ماشین های حرارتیدر ترمودینامیک، اینها موتورهای حرارتی و ماشین های تبرید (ترمو کمپرسور) هستند که به طور دوره ای کار می کنند. تنوع ماشین های تبریدپمپ های حرارتی هستند

دستگاه هایی که کار می کنند کارهای مکانیکیبه دلیل انرژی داخلی سوخت، نامیده می شوند موتورهای حرارتی (موتورهای حرارتی).برای کارکرد یک موتور حرارتی، اجزای زیر مورد نیاز است: 1) یک منبع حرارتی با سطح دمای بالاتر t1، 2) یک منبع حرارتی با سطح دمای پایین تر t2، 3) یک سیال در حال کار. به عبارت دیگر: هر موتور حرارتی (موتورهای حرارتی) از بخاری، یخچال و سیال کار .

مانند سیال کاراز گاز یا بخار استفاده می شود زیرا به خوبی فشرده شده اند و بسته به نوع موتور ممکن است سوخت (بنزین، نفت سفید)، بخار آب و غیره وجود داشته باشد. بخاری مقدار معینی گرما (Q1) را به سیال کار منتقل می کند. ، و انرژی داخلی آن در اثر این انرژی داخلی افزایش می یابد، کار مکانیکی (A) انجام می شود، سپس سیال عامل مقدار معینی گرما به یخچال (Q2) می دهد و تا دمای اولیه خنک می شود. نمودار شرح داده شده نشان دهنده چرخه عملکرد موتور است و در موتورهای واقعی می توان نقش بخاری و یخچال را ایفا کرد دستگاه های مختلف. محیط می تواند به عنوان یک یخچال عمل کند.

از آنجایی که در قسمت موتور، انرژی سیال عامل به یخچال منتقل می شود، واضح است که تمام انرژی دریافتی از بخاری برای انجام کار مصرف نمی شود. به ترتیب، بهره وریموتور (بازده) برابر است با نسبت کار انجام شده (A) به مقدار گرمایی که از بخاری دریافت می کند (Q1):

موتور احتراق داخلی (ICE)

دو نوع موتور وجود دارد احتراق داخلی(یخ): کاربراتورو دیزل. در موتور کاربراتوری، مخلوط کاری (مخلوطی از سوخت و هوا) در خارج از موتور در داخل آماده می شود دستگاه خاصو از آن وارد موتور می شود. در موتور دیزلی، مخلوط سوخت در خود موتور تهیه می شود.

ICE شامل سیلندر ، که در آن حرکت می کند پیستون ; در سیلندر وجود دارد دو دریچه که از طریق یکی از آنها مخلوط قابل احتراق به داخل سیلندر وارد می شود و از طریق دیگری گازهای خروجی از سیلندر خارج می شود. استفاده از پیستون مکانیزم میل لنگ با میل لنگ ، که با حرکت انتقالی پیستون شروع به چرخش می کند. سیلندر با درب بسته می شود.

چرخه عملکرد موتور احتراق داخلیشامل می شود چهار میله: ورودی، فشرده سازی، سکته مغزی، اگزوز. در طول مکش، پیستون به سمت پایین حرکت می کند، فشار در سیلندر کاهش می یابد و یک مخلوط قابل احتراق (در موتور کاربراتوری) یا هوا (در موتور دیزل) از طریق سوپاپ وارد آن می شود. دریچه در این زمان بسته است. در پایان ورودی مخلوط قابل احتراق، دریچه بسته می شود.

در طول ضربه دوم، پیستون به سمت بالا حرکت می کند، دریچه ها بسته می شوند و مخلوط کار یا هوا فشرده می شود. در همان زمان، دمای گاز افزایش می یابد: مخلوط قابل احتراق در موتور کاربراتوری تا 300-350 درجه سانتیگراد و هوا در موتور دیزل - تا 500-600 درجه سانتیگراد گرم می شود. در پایان حرکت تراکم، جرقه ای در موتور کاربراتوری می پرد و مخلوط قابل احتراق مشتعل می شود. در یک موتور دیزل، سوخت به سیلندر تزریق می شود و مخلوط حاصل به طور خود به خود مشتعل می شود.

هنگامی که یک مخلوط قابل احتراق می سوزد، گاز منبسط می شود و پیستون و میل لنگ متصل به آن را فشار می دهد و کار مکانیکی انجام می دهد. این باعث خنک شدن گاز می شود.

هنگامی که پیستون به پایین ترین نقطه می رسد، فشار در آن کاهش می یابد. هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت می کند، دریچه باز می شود و گاز خروجی آزاد می شود. در پایان این ضربه، دریچه بسته می شود.

توربین بخار

توربین بخاراین دیسکی است که بر روی شفتی که تیغه ها روی آن نصب شده اند نصب شده است. بخار وارد تیغه ها می شود. بخار گرم شده تا دمای 600 درجه سانتیگراد به داخل نازل هدایت می شود و در آن منبسط می شود. هنگامی که بخار منبسط می شود، انرژی داخلی آن به انرژی جنبشی حرکت هدایت شده جت بخار تبدیل می شود. یک جت بخار از نازل به پره های توربین می آید و بخشی از انرژی جنبشی خود را به آنها منتقل می کند و باعث چرخش توربین می شود. به طور معمول، توربین ها دارای چندین دیسک هستند که هر کدام بخشی از انرژی بخار را منتقل می کنند. چرخش دیسک به شفتی که یک ژنراتور جریان الکتریکی به آن متصل است منتقل می شود.

هنگامی که سوخت های مختلف با جرم مشابه سوزانده می شوند، آزاد می شوند مقادیر مختلفگرما. به عنوان مثال، به خوبی شناخته شده است که گاز طبیعی یک سوخت کم مصرف نسبت به چوب است. این بدان معناست که برای به دست آوردن همان مقدار گرما، جرم چوبی که باید سوزانده شود باید به طور قابل توجهی بیشتر از جرم گاز طبیعی باشد. در نتیجه، انواع مختلف سوخت از نقطه نظر انرژی با کمیتی به نام مشخص می شوند گرمای ویژه احتراق سوخت .

گرمای ویژه احتراق سوخت - کمیت فیزیکی، نشان می دهد که در هنگام احتراق کامل سوخت با وزن 1 کیلوگرم چه مقدار گرما آزاد می شود.

مواد با منشاء آلی شامل سوخت هایی هستند که با سوزاندن مقدار معینی انرژی حرارتی آزاد می کنند. تولید گرما باید مشخص شود بازدهی بالاو عدم وجود عوارض جانبی، به ویژه مواد مضر برای سلامت انسان و محیط زیست.

برای سهولت بارگیری در جعبه آتش مواد چوبیبرای افزایش کارایی استفاده از آنها، هیزم باید تا حد امکان خشک باشد و فرآیند سوزاندن باید نسبتاً کند باشد. از بسیاری جهات، چوب های چوب های سخت مانند بلوط و توس، فندق و زبان گنجشک و زالزالک برای گرم کردن محل مناسب هستند. به دلیل محتوای رزین بالا، افزایش سرعت سوختن و ارزش حرارتی پایین درختان سوزنی برگدر این زمینه آنها به طور قابل توجهی پایین تر هستند.

باید درک کرد که ارزش حرارتی تحت تأثیر چگالی چوب است.

این مواد طبیعیمنشا گیاهی، استخراج شده از سنگ های رسوبی.

در این فرم سوخت جامدحاوی کربن و غیره عناصر شیمیایی. بسته به سن مواد به انواع مختلف تقسیم بندی می شود. زغال سنگ قهوه ای جوان ترین و پس از آن زغال سنگ سخت در نظر گرفته می شود و آنتراسیت از همه انواع دیگر قدیمی تر است. سن یک ماده قابل احتراق نیز میزان رطوبت آن را تعیین می کند که در مواد جوان بیشتر وجود دارد.

در حین احتراق زغال سنگ آلودگی محیطی ایجاد می شود و سرباره روی توری دیگ تشکیل می شود که تا حدی مانعی برای احتراق معمولی. وجود گوگرد در مواد نیز یک عامل نامطلوب برای جو است، زیرا در فضای هوا این عنصر به اسید سولفوریک تبدیل می شود.

با این حال، مصرف کنندگان نباید برای سلامتی خود بترسند. تولید کنندگان این ماده با مراقبت از مشتریان خصوصی، سعی در کاهش محتوای گوگرد در آن دارند. ارزش حرارتی زغال سنگ حتی در یک نوع می تواند متفاوت باشد. این تفاوت به ویژگی های زیرگونه و محتوای مواد معدنی آن و همچنین جغرافیای تولید بستگی دارد. به عنوان یک سوخت جامد، نه تنها زغال سنگ خالص یافت می شود، بلکه سرباره زغال سنگ با غنای پایین نیز یافت می شود که به صورت بریکت فشرده می شود.

گلوله ها (گرانول های سوخت) سوخت های جامدی هستند که ایجاد می شوند به صورت صنعتیاز ضایعات چوب و گیاه: تراشه، پوست، مقوا، نی.

مواد خام خرد شده به صورت گرد و غبار، خشک می شود و در گرانولاتور ریخته می شود و از آنجا به شکل دانه های یک شکل خاص خارج می شود. برای افزودن ویسکوزیته به جرم، از یک پلیمر گیاهی، لیگنین، استفاده می شود. پیچیدگی فرآیند تولید و تقاضای بالاتعیین هزینه گلوله این ماده در بویلرهای مجهز به ویژه استفاده می شود.

انواع سوخت بسته به ماده ای که از آن پردازش می شود تعیین می شود:

• چوب گرد درختان از هر گونه؛
• پوشال؛
• ذغال سنگ نارس؛
• پوسته آفتابگردان

از جمله مزایایی که گلوله های سوختی دارند، می توان به ویژگی های زیر اشاره کرد:

• دوستی با محیط زیست؛
• ناتوانی در تغییر شکل و مقاومت در برابر قارچ؛
• ذخیره سازی آسان حتی در خارج از منزل؛
• یکنواختی و مدت زمان احتراق؛
• هزینه نسبتا کم؛
• امکان استفاده برای وسایل گرمایشی مختلف;
• اندازه گرانول مناسب برای دانلود خودکاربه یک دیگ بخار مجهز.

بریکت

بریکت ها سوخت جامدی هستند که از بسیاری جهات شبیه گلوله ها هستند. برای ساخت آنها از مواد یکسان استفاده می شود: تراشه های چوب، براده ها، ذغال سنگ نارس، پوسته و کاه. در طی فرآیند تولید، مواد خام خرد شده و با فشرده سازی به شکل بریکت در می آیند. این ماده همچنین یک سوخت سازگار با محیط زیست است. حتی برای نگهداری راحت است بیرون از خانه. احتراق صاف، یکنواخت و آهسته این سوخت را می توان هم در شومینه و اجاق گاز و هم در دیگ های گرمایش مشاهده کرد.

انواع سوخت جامد سازگار با محیط زیست که در بالا مورد بحث قرار گرفت، جایگزین خوبی برای تولید گرما هستند. در مقایسه با منابع فسیلی انرژی حرارتی که اثر نامطلوبی بر احتراق دارند محیطو علاوه بر این، غیر قابل تجدید بودن، سوخت های جایگزین دارای مزایای واضح و هزینه نسبتا پایین هستند که برای دسته خاصی از مصرف کنندگان مهم است.

در عین حال، خطر آتش سوزی چنین سوخت هایی بسیار بیشتر است. بنابراین لازم است در خصوص نگهداری آنها و استفاده از مصالح مقاوم در برابر آتش برای دیوارها اقدامات ایمنی انجام شود.

سوخت های مایع و گازی

در مورد مواد قابل اشتعال مایع و گاز، وضعیت در اینجا به شرح زیر است.

گرمای ویژه احتراق - گرمای ویژه— موضوعات صنعت نفت و گاز مترادف واژه ها ظرفیت حرارتی خاص EN حرارت ویژه ...

مقدار حرارت آزاد شده در هنگام احتراق کامل 1 کیلوگرم سوخت. گرمای ویژه احتراق سوخت به صورت تجربی تعیین می شود و می باشد مهمترین ویژگیسوخت همچنین ببینید: دیکشنری مالی سوخت فینام... فرهنگ لغت مالی

گرمای ویژه احتراق ذغال سنگ نارس توسط بمب- حرارت بالاتر احتراق ذغال سنگ نارس با در نظر گرفتن گرمای تشکیل و انحلال در سولفوریک و اسیدهای نیتریک. [GOST 21123 85] ارزش حرارتی ذغال سنگ نارس برای بمب غیر قابل قبول، توصیه نمی شود موضوعات پیت شرایط عمومی خواص پیت EN ... ... راهنمای مترجم فنی

گرمای ویژه احتراق (سوخت)- 3.1.19 گرمای ویژه احتراق (سوخت): مقدار کل انرژی آزاد شده در شرایط تنظیم شده احتراق سوخت. منبع…

گرمای ویژه احتراق ذغال سنگ نارس توسط بمب- 122. گرمای ویژه احتراق ذغال سنگ نارس توسط بمب گرمای بالاتر احتراق ذغال سنگ نارس با در نظر گرفتن گرمای تشکیل و انحلال اسیدهای سولفوریک و نیتریک در آب منبع: GOST 21123 85: ذغال سنگ نارس. اصطلاحات و تعاریف سند اصلی ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

گرمای ویژه احتراق سوخت- 35 گرمای ویژه احتراق سوخت: مقدار کل انرژی آزاد شده در شرایط مشخص احتراق سوخت. منبع: GOST R 53905 2010: صرفه جویی در انرژی. اصطلاحات و تعاریف سند اصلی ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

این مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل جرم (برای جامدات و مواد مایع) یا واحدهای حجمی (برای گاز) یک ماده. بر حسب ژول یا کالری اندازه گیری می شود. گرمای احتراق در واحد جرم یا حجم سوخت، ... ... ویکی پدیا

دایره المعارف مدرن

گرمای احتراق- (گرمای احتراق، محتوای کالری)، میزان گرمای آزاد شده در طی احتراق کامل سوخت. گرمای ویژه احتراق، گرمای حجمی و غیره وجود دارد. به عنوان مثال، گرمای ویژه احتراق زغال سنگ 28 34 MJ/kg، بنزین حدود 44 MJ/kg است. حجمی...... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

گرمای ویژه احتراق سوخت- گرمای ویژه احتراق یک سوخت: مقدار کل انرژی آزاد شده در شرایط احتراق مشخص ...

انواع مختلف سوخت (جامد، مایع و گاز) با خواص عمومی و خاص مشخص می شوند. به خواص عمومیسوخت‌ها شامل گرمای ویژه احتراق و رطوبت می‌شوند.

گرمای ویژه احتراق سوخت مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل \(1\) کیلوگرم جامد یا جامد آزاد می شود. سوخت مایعیا \(1\) متر مکعب سوخت گازی.

ارزش انرژی یک سوخت در درجه اول با گرمای ویژه احتراق آن تعیین می شود.

گرمای ویژه احتراق با حرف \(q\) نشان داده می شود. واحد گرمای ویژهاحتراق برای سوخت‌های جامد و مایع \(1\) J/kg و برای سوخت‌های گازی \(1\) J/m³ است.

گرمای ویژه احتراق به طور تجربی با استفاده از روش های نسبتاً پیچیده تعیین می شود.

جدول 2. گرمای ویژه احتراق برخی از انواع سوخت.

سوخت جامد

سوخت مایع

سوخت گازی

(در شرایط عادی)

از این جدول مشخص است که گرمای ویژه احتراق هیدروژن بالاترین است و برابر با \(120\) MJ/m³ است. این بدان معنی است که با احتراق کامل هیدروژن با حجم \(1\) m³ \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 106 J انرژی آزاد می شود.

هیدروژن یکی از سوخت های پر انرژی است. علاوه بر این، محصول احتراق هیدروژن، آب معمولی است، برخلاف سایر انواع سوخت که محصولات احتراق دی اکسید کربن و مونوکسید کربن، خاکستر و سرباره کوره هستند. این باعث می شود هیدروژن دوستدار محیط زیست باشد.

با این حال، گاز هیدروژن انفجاری است. علاوه بر این، کمترین چگالی را در مقایسه با سایر گازها در دما و فشار یکسان دارد که در مایع شدن هیدروژن و انتقال آن با مشکل مواجه می شود.

مقدار کل گرمای آزاد شده در هنگام احتراق کامل \(m\) کیلوگرم سوخت جامد یا مایع با فرمول محاسبه می شود:

مقدار کل گرمای \(Q\) آزاد شده در طی احتراق کامل \(V\) m³ سوخت گازی با فرمول محاسبه می شود:

رطوبت (رطوبت) سوخت ارزش حرارتی آن را کاهش می دهد، زیرا مصرف حرارت برای تبخیر رطوبت افزایش می یابد و حجم محصولات احتراق افزایش می یابد (به دلیل وجود بخار آب).
محتوای خاکستر مقدار خاکستری است که در طی احتراق مواد معدنی موجود در سوخت تشکیل می شود. مواد معدنی موجود در سوخت ارزش حرارتی آن را کاهش می دهد، زیرا محتوای اجزای قابل احتراق کاهش می یابد (دلیل اصلی) و مصرف گرما برای گرم کردن و ذوب جرم معدنی افزایش می یابد.
محتوای گوگرد (محتوای گوگرد) به یک عامل منفی در سوخت اشاره دارد، زیرا احتراق آن گازهای دی اکسید گوگرد تولید می کند که جو را آلوده کرده و فلز را از بین می برد. علاوه بر این، گوگرد موجود در سوخت تا حدی به فلز ذوب شده و مذاب شیشه جوش داده شده عبور می کند و کیفیت آنها را کاهش می دهد. به عنوان مثال، برای ذوب شیشه های کریستال، نوری و سایر شیشه ها، نمی توانید از سوخت حاوی گوگرد استفاده کنید، زیرا گوگرد به طور قابل توجهی خواص نوری و رنگ شیشه را کاهش می دهد.

هر سوختی که می سوزد، گرما (انرژی) آزاد می کند که بر حسب ژول یا کالری (4.3 J = 1 کالری) محاسبه می شود. در عمل، برای اندازه گیری میزان گرمای آزاد شده در حین احتراق سوخت، از کالریمترها - دستگاه های پیچیده آزمایشگاهی استفاده می کنند. گرمای حاصل از احتراق را ارزش حرارتی نیز می نامند.

مقدار گرمای حاصل از سوختن سوخت نه تنها به آن بستگی دارد ارزش حرارتی، بلکه از توده.

برای مقایسه مواد با مقدار انرژی آزاد شده در طی احتراق، مقدار گرمای ویژه احتراق راحت تر است. مقدار گرمای تولید شده در طی احتراق یک کیلوگرم (گرمای ویژه جرم احتراق) یا یک لیتر، متر مکعب (حجم ویژه گرمای احتراق) سوخت را نشان می دهد.

واحدهای گرمای ویژه احتراق سوخت پذیرفته شده در سیستم SI عبارتند از kcal/kg، MJ/kg، kcal/m³، MJ/m³ و همچنین مشتقات آنها.

ارزش انرژی سوخت دقیقاً با مقدار گرمای ویژه احتراق آن تعیین می شود. رابطه بین مقدار گرمای تولید شده در طی احتراق سوخت، جرم آن و گرمای ویژه احتراق با یک فرمول ساده بیان می شود:

Q = q m، که در آن Q مقدار گرما در J، q گرمای ویژه احتراق بر حسب J/kg، m جرم ماده بر حسب کیلوگرم است.

برای همه انواع سوخت و بیشتر مواد قابل احتراق، مقادیر گرمای ویژه احتراق مدتهاست تعیین و در جداول جمع آوری شده است که توسط متخصصان هنگام محاسبه گرمای آزاد شده در هنگام احتراق سوخت یا سایر مواد استفاده می شود. ممکن است اختلافات جزئی در جداول مختلف وجود داشته باشد، که بدیهی است با روش های اندازه گیری کمی متفاوت یا مقادیر حرارتی متفاوت مواد قابل احتراق مشابه استخراج شده از رسوبات مختلف توضیح داده شده است.

زغال سنگ دارای بالاترین شدت انرژی در بین سوخت های جامد است - 27 MJ/kg (آنتراسیت - 28 MJ/kg). دارای شاخص های مشابه زغال چوبی(27 MJ/kg). زغال سنگ قهوه ای ارزش حرارتی بسیار پایین تری دارد - 13 MJ/kg. همچنین معمولاً حاوی رطوبت زیادی (تا 60٪) است که وقتی تبخیر می شود گرمای کل احتراق را کاهش می دهد.

ذغال سنگ نارس با حرارت 14-17 MJ/kg می سوزد (بسته به شرایط آن - خرد شده، فشرده، بریکت). هیزم خشک شده تا رطوبت 20 درصد از 8 تا 15 مگا ژول بر کیلوگرم آزاد می شود. در عین حال، مقدار انرژی دریافتی از آسپن و توس می تواند تقریباً دو برابر متفاوت باشد. تقریباً همین شاخص‌ها توسط گلوله‌های از مواد مختلف- از 14 تا 18 MJ/kg.

بسیار کمتر از جامدات، در گرمای ویژه احتراق با هم تفاوت دارند انواع مایعسوخت بنابراین، گرمای ویژه احتراق سوخت دیزل 43 MJ / L، بنزین - 44 MJ / L، نفت سفید - 43.5 MJ / L، نفت کوره - 40.6 MJ / L است.

گرمای ویژه احتراق گاز طبیعی 33.5 MJ/m³، پروپان - 45 MJ/m³ است. پر انرژی ترین سوخت گازی گاز هیدروژن (120 مگا ژول در متر مکعب) است. برای استفاده به عنوان سوخت بسیار امیدوار کننده است، اما هنوز پیدا نشده است گزینه های بهینهذخیره سازی و حمل و نقل آن

مقایسه شدت انرژی انواع سوخت

هنگام مقایسه ارزش انرژی انواع اصلی سوخت جامد، مایع و گاز، می توان مشخص کرد که یک لیتر بنزین یا سوخت دیزل مربوط به 1.3 متر مکعب گاز طبیعی، یک کیلوگرم زغال سنگ - 0.8 متر مکعب گاز، یک کیلوگرم گاز است. هیزم - 0.4 متر مکعب گاز.

گرمای احتراق یک سوخت است مهمترین شاخصاثربخشی، اما وسعت توزیع آن در زمینه های فعالیت انسانی بستگی دارد قابلیت های فنیو شاخص های اقتصادی استفاده