열 기계열역학에서는 주기적으로 작동하는 열 엔진과 냉동 기계(열압축기)를 말합니다. 다양성 냉동 기계히트펌프다.

수행하는 장치 기계적인 작업연료의 내부 에너지로 인해 열기관(열기관).열기관의 작동을 위해서는 다음과 같은 구성요소가 필요합니다: 1) 더 높은 온도 수준 t1의 열원, 2) 더 낮은 온도 수준 t2의 열원, 3) 작동 유체. 즉, 모든 열기관(열기관)은 다음으로 구성됩니다. 히터, 냉장고 및 작동유체 .

처럼 작동유체가스나 증기는 압축이 잘 되어 사용되며, 엔진의 종류에 따라 연료(가솔린, 등유), 수증기 등이 있을 수 있습니다. 히터는 일정량의 열(Q1)을 작동유체에 전달합니다. , 그리고 이 내부에너지로 인해 내부에너지가 증가하여 기계적 일이 이루어지고(A), 작동유체는 일정량의 열을 냉장고(Q2)에 방출하여 초기온도까지 냉각된다. 설명된 다이어그램은 엔진 작동 주기를 나타내며 실제 엔진에서 일반적으로 히터와 냉장고의 역할은 다음과 같습니다. 다양한 장치. 환경은 냉장고 역할을 할 수 있습니다.

작동 유체의 에너지 중 엔진 부분이 냉장고로 전달되기 때문에 히터에서 받는 모든 에너지가 작업을 수행하는 데 사용되는 것은 아니라는 것이 분명합니다. 각기, 능률엔진(효율)은 수행한 작업(A)과 히터로부터 받는 열량(Q1)의 비율과 같습니다.

내연기관(ICE)

엔진에는 두 가지 유형이 있습니다. 내부 연소(얼음): 기화기그리고 디젤. 기화기 엔진에서 작동 혼합물(연료와 공기의 혼합물)은 엔진 외부에서 준비됩니다. 특수 장치그리고 그것으로부터 엔진으로 들어갑니다. 디젤 엔진에서는 연료 혼합물이 엔진 자체에서 준비됩니다.

ICE는 다음과 같이 구성됩니다. 실린더 , 그 안에서 움직이는 피스톤 ; 실린더 안에 있어요 두 개의 밸브 , 그 중 하나를 통해 가연성 혼합물이 실린더로 유입되고 다른 하나를 통해 배기 가스가 실린더에서 배출됩니다. 피스톤을 사용하여 크랭크 메커니즘 와 연결하다 크랭크 샤프트 , 피스톤의 병진 운동에 따라 회전하기 시작합니다. 실린더는 뚜껑으로 닫혀 있습니다.

주기 내연기관 작동포함 바 4개: 흡기, 압축, 행정, ​​배기. 흡입하는 동안 피스톤이 아래로 이동하고 실린더의 압력이 감소하며 가연성 혼합물(기화기 엔진의 경우) 또는 공기(디젤 엔진의 경우)가 밸브를 통해 들어갑니다. 이때 밸브는 닫혀있습니다. 가연성 혼합물 흡입이 끝나면 밸브가 닫힙니다.

두 번째 스트로크 동안 피스톤이 위로 이동하고 밸브가 닫히고 작동 혼합물 또는 공기가 압축됩니다. 동시에 가스 온도도 상승합니다. 기화기 엔진의 가연성 혼합물은 최대 300~350°C까지 가열되고 디젤 엔진의 공기는 최대 500~600°C까지 가열됩니다. 압축 행정이 끝나면 기화기 엔진에서 불꽃이 튀어오르고 가연성 혼합물이 점화됩니다. 디젤 엔진에서는 연료가 실린더에 분사되고 생성된 혼합물이 자연적으로 점화됩니다.

가연성 혼합물이 연소되면 가스가 팽창하여 피스톤과 이에 연결된 크랭크 샤프트를 밀어서 기계적 작업을 수행합니다. 이로 인해 가스가 냉각됩니다.

피스톤이 가장 낮은 지점에 도달하면 피스톤의 압력이 감소합니다. 피스톤이 위로 움직이면 밸브가 열리고 배기가스가 방출됩니다. 이 스트로크가 끝나면 밸브가 닫힙니다.

증기터빈

증기터빈블레이드가 장착되는 샤프트에 장착되는 디스크입니다. 증기가 블레이드에 들어갑니다. 600°C로 가열된 증기가 노즐로 직접 들어가 팽창합니다. 증기가 팽창하면 내부 에너지가 증기 제트의 방향 이동의 운동 에너지로 변환됩니다. 증기 제트는 노즐에서 터빈 블레이드로 나오며 운동 에너지의 일부를 증기 제트에 전달하여 터빈을 회전시킵니다. 일반적으로 터빈에는 여러 개의 디스크가 있으며 각 디스크는 증기 에너지의 일부를 전달합니다. 디스크의 회전은 전류 발생기가 연결된 샤프트로 전달됩니다.

같은 질량의 서로 다른 연료가 연소되면 방출됩니다. 다른 수량따뜻함. 예를 들어, 천연가스는 목재보다 에너지 효율적인 연료라는 것은 잘 알려져 있습니다. 이는 동일한 양의 열을 얻으려면 연소해야 하는 목재의 양이 천연가스의 양보다 훨씬 커야 함을 의미합니다. 결과적으로 에너지 관점에서 볼 때 다양한 유형의 연료는 다음과 같은 양으로 특징 지어집니다. 연료의 연소 비열 .

연료의 연소 비열 - 물리량, 1kg의 연료가 완전 연소되는 동안 방출되는 열량을 나타냅니다.

유기 물질에는 연소 시 일정량의 열 에너지를 방출하는 연료가 포함됩니다. 열 생산을 특성화해야 합니다. 고효율부작용, 특히 인체 건강과 환경에 유해한 물질이 없습니다.

화실에 쉽게 넣을 수 있도록 목재 재료사용 효율성을 높이려면 장작을 최대한 건조시켜야 하며 연소 과정은 상대적으로 느려야 합니다. 여러 측면에서 참나무, 자작나무, 개암나무, 물푸레나무, 산사나무 등 활엽수로 만든 목재는 건물 난방에 적합합니다. 수지 함량이 높아 연소율이 증가하고 발열량이 낮음 침엽수이 점에서 그들은 상당히 열등합니다.

발열량의 값은 목재의 밀도에 영향을 받는다는 것을 이해해야 합니다.

이것 천연 소재퇴적암에서 추출한 식물 유래.

이 양식에서 고체 연료탄소 등을 함유 화학 원소. 재료는 연령에 따라 유형이 구분됩니다. 갈탄은 가장 어린 것으로 간주되고, 무연탄이 그 뒤를 따르며, 무연탄은 다른 모든 유형보다 오래되었습니다. 가연성 물질의 수명에 따라 수분 함량도 결정되며, 이는 젊은 물질에 더 많이 존재합니다.

석탄 연소 과정에서 환경 오염이 발생하고, 보일러 화격자에 슬래그가 형성되어 어느 정도 장애가 발생합니다. 정상적인 연소. 물질에 황이 존재하는 것도 대기에 불리한 요인입니다. 공기 공간에서 이 원소가 황산으로 변환되기 때문입니다.

그러나 소비자는 건강을 두려워해서는 안됩니다. 개인 고객을 돌보는 이 재료의 제조업체는 황 함량을 줄이기 위해 노력합니다. 같은 종류라도 석탄의 발열량은 다를 수 있습니다. 차이점은 아종의 특성과 미네랄 함량, 생산 지역에 따라 다릅니다. 고체 연료로는 순수한 석탄뿐만 아니라 연탄으로 압축된 저농축 석탄 슬래그도 발견됩니다.

펠릿(연료 과립)은 생성된 고체 연료입니다. 산업적으로목재 및 식물 폐기물: 부스러기, 나무껍질, 판지, 짚.

분쇄된 원료는 건조되어 과립기에 부어져 특정 모양의 과립 형태로 나옵니다. 질량에 점도를 추가하기 위해 식물성 중합체인 리그닌이 사용됩니다. 생산과정의 복잡성과 높은 수요펠렛의 비용을 결정하십시오. 이 재료는 특수 장비를 갖춘 보일러에 사용됩니다.

연료 유형은 처리되는 재료에 따라 결정됩니다.

• 모든 종의 나무의 둥근 목재;
• 빨대;
• 이탄;
• 해바라기 껍질.

연료 펠렛의 장점 중 다음과 같은 특성에 주목할 가치가 있습니다.

• 환경친화성;
• 변형 불가능 및 곰팡이 저항성;
• 야외에서도 쉽게 보관할 수 있습니다.
• 균일성과 연소 지속시간;
• 상대적으로 저렴한 비용;
• 다양한 가열 장치에 대한 사용 가능성;
• 적합한 과립 크기 자동 다운로드특수 장비를 갖춘 보일러에 들어갑니다.

연탄

연탄은 여러 면에서 펠릿과 유사한 고체 연료입니다. 제조에는 나무 칩, 부스러기, 이탄, 껍질 및 짚과 같은 동일한 재료가 사용됩니다. 생산 과정에서 원료는 분쇄되어 압축에 의해 연탄으로 형성됩니다. 이 물질은 환경 친화적인 연료이기도 합니다. 위에도 보관이 편리해요 옥외. 이 연료의 부드럽고 균일하며 느린 연소는 벽난로와 스토브 및 난방 보일러에서 관찰할 수 있습니다.

위에서 논의한 친환경 고체연료의 종류는 열 발생을 위한 좋은 대안입니다. 연소에 불리한 영향을 미치는 화석 열 에너지 원과 비교 환경또한, 재생이 불가능한 대체 연료는 확실한 장점과 상대적으로 저렴한 비용을 갖고 있으며 이는 특정 범주의 소비자에게 중요합니다.

동시에, 그러한 연료의 화재 위험은 훨씬 더 높습니다. 따라서 보관 및 벽의 내화 재료 사용과 관련하여 몇 가지 안전 조치를 취하는 것이 필요합니다.

액체 및 기체 연료

액체 및 기체 가연성 물질의 경우 상황은 다음과 같습니다.

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이는 물질이 완전 연소되는 동안 방출되는 열의 양입니다(고체 및 액체 물질) 또는 물질의 부피 단위(기체의 경우)입니다. 줄 또는 칼로리로 측정됩니다. 단위 질량 또는 연료 부피당 연소열, ... ... Wikipedia

현대 백과사전

연소열- (연소열, 칼로리 함량), 연료가 완전 연소되는 동안 방출되는 열량. 연소 비열, 체적 열 등이 있습니다. 예를 들어, 석탄의 연소 비열은 28 34 MJ/kg이고 휘발유는 약 44 MJ/kg입니다. 체적 ... ... 그림 백과사전

연료의 연소 비열- 연료의 연소 비열: 특정 연소 조건에서 방출되는 에너지의 총량...

다양한 유형의 연료(고체, 액체, 기체)는 일반 특성과 특정 특성을 특징으로 합니다. 에게 일반 속성연료에는 특정 연소열 및 습도가 포함되며, 특정 연료에는 회분 함량, 황 함량(황 함량), 밀도, 점도 및 기타 특성이 포함됩니다.

연료의 연소 비열은 고체 또는 고체 1kg이 완전 연소되는 동안 방출되는 열의 양입니다. 액체 연료또는 \(1\) m³의 기체 연료.

연료의 에너지 값은 주로 연소 비열에 의해 결정됩니다.

연소 비열은 문자 \(q\)로 표시됩니다. 단위 비열연소량은 고체 및 액체 연료의 경우 \(1\) J/kg이고 기체 연료의 경우 \(1\) J/m3입니다.

연소 비열은 다소 복잡한 방법을 사용하여 실험적으로 결정됩니다.

표 2. 일부 연료 유형의 연소 비열.

고체연료

액체연료

기체 연료

(정상적인 조건에서)

이 표에서 수소의 연소 비열이 가장 높으며 \(120\) MJ/m3와 같다는 것이 분명합니다. 이는 \(1\) m3 부피의 수소가 완전히 연소되면 \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J의 에너지가 방출됨을 의미합니다.

수소는 고에너지 연료 중 하나이다. 또한, 연소 생성물이 이산화탄소, 일산화탄소, 재 및 용광로 슬래그인 다른 유형의 연료와 달리 수소 연소 생성물은 일반 물입니다. 이는 수소를 가장 친환경적인 연료로 만듭니다.

그러나 수소가스는 폭발성이 있습니다. 또한, 동일한 온도와 압력에서 다른 가스에 비해 밀도가 가장 낮아 수소의 액화 및 수송에 어려움이 있습니다.

\(m\)kg의 고체 또는 액체 연료가 완전 연소되는 동안 방출되는 총 열량 \(Q\)은 다음 공식으로 계산됩니다.

기체 연료 \(V\) m3의 완전 연소 중에 방출되는 총 열량 \(Q\)은 다음 공식으로 계산됩니다.

연료의 습도(수분 함량)는 수분 증발을 위한 열 소비가 증가하고 연소 생성물의 양이 증가하므로(수증기의 존재로 인해) 발열량을 감소시킵니다.
회분 함량은 연료에 포함된 미네랄이 연소되는 동안 형성되는 회분의 양입니다. 연료에 포함된 미네랄 물질은 가연성 성분의 함량이 감소하고(주요 원인) 미네랄 질량을 가열하고 녹이는 데 필요한 열 소비가 증가하기 때문에 발열량을 감소시킵니다.
유황 함량 (황 함량)은 연소시 대기를 오염시키고 금속을 파괴하는 이산화황 가스를 생성하기 때문에 연료의 부정적인 요소를 나타냅니다. 또한, 연료에 포함된 황은 부분적으로 제련된 금속 및 용접된 유리 용융물에 침투하여 품질을 저하시킵니다. 예를 들어, 크리스탈, 광학 및 기타 유리를 녹이는 경우 황이 포함된 연료를 사용할 수 없습니다. 황은 유리의 광학 특성과 색상을 크게 감소시키기 때문입니다.

모든 연료는 연소될 때 열(에너지)을 방출하며, 줄 또는 칼로리(4.3J = 1cal)로 정량화됩니다. 실제로 연료 연소 중에 방출되는 열량을 측정하기 위해 복잡한 실험실 장치인 열량계를 사용합니다. 연소열을 발열량이라고도 합니다.

연료를 태울 때 얻는 열의 양은 연료의 종류에 따라 달라지는 것이 아닙니다. 발열량, 뿐만 아니라 질량에서도 마찬가지입니다.

연소 중에 방출되는 에너지의 양으로 물질을 비교하려면 연소 비열의 값이 더 편리합니다. 이는 연료 1kg(질량 연소 비열) 또는 1리터, 입방 미터(연소 부피 비열)의 연소 중에 발생하는 열량을 나타냅니다.

SI 시스템에서 허용되는 연료의 연소 비열 단위는 kcal/kg, MJ/kg, kcal/m3, MJ/m3 및 그 파생 단위입니다.

연료의 에너지 값은 연소 비열의 값에 의해 정확하게 결정됩니다. 연료 연소 중에 발생하는 열량, 질량 및 연소 비열 간의 관계는 간단한 공식으로 표현됩니다.

Q = qm, 여기서 Q는 열량(J), q는 연소 비열(J/kg), m은 물질의 질량(kg)입니다.

모든 유형의 연료 및 대부분의 가연성 물질에 대해 연소 비열의 값은 오랫동안 결정되어 표로 작성되었으며, 이는 연료 또는 기타 물질의 연소 중에 방출되는 열을 계산할 때 전문가가 사용합니다. 서로 다른 표에는 약간의 불일치가 있을 수 있으며, 이는 약간 다른 측정 기술이나 서로 다른 퇴적물에서 추출된 유사한 가연성 물질의 서로 다른 발열량으로 인해 분명히 설명됩니다.

석탄은 고체 연료 중에서 에너지 강도가 가장 높습니다(27MJ/kg(무연탄 - 28MJ/kg)). 유사한 지표가 있음 숯(27MJ/kg). 갈탄은 발열량이 13MJ/kg으로 훨씬 낮습니다. 또한 일반적으로 많은 수분(최대 60%)을 함유하고 있어 증발 시 총 연소열이 감소합니다.

이탄은 14-17 MJ/kg의 열로 연소됩니다(상태에 따라 다름 - 부서짐, 압착, 연탄). 20% 습도로 건조된 장작은 8~15MJ/kg을 방출합니다. 동시에, 아스펜과 자작나무로부터 받는 에너지의 양은 거의 두 배로 달라질 수 있습니다. 대략 동일한 지표가 펠릿으로 제공됩니다. 다른 재료- 14~18MJ/kg.

고체보다 훨씬 적으며 연소 비열이 다릅니다. 액체 종류연료. 따라서 디젤 연료의 연소 비열은 43 MJ/l, 휘발유 - 44 MJ/l, 등유 - 43.5 MJ/l, 연료유 - 40.6 MJ/l입니다.

천연가스의 연소 비열은 33.5 MJ/m3, 프로판은 45 MJ/m3입니다. 가장 에너지 집약적인 기체 연료는 수소 가스(120 MJ/m3)입니다. 연료로 사용하기에 매우 유망하지만 아직 발견되지 않았습니다. 최적의 옵션보관 및 운송.

다양한 유형의 연료의 에너지 강도 비교

주요 유형의 고체, 액체 및 기체 연료의 에너지 값을 비교할 때 가솔린 또는 디젤 연료 1리터는 천연 가스 1.3m3, 석탄 1kg-가스 0.8m3, 가스 1kg에 해당한다는 것을 확인할 수 있습니다. 장작 - 0.4m³의 가스.

연료의 연소열은 가장 중요한 지표그러나 인간 활동 영역에서의 분포 폭은 다음에 달려 있습니다. 기술적 능력그리고 경제적 사용 지표.