دستگاه های حرارتی در ترمودینامیک ، اینها به صورت دوره ای موتورهای گرمائی و ماشین های برودتی (کمپرسورهای حرارتی) را کار می کنند. تنوع دستگاه های برودتی پمپ های حرارتی هستند

دستگاه ها کارهای مکانیکی به دلیل انرژی داخلی سوخت ، نامیده می شوند موتورهای حرارتی (موتورهای حرارتی).برای عملکرد یک موتور حرارتی ، اجزای زیر لازم است: 1) منبع حرارتی با درجه حرارت بالاتر t1 ، 2) منبع حرارتی با درجه حرارت پایین تر t2 ، 3) سیال در حال کار. به عبارت دیگر: هر موتور حرارتی (موتورهای حرارتی) متشکل از بخاری ، یخچال و مایع کار .

مانند مایع کار از گاز یا بخار استفاده می شود ، زیرا آنها به خوبی فشرده شده اند و بسته به نوع موتور ، می تواند سوخت (بنزین ، نفت سفید) ، بخار آب و غیره وجود داشته باشد. بخاری مقدار مشخصی از گرما را به مایع کار (Q1) منتقل می کند ، و انرژی داخلی آن به دلیل این انرژی داخلی افزایش می یابد ، کار مکانیکی انجام می شود (A) ، سپس مایع کار مقدار مشخصی گرما به یخچال می دهد (Q2) و تا دمای اولیه سرد می شود. طرح توصیف شده چرخه عملکرد موتور را نشان می دهد و به طور کلی است ؛ در موتورهای واقعی می توان نقش بخاری و یخچال را بازی کرد دستگاه های مختلف... محیط می تواند به عنوان یخچال عمل کند.

از آنجا که در موتور بخشی از انرژی سیال کار به یخچال منتقل می شود ، مشخص است که تمام انرژی دریافتی از بخاری برای انجام کار استفاده نمی شود. به ترتیب، بهره وریموتور (کارایی) برابر است با نسبت کار کامل (A) به مقدار گرمای دریافت شده از بخاری (Q1):

موتور احتراق داخلی (ICE)

دو نوع موتور وجود دارد احتراق داخلی (یخ): کاربراتور و گازوئیل... در یک موتور کاربراتور ، مخلوط کار (مخلوط سوخت و هوا) خارج از موتور داخل آماده می شود دستگاه مخصوص و از آن وارد موتور می شود. در یک موتور دیزلی ، مخلوط سوخت در خود موتور آماده می شود.

ICE متشکل از سیلندر که در آن حرکت می کند پیستون ؛ در استوانه وجود دارد دو سوپاپ ، از طریق یکی مخلوط قابل احتراق به داخل سیلندر وارد شده و از طریق دیگری ، گازهای خروجی از سیلندر تخلیه می شوند. پیستون با مکانیسم لنگ با ارتباط برقرار می کند میل لنگ ، که با حرکت ترجمه پیستون به چرخش در می آید. سیلندر با درب بسته می شود.

چرخه عملیات ICE شامل می شود چهار میله: ورودی ، فشرده سازی ، سکته مغزی ، رها سازی. هنگام مصرف ، پیستون به سمت پایین حرکت می کند ، فشار در سیلندر کاهش می یابد و یک مخلوط قابل احتراق (در موتور کاربراتور) یا هوا (در موتور دیزلی) از طریق شیر وارد آن می شود. در این زمان شیر بسته است. در انتهای ورودی مخلوط قابل احتراق ، شیر بسته می شود.

در حین 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 کاربراتور تا 300-350 درجه سانتیگراد گرم می شود و هوای موتور دیزل تا 500-600 درجه سانتیگراد گرم می شود. در پایان فشار فشاری ، جرقه ای در موتور کاربراتور می پرد و مخلوط سوخت مشتعل می شود. در موتور دیزلی ، سوخت به داخل سیلندر تزریق می شود و مخلوط حاصل به طور خود به خود مشتعل می شود.

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

وقتی پیستون به پایین ترین نقطه خود برسد ، فشار در آن کاهش می یابد. وقتی پیستون به سمت بالا حرکت می کند ، سوپاپ باز می شود و گاز خروجی آزاد می شود. در پایان این ضربه ، شیر بسته می شود.

توربین بخار

توربین بخار یک دیسک است که بر روی شافت نصب شده است ، که تیغه ها بر روی آن ثابت می شوند. بخار به تیغه ها عرضه می شود. بخار گرم شده تا 600 درجه سانتیگراد به نازل هدایت می شود و در آن منبسط می شود. وقتی بخار منبسط می شود ، انرژی داخلی آن به انرژی جنبشی حرکت مستقیم 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 توربین را به چرخش در می آورد. به طور معمول ، توربین ها دارای چندین دیسک هستند که هر یک از آنها بخشی از انرژی بخار را منتقل می کنند. چرخش دیسک به شافت منتقل می شود ، ژنراتور جریان الکتریکی به آن متصل است.

وقتی سوختهای مختلف از یک جرم سوزانده می شوند ، مقدار متفاوت گرما. به عنوان مثال ، به خوبی شناخته شده است که گاز طبیعی از نظر انرژی از سوختی سودآورتر از چوب است. این بدان معنی است که برای بدست آوردن همان مقدار گرما ، توده هیزم مورد نیاز برای سوزاندن باید به طور قابل توجهی بیشتر از توده گاز طبیعی باشد. در نتیجه ، از نظر انرژی ، انواع مختلف سوخت با کمیتی مشخص می شوند گرمای خاص احتراق سوخت .

گرمای خاص احتراق سوخت - یک مقدار فیزیکی که نشان می دهد در هنگام احتراق کامل سوخت با جرم 1 کیلوگرم ، چه مقدار گرما آزاد می شود.

مواد با منشا organic آلی شامل سوخت است که با سوختن مقدار مشخصی از انرژی گرمایی آزاد می شود. تولید گرما باید با مشخص شود بازدهی بالا و عدم وجود عوارض جانبی ، به ویژه مواد مضر برای سلامت انسان و محیط زیست.

برای راحتی بارگیری در کوره مواد چوبی به عناصر جداگانه تا طول 30 سانتیمتر برش داده شوید. برای افزایش کارایی استفاده از آنها ، چوب باید تا حد ممکن خشک باشد و روند احتراق نسبتاً کند است. از بسیاری جهات ، هیزم حاصل از چوب های سخت مانند بلوط و توس ، فندق و خاکستر و زالزالک برای گرم کردن مکان مناسب است. به دلیل محتوای بالای رزین ، افزایش سرعت سوختن و مقدار گرمایش پایین درختان سوزنی برگ در این زمینه به طور قابل توجهی پایین تر هستند.

باید درک شود که چگالی چوب بر روی مقدار مقدار حرارتی تأثیر می گذارد.

آی تی مواد طبیعی منشا plant گیاهی ، استخراج شده از سنگ رسوبی.

در این فرم سوخت جامد حاوی کربن و غیره است عناصر شیمیایی... بسته به سن آن مواد به انواع مختلفی تقسیم می شود. ذغال قهوه ای جوانترین و به دنبال آن ذغال سخت محسوب می شود و آنتراسیت از همه انواع دیگر قدیمی تر است. سن یک ماده قابل احتراق نیز با توجه به میزان رطوبت آن تعیین می شود که بیشتر در ماده جوان وجود دارد.

در فرآیند سوزاندن ذغال سنگ ، آلودگی محیط زیست ایجاد می شود و سرباره بر روی شبکه های دیگ بخار تشکیل می شود که تا حدی مانعی برای ایجاد سوزش طبیعی... وجود گوگرد در مواد نیز عامل نامطلوبی برای جو است ، زیرا این عنصر در هوا به اسید سولفوریک تبدیل می شود.

با این حال ، مصرف کنندگان نباید نگران سلامتی خود باشند. تولید کنندگان این مواد ، با مراقبت از مشتریان خصوصی ، در تلاشند محتوای گوگرد موجود در آن را کاهش دهند. گرمای احتراق ذغال سنگ می تواند حتی در همان نوع متفاوت باشد. این تفاوت به ویژگی های زیرگونه و محتوای مواد معدنی موجود در آن و همچنین جغرافیای استخراج بستگی دارد. نه تنها ذغال خالص به عنوان سوخت جامد یافت می شود ، بلکه سرباره ذغال غنی شده با فشار کم که درون بریکت فشرده می شود نیز یافت می شود.

گلوله (گلوله سوخت) سوخت جامدی است که ایجاد می شود از نظر صنعتی از ضایعات چوب و گیاهان: تراشه ، پوست ، مقوا ، کاه.

ماده اولیه خرد شده به حالت گرد و غبار خشک شده و در دانه ریز ریخته می شود و از آنجا به صورت دانه های شکل مشخص خارج می شود. از پلیمر گیاهی ، لیگنین ، برای افزودن ویسکوزیته به جرم استفاده می شود. پیچیدگی فرآیند تولید و تقاضای بالا هزینه گلوله را تشکیل می دهد. این ماده در دیگهای بخار مخصوص استفاده می شود.

انواع سوختها بسته به اینکه از چه ماده ای پردازش می شوند ، تعیین می شوند:

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

از جمله مزایایی که گلوله های سوخت دارند ، باید به ویژگی های زیر توجه کرد:

• سازگاری با محیط زیست
• عدم توانایی در تغییر شکل و مقاومت در برابر قارچ ؛
• ذخیره سازی آسان حتی در فضای باز.
• یکنواختی و مدت زمان سوختن
• هزینه نسبتاً کم
• توانایی استفاده برای وسایل گرمایشی مختلف ؛
• اندازه گرانول مناسب برای بارگیری خودکار را به دیگ بخار مخصوص مجهز کنید.

بریکت

بریکت ها سوخت جامد هستند و از بسیاری جهات مشابه گلوله ها هستند. از مواد یکسان برای ساخت آنها استفاده می شود: تراشه های چوب ، تراش ، ذغال سنگ نارس ، پوسته و کاه. در طی فرآیند تولید ، مواد اولیه خرد شده و به صورت بریکت فشرده می شوند. این ماده همچنین به عنوان سوخت سازگار با محیط زیست طبقه بندی می شود. مناسب آن است که حتی در آن نیز ذخیره شود بیرون از خانه... احتراق نرم ، یکنواخت و آهسته این سوخت هم در شومینه و اجاق گاز و هم در دیگهای بخار قابل مشاهده است.

انواع سوخت جامد سازگار با محیط زیست که در بالا بحث شد جایگزین مناسبی برای تولید گرما است. در مقایسه با منابع انرژی حرارتی فسیلی که اثر سوverse بر احتراق دارند محیط و علاوه بر این ، سوخت های جایگزین غیر قابل تجدید ، دارای مزایای واضح و هزینه نسبتاً کمی هستند که برای گروه های خاصی از مصرف کنندگان مهم است.

در عین حال ، خطر آتش سوزی چنین سوخت هایی بسیار بیشتر است. بنابراین ، لازم است برخی اقدامات ایمنی در مورد ذخیره سازی آنها و استفاده از مواد مقاوم در برابر آتش برای دیوارها انجام شود.

سوخت های مایع و گازی

در مورد مواد قابل احتراق مایع و گازی ، وضعیت به شرح زیر است.

گرمای خاص احتراق - گرمای خاص - مباحث صنعت نفت و گاز مترادف گرمای خاص EN حرارت خاص ...

مقدار گرمای آزاد شده در هنگام احتراق کامل سوخت به وزن 1 کیلوگرم. گرمای احتراق ویژه سوخت به صورت تجربی تعیین می شود و می باشد ویژگی اساسی سوخت همچنین نگاه کنید به: واژه نامه مالی Fuel Finam ... واژگان مالی

گرمای خاص احتراق ذغال سنگ نارس توسط بمب - گرمای بیشتر احتراق ذغال سنگ نارس ، با در نظر گرفتن گرمای تشکیل و انحلال در آب گوگردی و اسید نیتریک... [GOST 21123 85] مقدار گرمایی قابل قبول و غیر قابل توصیه ذغال سنگ نارس توسط بمب عناوین ذغال سنگ نارس تعمیم مشخصات خواص ذغال سنگ نارس EN ... ... راهنمای مترجم فنی

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

گرمای خاص احتراق ذغال سنگ نارس را بمب گذاری کنید - 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 ... کتاب مرجع فرهنگ لغت از نظر اسناد هنجاری و فنی

گرمای خاص احتراق سوخت - 35 گرما خاص 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 ... کتاب مرجع فرهنگ لغت از نظر اسناد هنجاری و فنی

این مقدار گرمای آزاد شده در هنگام احتراق کامل جرم است (برای جامد و مواد مایع) یا واحد حجم (برای گاز). اندازه گیری شده در ژول یا کالری است. مقدار کالری در واحد جرم یا حجم سوخت ، ... ... ویکی پدیا

دائرlopالمعارف مدرن

گرمای احتراق - (گرمای احتراق ، مقدار گرمایی) ، مقدار گرمای آزاد شده در هنگام احتراق کامل سوخت. بین گرمای احتراق ویژه ، حجمی و غیره تمایز قائل شوید. به عنوان مثال ، گرمای ویژه احتراق زغال سنگ 28 34 MJ / kg ، بنزین حدود 44 MJ / kg. حجمی ... ... فرهنگ نامه دائرlopالمعارف مصور

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

انواع مختلف سوخت (جامد ، مایع و گازی) با خصوصیات عمومی و خاص مشخص می شوند. به خواص عمومی سوخت ها شامل گرمای احتراق و رطوبت خاص ، موارد خاص - محتوای خاکستر ، محتوای گوگرد (محتوای گوگرد) ، چگالی ، ویسکوزیته و سایر خصوصیات هستند.

گرمای ویژه احتراق سوخت ، مقدار گرمای آزاد شده در هنگام احتراق کامل \\ (1 \\) کیلوگرم جامد یا سوخت مایع یا \\ (1 \\) متر مربع سوخت گازی.

مقدار انرژی یک سوخت در درجه اول با گرمای احتراق خاص آن تعیین می شود.

مقدار گرمایی خاص با حرف \\ (q \\) مشخص می شود. واحد گرمای خاص احتراق برای سوخت های جامد و مایع \\ (1 \\) J / kg و برای سوخت های گازی \\ (1 \\) J / m³ است.

گرمای احتراق خاص به روش تجربی و با روشهای پیچیده تعیین می شود.

جدول 2. گرمای خاص احتراق برخی از انواع سوخت.

سوخت جامد

سوخت مایع

سوخت گازی

(در شرایط عادی)

از این جدول می توان فهمید که بالاترین درجه حرارت احتراق هیدروژن است ، \\ u003d 120 (MJ / M³) است. این بدان معنی است که با احتراق کامل هیدروژن با حجم \\ (1 \\) m³ \\ (120 \\) MJ \\ (\u003d \\) \\ (120 \\) 6 10 6 J انرژی آزاد می شود.

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

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

مقدار کل گرما \\ (Q \\) آزاد شده در هنگام احتراق کامل \\ (متر \\) کیلوگرم سوخت جامد یا مایع توسط فرمول محاسبه می شود:

مقدار کل گرما \\ (Q \\) آزاد شده در هنگام احتراق کامل \\ (V \\) متر مربع سوخت گازی با فرمول محاسبه می شود:

میزان رطوبت (میزان رطوبت) سوخت ، گرمای احتراق آن را کاهش می دهد ، زیرا مصرف گرما برای تبخیر رطوبت افزایش می یابد و حجم محصولات احتراق افزایش می یابد (به دلیل وجود بخار آب).
محتوای خاکستر مقدار خاکستر تولید شده توسط احتراق مواد معدنی موجود در سوخت است. مواد معدنی موجود در سوخت ، گرمای احتراق آن را کاهش می دهند ، زیرا محتوای اجزای قابل احتراق کاهش می یابد (دلیل اصلی) و مصرف گرما برای گرم کردن و ذوب شدن توده معدنی افزایش می یابد.
محتوای گوگرد (محتوای گوگرد) به یک عامل منفی سوخت اشاره دارد ، زیرا در طول احتراق آن گازهای گوگردی ایجاد می شود ، جو را آلوده می کند و فلز را از بین می برد. علاوه بر این ، گوگرد موجود در سوخت تا حدی به فلز ذوب می شود ، ذوب شیشه ذوب شده ، کیفیت آنها را کاهش می دهد. به عنوان مثال ، برای ذوب شیشه های کریستال ، نوری و دیگر ، نمی توان از سوخت حاوی گوگرد استفاده کرد ، زیرا گوگرد به طور قابل توجهی از ویژگی های نوری و رنگ شیشه می کاهد.

هرگونه سوخت ، سوزاندن ، باعث آزاد شدن گرما (انرژی) می شود که به صورت کمی در ژول یا کالری تخمین زده می شود (4.3 J \u003d 1 کالری). در عمل ، از کالری متر ، دستگاههای پیشرفته آزمایشگاهی ، برای اندازه گیری میزان گرمای آزاد شده در هنگام احتراق سوخت استفاده می شود. مقدار گرمایی را نیز درجه حرارت می نامند.

میزان گرمای دریافتی از احتراق سوخت نه تنها به آن بستگی دارد مقدار گرمایی، بلکه از توده نیز هست.

برای مقایسه مواد با حجم انرژی آزاد شده در هنگام احتراق ، مقدار گرمای خاص احتراق راحت تر است. این مقدار گرمای تولید شده در هنگام احتراق یک کیلوگرم (حرارت احتراق مخصوص جرم) یا یک لیتر ، متر مکعب (گرمای حجمی خاص احتراق) سوخت است.

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

مقدار انرژی یک سوخت دقیقاً با توجه به مقدار گرمای خاص احتراق آن تعیین می شود. رابطه بین مقدار گرمای تولید شده در هنگام احتراق سوخت ، جرم آن و گرمای خاص احتراق با یک فرمول ساده بیان می شود:

Q \u003d q متر، جایی که Q مقدار گرما در J است ، q گرمای ویژه احتراق در J / کیلوگرم است و m جرم ماده در کیلوگرم است.

مدت هاست که برای انواع سوخت و بیشتر مواد قابل احتراق ، گرمای خاص احتراق تعیین و جدول بندی شده است که هنگام محاسبه گرمای آزاد شده در هنگام احتراق سوخت یا مواد دیگر ، توسط متخصصان استفاده می شود. در جداول مختلف ، اختلافات جزئی ممکن است ، ظاهراً با روشهای اندازه گیری کمی متفاوت یا مقدار گرمایی متفاوت از همان نوع مواد قابل احتراق استخراج شده از ذخایر مختلف ، توضیح داده شده است.

ذغال سنگ بیشترین مصرف انرژی سوخت های جامد را دارد - 27 MJ / kg (آنتراسیت - 28 MJ / kg). شاخص های مشابه زغال چوبی (27 MJ / کیلوگرم) ذغال قهوه ای دارای مقدار حرارت بسیار کمتری است - 13 MJ / kg. علاوه بر این ، معمولاً حاوی مقدار زیادی رطوبت (تا 60٪) است که با تبخیر ، مقدار گرمای کل احتراق را کاهش می دهد.

پیت با حرارت 14-17 MJ / کیلوگرم می سوزد (بسته به حالت آن - خرده ، فشرده ، بریکت). هیزم ، خشک شده تا 20٪ رطوبت ، از 8 تا 15 MJ / کیلوگرم ساطع می کند. در همان زمان ، مقدار انرژی دریافتی از گیاه گون و توس می تواند تقریباً به نصف متفاوت باشد. تقریباً همین شاخص ها توسط گندله ها از مواد مختلف - از 14 تا 18 MJ / kg.

بسیار کمتر از مواد جامد ، در مقادیر گرمای خاص احتراق متفاوت هستند گونه های مایع سوخت بنابراین ، گرمای ویژه احتراق سوخت دیزل 43 مگاژول در لیتر است ، بنزین - 44 مگاژول در لیتر ، نفت سفید - 43.5 مگاژول در لیتر ، روغن سوخت - 40.6 مگاژول در لیتر.

مقدار گرمایی ویژه گاز طبیعی 33.5 MJ / m³ ، پروپان - 45 MJ / m³ است. بیشترین مصرف انرژی سوخت گازی گاز هیدروژن است (120 MJ / m³). استفاده از آن به عنوان سوخت بسیار امیدوارکننده است اما تاکنون یافت نشده است گزینه های بهینه ذخیره سازی و حمل و نقل آن.

مقایسه شدت انرژی سوختهای مختلف

هنگام مقایسه مقدار انرژی انواع اصلی سوخت های جامد ، مایع و گازی ، می توان ثابت کرد که یک لیتر بنزین یا سوخت دیزل با 1.3 متر مکعب گاز طبیعی ، یک کیلوگرم زغال سنگ - 0.8 متر مربع گاز ، یک کیلوگرم گاز مطابقت دارد هیزم - 0.4 مترمربع گاز.

گرمای احتراق سوخت است مهمترین شاخص کارآیی ، اما گستردگی توزیع آن در حوزه های فعالیت انسانی بستگی دارد قابلیت های فنی و شاخص های اقتصادی استفاده.