Принцип действия тепловой машины. Коэффициент полезного действия тепловых машин.
Примеры тепловых двигателей. Влияние тепловых машин на окружающую среду и
способы уменьшения их вредного воздействия
|
Большая часть двигателей на
Земле - это тепловые двигатели.
Устройства, превращающие энергию топлива в механическую энергию, называются тепловыми двигателями. Любой тепловой двигатель
(паровые и газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания) состоит из трех
основных элементов: рабочего тела
(это газ), которое совершает работу в двигателе; нагревателя, от которого рабочее тело получает энергию,
часть которой затем идет на совершение работы; холодильника, которым является атмосфера или специальные
устройства (см. рис.). Ни один тепловой
двигатель не может работать при одинаковой температуре его рабочего тела и
окружающей среды. Обязательно температура нагревателя больше температуры
холодильника. При совершении работы тепловыми двигателями происходит передача
теплоты от более горячих тел к более холодным. Рабочее тело двигателя получает
количество теплоты QН от нагревателя, совершает работу A' и передает
холодильнику количество теплоты QХ. В соответствии с законом сохранения энергии А' <
QН - QХ. В
случае равенства речь идет об идеальном двигателе, в котором нет потерь
энергии. Отношение работы к энергии, которое получило рабочее тело от
нагревателя, называют коэффициентом
полезного действия (КПД) h = ==; h < 1, так как QХ¹0.Паровая или газовая турбина, двигатель внутреннего
сгорания, реактивный двигатель работают на базе ископаемого топлива. В процессе
работы многочисленных тепловых машин возникают тепловые потери, которые в конечном
счете приводят к повышению внутренней энергии атмосферы, т. е. к повышению ее
температуры. Это может привести к таянию ледников и катастрофическому повышению
уровня Мирового океана, а вместе с тем к глобальному изменению природных
условий. При работе тепловых установок и двигателей в атмосферу выбрасываются
вредные для человека, животных и растений оксиды азота, углерода и серы. С
вредными последствиями работы тепловых машин можно бороться путем повышения
КПД, их регулировки и создания новых двигателей, не выбрасывающих вредные вещества
с отработанными газами. |