Оглавление
Введение 2
1.1 Карно цикл 3
1.2 Паровая машина 5
1.3 Паровая турбина 14
Конденсационные паровые турбины 14
Теплофикационные паровые турбины 16
Паровые турбины специального назначения 18
Паровые турбины - преимущества 19
Паровые турбины - недостатки 19
1.4 Тепловые машины и транспорт 23
1.5 Двигатель внутреннего сгорания 23
1.7 Газовая турбина 33
Глава II. Тепловые машины и охрана окружающей среды 35
2.1 Тепловые машины и охрана окружающей среды 35
Заключение 46
Введение
С давних времён человек хотел освободиться от физических усилий или облегчить их при перемещении чего-либо, располагать большей силой, быстротой.
Создавались сказания о коврах самолётах, семимильных сапогах и волшебниках, переносящих человека за тридевять земель мановением жезла. Таская тяжести, люди изобрели тележки, ведь катить легче. Потом они приспособили животных – волов, оленей, собак, больше всего лошадей. Так появились повозки, экипажи. В экипажах люди стремились к комфорту, всё более совершенствуя их.
Стремление людей увеличить скорость ускоряло и смену событий в истории развития транспорта. Из греческого «аутос» – «сам» и латинского «мобилис» – «подвижный» в европейских языках сложилось прилагательное «самодвижущийся», буквально «авто – мобильный».
Оно относилось к часам, куклам-автоматам, ко всяким механизмам, в общем, ко всему, что служило как бы дополнением «продолжением», «усовершенствованием» человека. В ХVIII веке попробовали заменить живую силу силой пара и применяли к безрельсовым повозкам термин «автомобиль».
Почему же счёт возраста автомобиля ведут от первых «бензиномобилей» с двигателем внутреннего сгорания, изобретённых и построенных в 1885-1886 годах? Как бы забыв о паровых и аккумуляторных (электрических) экипажах. Дело в том, что ДВС произвёл подлинный переворот в транспортной технике. В течение длительного времени он оказался наиболее отвечающим идее автомобиля и потому надолго сохранил своё главенствующее положение. Доля автомобилей с ДВС составляет на сегодня более 99,9% мирового автомобильного транспорта.
Глава I. Карно цикл. Тепловые машины. История создания и современность
1.1 Карно цикл
Карно цикл, обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту). Карно цикл состоит из последовательно чередующихся двух изотермических и двух адиабатных процессов. Впервые рассмотрен французским учёным Карно (1824) как идеальный рабочий цикл теплового двигателя. Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом двигателя определённого количества теплоты от более нагретого тела (нагревателя) к менее нагретому (холодильнику).
Карно цикл осуществляется следующим образом: рабочее тело (например, пар в цилиндре под поршнем) при температуре Т1 приводится в соприкосновение с нагревателем, имеющим постоянную температуру T1, и изотермически получает от него количество теплоты dQ1 (при этом пар расширяется и совершает работу). На рис. 1 этот процесс изображен отрезком изотермы AB. Затем рабочее тело, расширяясь адиабатически (по адиабате BC), охлаждается до температуры T2. При этой температуре, сжимаясь изотермически (отрезок CD), рабочее тело отдаёт количество теплоты dQ2 холодильнику с температурой T2. Завершается Карно цикл адиабатным процессом (DA на рис. 1), возвращающим рабочее тело в исходное термодинамическое состояние. При постоянной разности температур (T1 — T2) между нагревателем и холодильником рабочее тело совершает за один Карно цикл работу
Эта работа численно равна площади ABCD (рис. 1), ограниченной отрезками изотерм и адиабат, образующих цикл карно.
Цикл карно обратим, и его можно осуществить в обратной последовательности (в направлении ADCBA). При этом количество теплоты dQ2 отбирается у холодильника и вместе с затраченной работой dА (превращенной в теплоту) передаётся нагревателю. Тепловой двигатель работает в этом режиме как идеальная холодильная машина.
Цикл карно имеет наивысший кпд µ =dA/dQ1 = (T1 — T2)/T1 среди всех возможных циклов, осуществляемых в одном и том же температурном интервале (T1 — T2). В этом смысле кпд цикла карно служит мерой эффективности по сравнению с другими рабочими циклами.
Исторически цикл карно сыграл важную роль в развитии термодинамики и теплотехники.
Рис. 1 Цикл Карно (диаграмма)
Рис. 2 Работа тепловой машины по циклу Карно (схема)