Toplotni stroji v termodinamiki gre za občasno delujoče toplotne motorje in hladilnike (termokompresorje). Raznolikost hladilni stroji so toplotne črpalke.

Izdelava naprav mehansko delo zaradi notranje energije goriva, se imenujejo toplotni stroji (toplotni stroji).Za delovanje toplotnega stroja so potrebni naslednji sestavni deli: 1) vir toplote z višjo temperaturo t1, 2) vir toplote z nižjo temperaturo t2, 3) delovna tekočina. Z drugimi besedami: vsi toplotni stroji (toplotni stroji) so sestavljeni iz grelec, hladilnik in delovna tekočina .

Kot delovna tekočina uporablja se plin ali para, ker sta dobro stisnjena in je lahko odvisno od vrste motorja gorivo (bencin, kerozin), vodna para itd. Grelec prenaša določeno količino toplote v delovno tekočino (Q1) , njegova notranja energija pa se zaradi te notranje energije poveča, izvede se mehansko delo (A), nato delovna tekočina odda določeno količino toplote hladilniku (Q2) in se ohladi na začetno temperaturo. Opisana shema predstavlja cikel obratovanja motorja in je splošna; pri pravih motorjih je mogoče opravljati vlogo grelca in hladilnika različne naprave... Okolje lahko služi kot hladilnik.

Ker se v motorju del energije delovne tekočine prenese v hladilnik, je jasno, da se vsa energija, ki jo prejme iz grelnika, ne porabi za opravljanje del. Ustrezno, učinkovitostmotor (izkoristek) je enako razmerju med popolnim delom (A) in količino toplote, prejete od grelnika (Q1):

Motor z notranjim zgorevanjem (ICE)

Obstajata dve vrsti motorjev notranje izgorevanje (LED): uplinjač in dizelsko gorivo... V uplinjaškem motorju se delovna mešanica (mešanica goriva in zraka) pripravi zunaj motorja v posebna naprava in iz njega vstopi v motor. V dizelskem motorju se v samem motorju pripravi gorljiva zmes.

ICE je sestavljen iz valj v katerem se premika bat ; so v jeklenki dva ventila , skozi katerega se gorljiva zmes spusti v jeklenko, skozi drugo pa se iz jeklenke odvajajo izpušni plini. Bat z ročični mehanizem se poveže z ročična gred , ki se vrti s translacijskim gibanjem bata. Jeklenka je zaprta s pokrovom.

Cikel iCE delovanje vključuje štiri palice: dovod, stiskanje, delovni hod, sprostitev. Med sesanjem se bat premika navzdol, tlak v valju se zmanjša in skozi ventil vstopi gorljiva zmes (v uplinjaškem motorju) ali zrak (pri dizelskem motorju). Ventil je trenutno zaprt. Na koncu dovoda gorljive mešanice se ventil zapre.

Med drugim gibom se bat premakne navzgor, ventili so zaprti in delovna mešanica ali zrak je stisnjen. Hkrati se temperatura plina dvigne: gorljiva mešanica v uplinjačem se segreje do 300-350 ° C, zrak v dizelskem motorju pa do 500-600 ° C. Na koncu stiskalnega giba v motorju uplinjača preskoči iskra in mešanica goriva se vžge. Pri dizelskem motorju se gorivo vbrizga v valj in nastala zmes se spontano vžge.

Ko gorljiva mešanica izgori, se plin razširi in potisne bat in nanj priključeno ročično gred ter izvede mehansko delo. To vodi do dejstva, da se plin ohladi.

Ko bat doseže najnižjo točko, se tlak v njem zmanjša. Ko se bat premakne navzgor, se ventil odpre in izpušni plini se spustijo. Na koncu te kapi se ventil zapre.

Parna turbina

Parna turbina je disk, nameščen na gredi, na katerem so pritrjena rezila. Na rezila se dovaja para. Para, ogreta na 600 ° C, je usmerjena v šobo in se v njej razširi. Ko se para razširi, se njena notranja energija pretvori v kinetično energijo usmerjenega gibanja parnega curka. Šob pare prihaja iz šobe na lopatice turbine in jim prenaša del svoje kinetične energije, s čimer turbino poganja v rotacijo. Običajno imajo turbine več diskov, od katerih vsaka prenese del energije pare. Vrtenje diska se prenese na gred, na katero je priključen generator električnega toka.

Ko se gorijo različna goriva iste mase, različen znesek toplino. Na primer, dobro je znano, da je zemeljski plin energetsko donosnejše gorivo kot les. To pomeni, da mora biti za pridobivanje enake količine toplote masa kurilnega lesa bistveno večja od mase zemeljskega plina. Posledično je z energetskega vidika za različne vrste goriv značilna količina, imenovana specifična toplota zgorevanja goriva .

Specifična toplota zgorevanja goriva - fizikalna količina, ki prikazuje, koliko toplote se sprosti med popolnim zgorevanjem goriva, težkega 1 kg.

Med snovi organskega izvora sodi gorivo, ki pri izgorevanju sprosti določeno količino toplotne energije. Za proizvodnjo toplote mora biti značilno visoka učinkovitost in odsotnost neželenih učinkov, zlasti snovi, ki škodujejo zdravju ljudi in okolju.

Za lažje nalaganje v peč lesni material razrežemo na ločene elemente, dolge do 30 cm. Da bi povečali učinkovitost njihove uporabe, mora biti les čim bolj suh, postopek zgorevanja pa razmeroma počasen. V mnogih pogledih so drva iz trdega lesa, kot so hrast in breza, leska in jesen, glog, primerna za ogrevanje prostorov. Zaradi visoke vsebnosti smole, povečane hitrosti gorenja in nizke kurilne vrednosti iglavcev v zvezi s tem so bistveno slabši.

Treba je razumeti, da gostota lesa vpliva na vrednost kurilne vrednosti.

to naravni material rastlinskega izvora, pridobljena iz sedimentne kamnine.

V tej obliki trdno gorivo vsebuje ogljik in drugo kemični elementi... Obstaja delitev materiala na vrste glede na njegovo starost. Rjavi premog velja za najmlajšega, sledi mu črni premog, antracit pa je starejši od vseh drugih vrst. Starost gorljive snovi določa tudi vsebnost vlage, ki je bolj prisotna v mladem materialu.

V procesu zgorevanja premoga pride do onesnaženja okolja in na rešetkah kotla nastane žlindra, ki v določeni meri ustvarja oviro za normalno gorenje... Prisotnost žvepla v materialu je tudi neugoden dejavnik za ozračje, saj se ta element v zraku pretvori v žveplovo kislino.

Vendar potrošniki ne bi smeli skrbeti za svoje zdravje. Proizvajalci tega materiala, ki skrbijo za zasebne kupce, si prizadevajo zmanjšati vsebnost žvepla v njem. Toplota zgorevanja premoga se lahko razlikuje tudi pri isti vrsti. Razlika je odvisna od značilnosti podvrste in vsebnosti mineralov v njej ter geografije pridobivanja. Kot trdno gorivo ne najdemo samo čistega premoga, temveč tudi nizko obogateno premogovno žlindro, stisnjeno v brikete.

Peleti (gorivni peleti) so trdno gorivo industrijsko iz lesa in rastlinskih odpadkov: ostružki, lubje, karton, slama.

Surovina, zdrobljena do prahu, se posuši in vlije v granulator, od koder izhaja v obliki zrnc določene oblike. Za dodajanje viskoznosti masi se uporablja rastlinski polimer, lignin. Zapletenost proizvodnega procesa in veliko povpraševanje tvorijo stroške peletov. Material se uporablja v posebej opremljenih kotlih.

Vrste goriv se določijo glede na to, iz katerega materiala so predelane:

• okrogel les vseh vrst dreves;
• slama;
• šota;
• sončnična lupina.

Med prednostmi, ki jih imajo gorivni peleti, velja omeniti naslednje lastnosti:

• prijaznost do okolja;
• nezmožnost deformacije in odpornost na glivice;
• enostavno shranjevanje tudi na prostem;
• enakomernost in trajanje gorenja;
• sorazmerno nizki stroški;
• sposobnost uporabe za različne ogrevalne naprave;
• primerna velikost zrn za samodejni prenos v posebej opremljen kotel.

Briketi

Briketi so trdna goriva, v mnogih pogledih podobni peletom. Za njihovo izdelavo se uporabljajo enaki materiali: sekanci, ostružki, šota, lupine in slama. Med proizvodnim postopkom se surovina zdrobi in stisne v brikete. Ta material je razvrščen tudi kot okolju prijazno gorivo. Prikladno ga je shraniti tudi naprej na prostem... Gladko, enakomerno in počasno izgorevanje tega goriva lahko opazimo tako v kaminih in pečeh kot tudi v grelnih kotlih.

Zgoraj obravnavane vrste okolju prijaznih trdnih goriv so dobra alternativa proizvodnji toplote. V primerjavi s fosilnimi viri toplotne energije, ki škodljivo vplivajo na zgorevanje okolje poleg tega pa so alternativna goriva neobnovljiva in imajo očitne prednosti in razmeroma nizke stroške, kar je pomembno za nekatere kategorije potrošnikov.

Hkrati je požarna nevarnost takšnih goriv veliko večja. Zato je treba sprejeti nekatere varnostne ukrepe glede njihovega skladiščenja in uporabe ognjevarnih materialov za stene.

Tekoča in plinasta goriva

Glede tekočih in plinastih gorljivih snovi je stanje naslednje.

specifična toplota zgorevanja - specifična toplota - Teme naftna in plinska industrija Sinonimi specifična toplota EN specifična toplota ...

Količina toplote, ki se sprosti med popolnim zgorevanjem goriva, težkega 1 kg. Specifična toplota zgorevanja goriva se določi empirično in znaša bistvena značilnost gorivo. Glej tudi: Finančni slovar za gorivo Finam ... Finančni besednjak

specifična toplota zgorevanja šote z bombo - največja toplota zgorevanja šote, ob upoštevanju toplote nastajanja in raztapljanja v žveplovi vodi in dušikova kislina... [GOST 21123 85] Nesprejemljiva, nepriporočena kurilna vrednost šote z bombo Teme šota Splošni izrazi lastnosti šote EN ... ... Priročnik za tehnične prevajalce

specifična toplota zgorevanja (gorivo) - 3.1.19 specifična toplota zgorevanja (gorivo): skupna količina energije, ki se sprosti pod reguliranimi pogoji zgorevanja goriva. Vir ...

Bomb specifična toplota zgorevanja šote - 122. Specifična toplota zgorevanja šote z bombo Višja toplota zgorevanja šote, ob upoštevanju toplote nastajanja in raztapljanja žveplove in dušikove kisline v vodi Vir: GOST 21123 85: Šota. Izrazi in opredelitve izvirni dokument ... Slovar-referenčna knjiga pogojev normativne in tehnične dokumentacije

specifična toplota zgorevanja goriva - 35 specifična toplota zgorevanja goriva: skupna količina energije, ki se sprosti pod določenimi pogoji zgorevanja goriva. Vir: GOST R 53905 2010: Varčevanje z energijo. Izrazi in opredelitve izvirni dokument ... Slovar-referenčna knjiga pogojev normativne in tehnične dokumentacije

To je količina toplote, ki se sprosti med popolnim zgorevanjem mase (za trdne in tekoče snovi) ali prostorninske (za plinaste) enote snovi. Merjeno v džulih ali kalorijah. Kalorična vrednost na enoto mase ali prostornine goriva, ... ... Wikipedia

Sodobna enciklopedija

Vročina zgorevanja - (toplota zgorevanja, kurilna vrednost), količina toplote, ki se sprosti med popolnim zgorevanjem goriva. Ločite med specifično toploto zgorevanja, prostornino itd. Na primer, specifična toplota zgorevanja premoga 28 34 MJ / kg, bencina približno 44 MJ / kg; volumetrična ... Ilustrirani enciklopedični slovar

Specifična toplota zgorevanja - Specifična toplota zgorevanja goriva: skupna količina energije, ki se sprosti pod določenimi pogoji zgorevanja goriva ...

Za različne vrste goriv (trdna, tekoča in plinasta) so značilne splošne in posebne lastnosti. TO splošne lastnosti goriva vključujejo specifično toploto zgorevanja in vlažnost, specifične - vsebnost pepela, vsebnost žvepla (vsebnost žvepla), gostoto, viskoznost in druge lastnosti.

Specifična toplota zgorevanja goriva je količina toplote, ki se sprosti med popolnim zgorevanjem \\ (1 \\) kg trdne oz. tekoče gorivo ali \\ (1 \\) m³ plinastega goriva.

Energijska vrednost goriva je v prvi vrsti odvisna od njegove specifične toplote zgorevanja.

Specifična kurilna vrednost je označena s črko \\ (q \\). Enota specifična toplota zgorevanje je \\ (1 \\) J / kg za trdna in tekoča goriva in \\ (1 \\) J / m³ za plinasta goriva.

Specifično toploto zgorevanja eksperimentalno določimo s precej zapletenimi metodami.

Tabela 2. Specifična toplota zgorevanja nekaterih vrst goriva.

Trdno gorivo

Tekoče gorivo

Plinasta goriva

(v normalnih pogojih)

Iz te tabele je razvidno, da je najvišja specifična toplota zgorevanja vodika, ki znaša \\ (120 \\) MJ / m³. To pomeni, da se s popolnim zgorevanjem vodika s prostornino \\ (1 \\) m³ \\ (120 \\) MJ \\ (\u003d \\) \\ (120 \\) sprosti 10 6 J energije.

Vodik je eno od visokoenergijskih goriv. Poleg tega je produkt zgorevanja vodika običajna voda, za razliko od drugih vrst goriv, \u200b\u200bkjer so produkti zgorevanja ogljikov dioksid in ogljikov monoksid, pepel in žlindre v peči. Zaradi tega je vodik okolju najbolj prijazno gorivo.

Vendar pa je vodikov plin eksploziven. Poleg tega ima najmanjšo gostoto v primerjavi z drugimi plini pri enaki temperaturi in tlaku, kar povzroča težave pri utekočinjanju vodika in njegovem transportu.

Skupna količina toplote \\ (Q \\), ki se sprosti med popolnim zgorevanjem \\ (m \\) kg trdnega ali tekočega goriva, se izračuna po formuli:

Skupna količina toplote \\ (Q \\), ki se sprosti med popolnim zgorevanjem \\ (V \\) m³ plinastega goriva, se izračuna po formuli:

Vsebnost vlage (vsebnost vlage) v gorivu zmanjša toploto zgorevanja, saj se poraba toplote za izhlapevanje vlage poveča in količina produktov zgorevanja poveča (zaradi prisotnosti vodne pare).
Vsebnost pepela je količina pepela, ki nastane pri izgorevanju mineralov v gorivu. Minerali, ki jih vsebuje gorivo, zmanjšajo njegovo toploto zgorevanja, saj se vsebnost gorljivih komponent zmanjša (glavni razlog) in poveča poraba toplote za ogrevanje in taljenje mineralne mase.
Vsebnost žvepla (vsebnost žvepla) se nanaša na negativni dejavnik goriva, saj med njegovim zgorevanjem nastajajo žveplovi plini, ki onesnažujejo ozračje in uničujejo kovino. Poleg tega žveplo, ki ga vsebuje gorivo, delno prehaja v taljeno kovino, varjeno steklo, kar zmanjša njihovo kakovost. Na primer, za taljenje kristalnih, optičnih in drugih stekel ni mogoče uporabiti goriva, ki vsebuje žveplo, saj žveplo bistveno zmanjša optične lastnosti in barvo stekla.

Katero koli gorivo, ki gori, sprošča toploto (energijo), količinsko ocenjeno v džulih ali kalorijah (4,3 J \u003d 1 kal). V praksi se za merjenje količine toplote, ki se sprosti med zgorevanjem goriva, uporabljajo kalorimetri, dovršene laboratorijske naprave. Kalorična vrednost se imenuje tudi kurilna vrednost.

Količina toplote, ki jo prejme zgorevanje goriva, ni odvisna samo od njegove kurilna vrednost, ampak tudi iz maše.

Za primerjavo snovi glede na količino energije, ki se sprosti med zgorevanjem, je primernejša vrednost specifične toplote zgorevanja. Prikazuje količino toplote, ki nastane med zgorevanjem enega kilograma (specifična masa toplote zgorevanja) ali enega litra, kubičnega metra (specifična prostornina toplote zgorevanja) goriva.

Enote specifične toplote zgorevanja goriva, sprejete v sistemu SI, so kcal / kg, MJ / kg, kcal / m³, MJ / m³ in njihovi derivati.

Energijska vrednost goriva je natančno določena z vrednostjo njegove specifične toplote zgorevanja. Razmerje med količino toplote, ki nastane med zgorevanjem goriva, njegovo maso in specifično toploto zgorevanja je izraženo s preprosto formulo:

Q \u003d q m, kjer je Q količina toplote v J, q specifična toplota zgorevanja v J / kg, m masa snovi v kg.

Za vse vrste goriv in najbolj vnetljive snovi so bile specifične toplote zgorevanja že dolgo določene in povzete v tabelah, ki jih strokovnjaki uporabljajo pri izračunu toplote, ki se sprosti med zgorevanjem goriva ali drugih materialov. V različnih tabelah so možna manjša odstopanja, ki so očitno razložena z nekoliko drugačnimi merilnimi metodami ali različno kurilno vrednostjo iste vrste gorljivih materialov, pridobljenih iz različnih usedlin.

Premog ima največjo porabo energije iz trdnih goriv - 27 MJ / kg (antracit - 28 MJ / kg). Podobni kazalniki so oglje (27 MJ / kg). Rjavi premog ima veliko nižjo kurilno vrednost - 13 MJ / kg. Poleg tega običajno vsebuje veliko vlage (do 60%), ki z izhlapevanjem zmanjša vrednost celotne toplote zgorevanja.

Šota gori s toploto 14-17 MJ / kg (odvisno od njenega stanja - drobtina, stisnjen, briket). Drva, posušena do 20% vlage, oddajajo od 8 do 15 MJ / kg. Hkrati se lahko količina energije, prejete od trepetlike in breze, razlikuje skoraj za polovico. Približno enake kazalnike dajejo peleti iz različnih materialov - od 14 do 18 MJ / kg.

Veliko manj kot trdne se razlikujejo po vrednostih specifične toplote zgorevanja tekoče vrste gorivo. Tako je specifična toplota zgorevanja dizelskega goriva 43 MJ / l, bencina - 44 MJ / l, kerozina - 43,5 MJ / l, kurilnega olja - 40,6 MJ / l.

Specifična toplota zgorevanja zemeljskega plina je 33,5 MJ / m³, propana - 45 MJ / m³. Plinovito gorivo, ki najbolj porablja energijo, je plin vodik (120 MJ / m³). Za uporabo kot gorivo je zelo obetaven, vendar ga do danes še niso našli. optimalne možnosti njegovo skladiščenje in prevoz.

Primerjava energijske intenzivnosti različnih goriv

Pri primerjavi energetske vrednosti glavnih vrst trdnih, tekočih in plinastih goriv lahko ugotovimo, da en liter bencina ali dizelskega goriva ustreza 1,3 m³ zemeljskega plina, en kilogram premoga - 0,8 m³ plina, en kg drva - 0,4 m³ plina.

Toplota zgorevanja goriva je najpomembnejši kazalnik učinkovitost, vendar je širina njegove porazdelitve na področjih človekovega delovanja odvisna tehnične zmogljivosti in ekonomski kazalniki uporabe.