилиндъра, а през другата отработените газове се отвеждат от цилиндъра. Бутало с колянов механизъм свързва с колянов вал , който влиза в ротация с транслационното движение на буталото. Цилиндърът е затворен с капак.

Цикъл операция ICE включва четири такта: вход, компресия, работен ход, освобождаване. По време на всмукване буталото се движи надолу, налягането в цилиндъра намалява и през клапана в него влиза горима смес (в карбураторен двигател) или въздух (в дизелов двигател). В този момент клапанът е затворен. В края на входа на горимата смес вентилът се затваря.

По време на втория ход буталото се движи нагоре, клапаните са затворени и работната смес или въздух се компресират. В този случай температурата на газа се повишава: горимата смес в двигателя на карбуратора се загрява до 300-350 ° C, а въздухът в дизеловия двигател - до 500-600 ° C. В края на хода на компресията в карбуриран двигател скача искра и горивната смес се запалва. При дизелов двигател горивото се впръсква в цилиндъра и получената смес се запалва спонтанно.

Когато горимата смес изгори, газът се разширява и изтласква буталото и коляновия вал, свързани с него, извършвайки механична работа. Това води до факта, че газът се охлажда.

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

Въздушна турбина

Въздушна турбина е диск, монтиран на вал, върху който са закрепени остриетата. Парата се подава към остриетата. Парата, загрята до 600 ° C, се насочва към дюзата и се разширява в нея. Когато парата се разширява, нейната вътрешна енергия се преобразува в кинетичната енергия на насоченото движение на струята пара. Струя пара идва от дюзата към лопатките на турбината и прехвърля част от своята кинетична енергия към тях, задвижвайки турбината в ротация. Обикновено турбините имат няколко диска, всеки от които прехвърля част от енергията на парата. Въртенето на диска се предава на вала, към който е свързан генераторът на електрически ток.

Когато се изгарят различни горива с еднаква маса, различна сума топлина. Например, добре е известно, че природният газ е енергийно по-изгодно гориво от дървото. Това означава, че за да се получи същото количество топлина, масата на дърва за изгаряне трябва да бъде значително по-голяма от масата на природния газ. Следователно, от енергийна гледна точка, различните видове горива се характеризират с количество, наречено специфична топлина на изгаряне на горивото .

Специфична топлина на изгаряне на горивото е физическа величина, която показва колко топлина се отделя при пълното изгаряне на гориво с тегло 1 кг.

Веществата от органичен произход включват гориво, което при изгаряне отделя определено количество топлинна енергия. Производството на топлина трябва да се характеризира с висока ефективност и липсата на странични ефекти, по-специално вещества, вредни за човешкото здраве и околната среда.

За удобство на зареждане в пещта дървен материал нарязани 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, а процесът на горене да бъде относително бавен. В много отношения дърва за огрев от твърда дървесина като дъб и бреза, леска и ясен, глог са подходящи за отопление на помещения. Поради високо съдържание на смола, повишена скорост на горене и ниска топлинна стойност иглолистни дървета в това отношение значително отстъпват.

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

то естествен материал от растителен произход, извлечен от седиментни скали.

В тази форма твърдо гориво съдържа въглерод и други химични елементи... Има разделение на материала на видове в зависимост от възрастта му. Кафявите въглища се считат за най-младите, следвани от твърдите въглища, а антрацитът е по-стар от всички останали видове. Възрастта на горимо вещество определя и съдържанието на влага, което присъства по-често в младите материали.

В процеса на изгаряне на въглища възниква замърсяване на околната среда и върху решетките на котела се образува шлака, което до известна степен създава пречка за нормално изгаряне... Наличието на сяра в материала също е неблагоприятен фактор за атмосферата, тъй като този елемент се превръща във сярна киселина във въздуха.

Потребителите обаче не трябва да се притесняват за здравето си. Производителите на този материал, като се грижат за частни клиенти, се стремят да намалят съдържанието на сяра в него. Топлината на изгаряне на въглища може да се различава дори в рамките на същия тип. Разликата зависи от характеристиките на подвида и съдържанието на минерали в него, както и от географията на добива. Като твърдо гориво се откриват не само чисти въглища, но и ниско обогатени въглищни шлаки, пресовани в брикети.

Пелети (горивни пелети) е създадено твърдо гориво индустриално от дървесни и растителни отпадъци: стърготини, кора, картон, слама.

Натрошената до състояние на прах суровина се изсушава и се изсипва в гранулатора, откъдето излиза под формата на гранули с определена форма. За да се добави вискозитет към масата, се използва растителен полимер, лигнин. Сложността на производствения процес и голямо търсене формират разходите за пелети. Материалът се използва в специално оборудвани котли.

Видовете горива се определят в зависимост от какъв материал са обработени:

• кръгъл дървен материал от всякакви видове;
• слама;
• торф;
• слънчогледова обвивка.

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

• екологичност;
• невъзможност за деформация и устойчивост на гъбички;
• лесно съхранение дори на открито;
• еднородност и продължителност на горене;
• относително ниска цена;
• възможността за използване за различни отоплителни устройства;
• подходящ размер гранули за автоматично изтегляне в специално оборудван котел.

Брикети

Брикетите са твърди горива, подобни в много отношения на пелети. За тяхното производство се използват еднакви материали: дървесни стърготини, стърготини, торф, люспи и слама. По време на производствения процес суровината се раздробява и компресира в брикети. Този материал също е класифициран като екологично гориво. Удобно е да го съхранявате дори на на открито... Плавно, равномерно и бавно изгаряне на това гориво може да се наблюдава както в камини и печки, така и в отоплителни котли.

Обсъдените по-горе видове екологични твърди горива са добра алтернатива на генерирането на топлина. В сравнение с изкопаемите източници на топлинна енергия, които имат неблагоприятен ефект върху горенето заобикаляща среда и освен това невъзобновяемите алтернативни горива имат явни предимства и относително ниска цена, което е важно за определени категории потребители.

В същото време опасността от пожар на такива горива е много по-голяма. Поради това се изисква да се вземат някои мерки за безопасност по отношение на тяхното съхранение и използване на огнеупорни материали за стени.

Течни и газообразни горива

По отношение на течните и газообразните горими вещества ситуацията е следната.

специфична топлина на горене - специфична топлина - Теми петролна и газова промишленост Синоними специфична топлина EN специфична топлина ...

Количеството топлина, отделено при пълно изгаряне на гориво с тегло 1 кг. Специфичната топлина на изгаряне на горивото се определя емпирично и е съществена характеристика гориво. Вижте също: Финансов речник на горивата Finam ... Финансов речник

специфична топлина на горене на торф от бомба - Най-високата топлина на горене на торф, като се вземе предвид топлината на образуване и разтваряне в сярна вода и азотна киселина... [GOST 21123 85] Неприемлива, не препоръчителна калоричност на торф от бомба Теми торф Обобщаващи термини свойства на торф EN ... ... Ръководство за технически преводач

специфична топлина на горене (гориво) - 3.1.19 специфична топлина на изгаряне (гориво): Общото количество енергия, отделено при регулираните условия на изгаряне на гориво. Източник …

Бомба специфична топлина на горене на торф - 122. Специфична топлина на горене на торф чрез бомба По-висока топлина на горене на торф, като се вземе предвид топлината на образуване и разтваряне на сярна и азотна киселини във вода Източник: GOST 21123 85: Торф. Термини и определения оригинален документ ... Речник-справочник с термини на нормативна и техническа документация

специфична топлина на горене - 35 специфична топлина на изгаряне на горивото: Общото количество енергия, отделено при определени условия на изгаряне на горивото. Източник: GOST R 53905 2010: Икономия на енергия. Термини и определения оригинален документ ... Речник-справочник с термини на нормативна и техническа документация

Това е количеството топлина, отделено при пълното изгаряне на масата (за твърди и течни вещества) или обемни (за газообразни) материални единици. Измерва се в джаули или калории. Топлината на изгаряне, отнасяща се до единица маса или обем гориво, ... ... Уикипедия

Съвременна енциклопедия

Топлина на горене - (топлина на изгаряне, калоричност), количеството топлина, отделено при пълно изгаряне на горивото. Разграничаване между специфична топлина на горене, обемна и др. Например, специфична топлина на горене на въглища 28 34 MJ / kg, бензин около 44 MJ / kg; обемна ... ... Илюстриран енциклопедичен речник

Специфична топлина на горене - Специфична топлина на изгаряне на горивото: общото количество енергия, отделено при определени условия на изгаряне на горивото ...

Различните горива (твърди, течни и газообразни) се характеризират с общи и специфични свойства. ДА СЕ общи свойства горивата включват специфична топлина на горене и влажност, специфични - 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 пълно изгаряне \\ (1 \\) кг твърдо вещество или течно гориво или \\ (1 \\) m³ газообразно гориво.

Енергийната стойност на горивото се определя преди всичко от специфичната му топлина на горене.

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

Специфичната топлина на горене се определя експериментално чрез доста сложни методи.

Таблица 2. Специфична топлина на горене на някои видове горива.

Твърдо гориво

Течно гориво

Газообразно гориво

(при нормални условия)

Тази таблица показва, че най-високата е специфичната топлина на горене на водород, тя е \\ (120 \\) MJ / m³. Това означава, че при пълното изгаряне на водород с обем \\ (1 \\) m³ \\ (120 \\) MJ \\ (\u003d \\) \\ (120 \\) се отделя 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 горива, където продуктите от изгарянето са въглероден диоксид и въглероден окис газове, пепел и пещни шлаки. Това прави водородът най-екологичното гориво.

Водородният газ обаче е взривоопасен. Освен това той има най-ниска плътност в сравнение с други газове при същата температура и налягане, което затруднява втечняването на водорода и транспортирането му.

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

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

Съдържанието на влага (съдържание на влага) в горивото намалява топлината му на горене, тъй като консумацията на топлина за изпаряване на влагата се увеличава и обемът на продуктите от горенето се увеличава (поради наличието на водна пара).
Съдържанието на пепел е количеството пепел, получено при изгарянето на минерали в горивото. Минералите, съдържащи се в горивото, намаляват топлината му на горене, тъй като съдържанието на горими 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 на горивото, тъй като при изгарянето му се получават сярни газове, които замърсяват атмосферата и разрушават метала. В допълнение, сярата, съдържаща се в горивото, частично преминава в стопения метал, завареното стъкло се стопява, намалявайки тяхното качество. Например за топене на кристални, оптични и други стъкла е невъзможно да се използва гориво, съдържащо сяра, тъй като сярата значително намалява оптичните свойства и цвета на стъклото.

При изгаряне всяко гориво отделя топлина (енергия), изчислено количествено в джаули или в калории (4,3 J \u003d 1 кал). На практика калориметрите, усъвършенствани лабораторни устройства, се използват за измерване на количеството топлина, отделяно по време на изгарянето на горивото. Калоричната стойност се нарича още калоричност.

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

За сравнение на веществата по обема на енергията, отделена по време на горенето, стойността на специфичната топлина на горене е по-удобна. Той показва количеството топлина, генерирано по време на изгарянето на един килограм (масова специфична топлина на горене) или един литър, кубичен метър (обемна специфична топлина на горене) на гориво.

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

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

Q \u003d q m, където Q е количеството топлина в J, q е специфичната топлина на горене в J / kg, m е масата на веществото в kg.

За всички видове горива и най-запалими вещества специфичните топлини на горене отдавна са определени и обобщени в таблици, които се използват от експерти при изчисляване на топлината, отделяна по време на изгарянето на гориво или други материали. В различни таблици са възможни леки несъответствия, очевидно обяснени с малко по-различни методи за измерване или различна калоричност на един и същи вид горими материали, извлечени от различни отлагания.

Въглищата имат най-голям разход на енергия на твърди горива - 27 MJ / kg (антрацит - 28 MJ / kg). Подобни показатели имат дървени въглища (27 MJ / kg). Кафявите въглища имат много по-ниска калоричност - 13 MJ / kg. Освен това обикновено съдържа много влага (до 60%), която, изпарявайки се, намалява стойността на общата топлина на горене.

Торфът изгаря с топлина 14-17 MJ / kg (в зависимост от състоянието му - трохи, пресовани, брикет). Дърва за огрев, изсушени до 20% влага, отделят от 8 до 15 MJ / kg. В същото време количеството енергия, получено от трепетлика и от бреза, може да се различава почти наполовина. Приблизително същите показатели се дават от пелети от различни материали - от 14 до 18 MJ / kg.

Те се различават много по-малко от твърдите по стойностите на специфичната топлина на горене течни видове гориво. По този начин 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 природен газ е 33,5 MJ / m³, пропан - 45 MJ / m³. Най-консумиращото енергия газообразно гориво е водородният газ (120 MJ / m³). Той е много обещаващ за използване като гориво, но към днешна дата все още не е намерен оптимални опции неговото съхранение и транспортиране.

Сравнение на енергийната интензивност на различните 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 от дърва за огрев - 0,4 m³ газ.

Топлината на изгаряне на горивото е най-важният показател ефективност, но от това зависи ширината на нейното разпределение в сферите на човешката дейност технически възможности и икономически показатели за използване.