Termal makineler termodinamikte bunlar periyodik olarak çalışan ısı motorları ve soğutma makineleridir (termokompresörler). Çeşitlilik soğutma makineleriısı pompalarıdır.

Performans gösteren cihazlar mekanik iş Yakıtın iç enerjisinden dolayı bunlara denir. ısı motorları (ısı motorları). Bir ısı motorunun çalışması için aşağıdaki bileşenler gereklidir: 1) daha yüksek sıcaklık seviyesi t1 olan bir ısı kaynağı, 2) daha düşük sıcaklık seviyesi t2 olan bir ısı kaynağı, 3) bir çalışma akışkanı. Başka bir deyişle: herhangi bir ısı makinesi (ısı makinesi) aşağıdakilerden oluşur: ısıtıcı, buzdolabı ve çalışma sıvısı .

Gibi çalışma sıvısı iyi sıkıştırıldıkları için gaz veya buhar kullanılır ve motor tipine bağlı olarak yakıt (benzin, gazyağı), su buharı vb. olabilir. Isıtıcı, çalışma akışkanına belirli bir miktarda ısı (Q1) aktarır. ve bu iç enerji nedeniyle iç enerjisi artar, mekanik iş yapılır (A), daha sonra çalışma akışkanı buzdolabına (Q2) belirli bir miktar ısı verir ve başlangıç ​​sıcaklığına kadar soğutulur. Açıklanan diyagram, motorun çalışma döngüsünü temsil eder ve geneldir; gerçek motorlarda, bir ısıtıcının ve bir buzdolabının rolü şu şekilde oynanabilir: çeşitli cihazlar. Ortam buzdolabı görevi görebilir.

Motor kısmında çalışma akışkanının enerjisi buzdolabına aktarıldığından, ısıtıcıdan aldığı enerjinin tamamının iş yapmak için kullanılmadığı açıktır. Sırasıyla, yeterlik motor (verimlilik), yapılan işin (A) ısıtıcıdan aldığı ısı miktarına (Q1) oranına eşittir:

İçten yanmalı motor (ICE)

İki tip motor vardır içten yanma(BUZ): karbüratör Ve dizel. Karbüratörlü bir motorda, çalışma karışımı (yakıt ve hava karışımı) motorun dışında hazırlanır. özel cihaz ve ondan motora girer. Dizel motorlarda yakıt karışımı motorun kendisinde hazırlanır.

ICE şunlardan oluşur: silindir , içinde hareket ettiği piston ; silindirin içinde var iki valf birinden yanıcı karışımın silindire girmesine ve diğerinden egzoz gazlarının silindirden boşaltılmasına izin verir. Piston kullanarak krank mekanizması ile bağlantı kurar krank mili pistonun öteleme hareketi ile dönmeye başlar. Silindir bir kapakla kapatılmıştır.

Döngü içten yanmalı motorun çalışması içerir dört çubuk: emme, sıkıştırma, strok, egzoz. Emme sırasında piston aşağı doğru hareket eder, silindirdeki basınç azalır ve yanıcı bir karışım (karbüratörlü motorda) veya hava (dizel motorda) valften içeri girer. Bu sırada vana kapalıdır. Yanıcı karışımın emilmesinin sonunda vana kapanır.

İkinci strok sırasında piston yukarı doğru hareket eder, valfler kapatılır ve çalışma karışımı veya hava sıkıştırılır. Aynı zamanda gaz sıcaklığı da yükselir: karbüratörlü motordaki yanıcı karışım 300-350 °C'ye kadar ısınır ve dizel motordaki hava 500-600 °C'ye kadar ısınır. Sıkıştırma strokunun sonunda karbüratörlü motorda bir kıvılcım atlar ve yanıcı karışım tutuşur. Dizel motorda yakıt silindire enjekte edilir ve ortaya çıkan karışım kendiliğinden tutuşur.

Yanıcı bir karışım yandığında gaz genleşir ve pistonu ve ona bağlı krank milini iterek mekanik iş yapar. Bu gazın soğumasına neden olur.

Piston en alt noktaya ulaştığında içindeki basınç azalacaktır. Piston yukarı doğru hareket ettiğinde valf açılır ve egzoz gazı dışarı çıkar. Bu strokun sonunda vana kapanır.

Buhar türbünü

Buhar türbünü Bıçakların monte edildiği bir şaft üzerine monte edilmiş bir disktir. Buhar bıçaklara girer. 600 °C'ye ısıtılan buhar memeye yönlendirilir ve içinde genleşir. Buhar genişlediğinde iç enerjisi, buhar jetinin yönlendirilmiş hareketinin kinetik enerjisine dönüştürülür. Memeden türbin kanatlarına bir buhar jeti gelir ve kinetik enerjisinin bir kısmını onlara aktararak türbinin dönmesine neden olur. Tipik olarak türbinler, her biri buhar enerjisinin bir kısmını aktaran birkaç diske sahiptir. Diskin dönüşü, elektrik akımı jeneratörünün bağlı olduğu bir mile iletilir.

Aynı kütledeki farklı yakıtlar yakıldığında açığa çıkarlar. farklı miktarlar sıcaklık. Örneğin doğalgazın oduna göre enerji açısından daha verimli bir yakıt olduğu iyi bilinmektedir. Bu, aynı miktarda ısı elde etmek için yakılması gereken odun kütlesinin doğal gaz kütlesinden önemli ölçüde daha fazla olması gerektiği anlamına gelir. Sonuç olarak, enerji açısından farklı yakıt türleri, adı verilen bir miktarla karakterize edilir. yakıtın özgül yanma ısısı .

Yakıtın özgül yanma ısısı - fiziksel miktar 1 kg ağırlığındaki yakıtın tamamen yanması sırasında ne kadar ısı açığa çıktığını gösterir.

Organik kökenli maddeler, yandığında belirli miktarda termal enerji açığa çıkaran yakıtları içerir. Isı üretimi karakterize edilmelidir yüksek verim ve özellikle insan sağlığına ve çevreye zararlı maddeler olmak üzere yan etkilerin bulunmaması.

Ocak kutusuna yükleme kolaylığı için ahşap malzeme 30 cm uzunluğa kadar tek tek elemanlar halinde kesilir. Kullanım verimliliğini artırmak için yakacak odun mümkün olduğu kadar kuru olmalı ve yanma işlemi nispeten yavaş olmalıdır. Birçok bakımdan meşe ve huş ağacı, ela ve dişbudak ve alıç gibi sert ağaçlardan elde edilen ahşaplar tesislerin ısıtılması için uygundur. Yüksek reçine içeriği, artan yanma hızı ve düşük kalorifik değeri nedeniyle iğne yapraklı ağaçlar bu bakımdan önemli ölçüde yetersizdirler.

Isıl değerin değerinin ahşabın yoğunluğundan etkilendiği anlaşılmalıdır.

Bu doğal malzeme tortul kayalardan elde edilen bitki kökenli.

bu formda katı yakıt karbon ve diğerlerini içerir kimyasal elementler. Malzemenin yaşına bağlı olarak türlere ayrılması vardır. Kahverengi kömür en genç tür olarak kabul edilir, bunu taşkömürü takip eder ve antrasit diğer tüm türlerden daha yaşlıdır. Yanıcı maddenin yaşı aynı zamanda genç malzemede daha fazla bulunan nem içeriğini de belirler.

Kömürün yanması sırasında çevre kirliliği meydana gelmekte ve kazan ızgaralarında cüruf oluşmakta, bu da bir miktar engel teşkil etmektedir. normal yanma. Malzemede kükürt bulunması da atmosfer için olumsuz bir faktördür, çünkü hava boşluğunda bu element sülfürik asite dönüştürülür.

Ancak tüketicilerin sağlıklarından endişe etmemesi gerekiyor. Özel müşterilerle ilgilenen bu malzemenin üreticileri, içindeki kükürt içeriğini azaltmaya çalışıyor. Kömürün ısıl değeri aynı tür içerisinde dahi farklılık gösterebilmektedir. Fark, alt türün özelliklerine, mineral içeriğine ve üretim coğrafyasına bağlıdır. Katı yakıt olarak sadece saf kömür değil aynı zamanda briketler halinde preslenmiş düşük zenginleştirilmiş kömür cürufu da bulunur.

Peletler (yakıt granülleri) oluşturulan katı yakıtlardır endüstriyel olarak odun ve bitki atıklarından: talaş, ağaç kabuğu, karton, saman.

Toz haline getirilen hammadde kurutulur ve belirli bir şekle sahip granüller halinde çıktığı bir granülatöre dökülür. Kütleye viskozite eklemek için bir bitki polimeri olan lignin kullanılır. Üretim sürecinin karmaşıklığı ve yüksek talep Peletlerin maliyetini belirleyin. Malzeme özel donanımlı kazanlarda kullanılır.

Yakıt türleri, işlendikleri malzemeye bağlı olarak belirlenir:

• her türden ağacın yuvarlak kerestesi;
• pipet;
• turba;
• ayçiçeği kabuğu.

Yakıt peletlerinin sahip olduğu avantajlar arasında aşağıdaki niteliklere dikkat etmek önemlidir:

• Çevre dostu;
• deforme olmama ve mantarlara karşı direnç;
• açık havada bile kolay saklama;
• yanmanın tekdüzeliği ve süresi;
• nispeten düşük maliyet;
• Çeşitli ısıtma cihazları için kullanım imkanı;
• için uygun granül boyutu otomatik indirmeözel donanımlı bir kazana.

Briketler

Briketler birçok yönden peletlere benzeyen katı yakıtlardır. Üretimleri için aynı malzemeler kullanılır: talaş, talaş, turba, kabuk ve saman. Üretim sürecinde ham maddeler ezilir ve sıkıştırılarak briket haline getirilir. Bu malzeme aynı zamanda çevre dostu bir yakıttır. Hatta saklamak uygundur açık havada. Bu yakıtın düzgün, düzgün ve yavaş yanması hem şöminelerde, sobalarda hem de kalorifer kazanlarında gözlemlenebilir.

Yukarıda tartışılan çevre dostu katı yakıt türleri, ısı üretimi için iyi bir alternatiftir. Yanma üzerinde olumsuz etkisi olan fosil termal enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında çevre ve ayrıca yenilenemeyen alternatif yakıtlar, belirli tüketici kategorileri için önemli olan belirgin avantajlara ve nispeten düşük maliyetlere sahiptir.

Aynı zamanda bu tür yakıtların yangın tehlikesi de çok daha yüksektir. Bu nedenle bunların depolanması ve duvarlarda yangına dayanıklı malzeme kullanılması konusunda bazı güvenlik tedbirlerinin alınması gerekmektedir.

Sıvı ve gaz yakıtlar

Sıvı ve gaz halindeki yanıcı maddelerde ise durum şu şekildedir.

özgül yanma ısısı - özısı— Petrol ve gaz endüstrisi konuları Eş anlamlılar spesifik ısı kapasitesi EN spesifik ısı ...

1 kg yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı. Yakıtın özgül yanma ısısı deneysel olarak belirlenir ve en önemli özellik yakıt. Ayrıca bakınız: Yakıt Finans Sözlüğü Finans... Finansal Sözlük

turbanın bomba ile yanma özgül ısısı- Sülfürik ve çözünme ısısı dikkate alınarak turbanın daha yüksek yanma ısısı nitrik asitler. [GOST 21123 85] Bir bomba için turbanın kabul edilemez, tavsiye edilmeyen kalorifik değeri Konular turba Genel terimler turbanın özellikleri TR ... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

özgül yanma ısısı (yakıt)- 3.1.19 özgül yanma ısısı (yakıt): Düzenlenmiş yakıt yanma koşulları altında açığa çıkan toplam enerji miktarı. Kaynak …

Turbanın bomba ile yanmasının özgül ısısı- 122. Turbanın bombayla yanmanın özgül ısısı Suda sülfürik ve nitrik asitlerin oluşum ve çözünme ısısı dikkate alınarak turbanın daha yüksek yanma ısısı Kaynak: GOST 21123 85: Turba. Terimler ve tanımlar orijinal belge... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

yakıtın özgül yanma ısısı- 35 Yakıtın özgül yanma ısısı: Belirtilen yakıt yanma koşullarında açığa çıkan toplam enerji miktarıdır. Kaynak: GOST R 53905 2010: Enerji tasarrufu. Terimler ve tanımlar orijinal belge... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

Bu, kütlenin tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır (katı maddeler ve sıvı maddeler) veya bir maddenin hacimsel (gaz halindeki) birimleri. Joule veya kalori cinsinden ölçülür. Birim kütle veya yakıt hacmi başına yanma ısısı, ... ... Vikipedi

Modern ansiklopedi

Yanma ısısı- (yanma ısısı, kalori içeriği), yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı. Spesifik yanma ısıları, hacimsel ısılar vb. vardır. Örneğin, kömürün spesifik yanma ısısı 28 34 MJ/kg, benzin ise yaklaşık 44 MJ/kg'dır; hacimsel... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Yakıtın özgül yanma ısısı- Bir yakıtın özgül yanma ısısı: Belirli yanma koşulları altında açığa çıkan toplam enerji miktarı...

Farklı yakıt türleri (katı, sıvı ve gaz) genel ve spesifik özelliklerle karakterize edilir. İLE Genel Özellikler yakıtlar spesifik yanma ısısını ve nemi içerir; spesifik olanlar ise kül içeriğini, kükürt içeriğini (kükürt içeriği), yoğunluğu, viskoziteyi ve diğer özellikleri içerir.

Yakıtın özgül yanma ısısı, \(1\) kg katı veya sıvı yakıt veya \(1\) m³ gazlı yakıt.

Bir yakıtın enerji değeri öncelikle özgül yanma ısısıyla belirlenir.

Yanma özgül ısısı \(q\) harfiyle gösterilir. Birim özısı yanma katı ve sıvı yakıtlar için \(1\) J/kg, gaz yakıtlar için ise \(1\) J/m³'tür.

Yanma özgül ısısı oldukça karmaşık yöntemler kullanılarak deneysel olarak belirlenir.

Tablo 2. Bazı yakıt türlerinin özgül yanma ısısı.

Katı yakıt

Sıvı yakıt

Gazlı yakıt

(Normal koşullar altında)

Bu tablodan hidrojenin özgül yanma ısısının en yüksek olduğu, \(120\) MJ/m³'e eşit olduğu açıktır. Bu, \(1\) m³ hacimli hidrojenin tamamen yanması ile \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J enerji açığa çıktığı anlamına gelir.

Hidrojen yüksek enerjili yakıtlardan biridir. Ek olarak, hidrojen yanma ürünü, yanma ürünlerinin karbondioksit ve karbon monoksit, kül ve fırın cürufu olduğu diğer yakıt türlerinden farklı olarak sıradan sudur. Bu da hidrojeni en çevre dostu yakıt haline getiriyor.

Ancak hidrojen gazı patlayıcıdır. Ayrıca aynı sıcaklık ve basınçtaki diğer gazlara göre en düşük yoğunluğa sahip olması hidrojenin sıvılaştırılmasında ve taşınmasında zorluklar yaratmaktadır.

\(m\) kg katı veya sıvı yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan toplam ısı miktarı \(Q\) aşağıdaki formülle hesaplanır:

Gaz yakıtın \(V\) m³'ünün tamamen yanması sırasında açığa çıkan toplam ısı \(Q\) miktarı aşağıdaki formülle hesaplanır:

Yakıtın nemi (nem içeriği), nemin buharlaşması için ısı tüketimi arttıkça ve yanma ürünlerinin hacmi arttıkça (su buharının varlığı nedeniyle) kalorifik değerini azaltır.
Kül içeriği, yakıtın içerdiği minerallerin yanması sırasında oluşan kül miktarıdır. Yakıtta bulunan mineral maddeler, yanıcı bileşenlerin içeriği azaldığından (ana sebep) ve mineral kütlesinin ısıtılması ve eritilmesi için ısı tüketiminin artmasından dolayı kalorifik değerini azaltır.
Kükürt içeriği (kükürt içeriği), yakıttaki olumsuz bir faktörü ifade eder, çünkü yanması, atmosferi kirleten ve metali yok eden kükürt dioksit gazları üretir. Ayrıca yakıtın içerdiği kükürt kısmen eritilmiş metal ve kaynaklı cam eriyiğine geçerek kalitesini düşürür. Örneğin kristal, optik ve diğer camları eritmek için kükürt içeren yakıt kullanamazsınız çünkü kükürt camın optik özelliklerini ve rengini önemli ölçüde azaltır.

Herhangi bir yakıt, yandığında joule veya kalori cinsinden ölçülen ısı (enerji) açığa çıkarır (4,3 J = 1 cal). Uygulamada, yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarını ölçmek için kalorimetreler - karmaşık laboratuvar cihazları kullanıyorlar. Yanma ısısına kalorifik değer de denir.

Yanan yakıttan elde edilen ısı miktarı sadece yakıtın içeriğine bağlı değildir. kalorifik değer, ama aynı zamanda kitleden.

Maddeleri yanma sırasında açığa çıkan enerji miktarına göre karşılaştırmak için özgül yanma ısısının değeri daha uygundur. Bir kilogram (kütle özgül yanma ısısı) veya bir litre, metreküp (hacim özgül yanma ısısı) yakıtın yanması sırasında üretilen ısı miktarını gösterir.

SI sisteminde kabul edilen yakıtın özgül yanma ısısı birimleri kcal/kg, MJ/kg, kcal/m³, MJ/m³ ve bunların türevleridir.

Bir yakıtın enerji değeri tam olarak özgül yanma ısısının değeri ile belirlenir. Yakıtın yanması sırasında oluşan ısı miktarı, kütlesi ve özgül yanma ısısı arasındaki ilişki basit bir formülle ifade edilir:

S = qm burada Q, J cinsinden ısı miktarıdır, q, J/kg cinsinden yanmanın özgül ısısıdır, m, kg cinsinden maddenin kütlesidir.

Tüm yakıt türleri ve çoğu yanıcı madde için, spesifik yanma ısısının değerleri uzun süredir belirlenmiş ve yakıtın veya diğer malzemelerin yanması sırasında açığa çıkan ısıyı hesaplarken uzmanlar tarafından kullanılan tablolar halinde derlenmiştir. Farklı yataklardan çıkarılan benzer yanıcı maddelerin farklı kalorifik değerleri veya biraz farklı ölçüm teknikleri ile açık bir şekilde açıklanan, farklı tablolarda hafif farklılıklar olabilir.

Kömür, katı yakıtlar arasında en yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir - 27 MJ/kg (antrasit - 28 MJ/kg). Benzer göstergelere sahip odun kömürü(27MJ/kg). Kahverengi kömürün kalorifik değeri çok daha düşüktür - 13 MJ/kg. Ek olarak, genellikle buharlaştığında toplam yanma ısısının değerini azaltan çok fazla nem (% 60'a kadar) içerir.

Turba 14-17 MJ/kg ısıyla yanar (durumuna bağlı olarak - ufalanmış, preslenmiş, briket). %20 neme kadar kurutulan yakacak odun 8 ila 15 MJ/kg salınımı yapar. Aynı zamanda kavak ve huş ağacından alınan enerji miktarı neredeyse iki kat değişebilir. Yaklaşık olarak aynı göstergeler peletler tarafından verilmektedir. farklı malzemeler- 14 ila 18 MJ/kg arası.

Katılardan çok daha az, özgül yanma ısısı bakımından farklılık gösterirler sıvı türleri yakıt. Böylece, dizel yakıtın özgül yanma ısısı 43 MJ/l, benzin - 44 MJ/l, gazyağı - 43,5 MJ/l, akaryakıt - 40,6 MJ/l'dir.

Doğal gazın özgül yanma ısısı 33,5 MJ/m³, propan ise 45 MJ/m³'tür. Enerji açısından en yoğun gaz yakıt hidrojen gazıdır (120 MJ/m³). Yakıt olarak kullanılması oldukça ümit vericidir ancak henüz bulunamamıştır. optimum seçenekler depolanması ve taşınması.

Farklı yakıt türlerinin enerji yoğunluğunun karşılaştırılması

Ana katı, sıvı ve gaz yakıt türlerinin enerji değeri karşılaştırıldığında, bir litre benzin veya dizel yakıtın 1,3 m³ doğal gaza, bir kilogram kömür - 0,8 m³ gaza, bir kg gaza karşılık geldiği tespit edilebilir. yakacak odun - 0,4 m³ gaz.

Bir yakıtın yanma ısısı en önemli gösterge etkililik, ancak insan faaliyeti alanlarındaki dağılımının genişliği şunlara bağlıdır: Tekniksel kabiliyetler ve ekonomik kullanım göstergeleri.