Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Теплоэнергетика

их газов, получаемых от сгорания топлива, переходит в
механическую энергию за счет фазового перехода материала ротора из
магнитного состояния в немагнитное и обратно. Двигатель может иметь
коэффициент полезного действия выше, чем у двигателей внутреннего сгорания
и для своей работы может даже использовать низкотемпературные газы (порядка
100 град. С), которые другие двигатели не могут использовать совсем или
использовать с меньшей эффективностью.
Используя горячие газы, полученные сжиганием жидкого или газообразного
топлива, предложенный двигатель может заменять двигатели внутреннего
сгорания. Однако новый двигатель гораздо проще по конструкции и работает
без шума, что является его большим достоинством.
Новый двигатель может также работать используя горячие газы, являющиеся
отходами при работе различных высокотемпературных агрегатов:
металлургических печей, котельных установок и т.п.
Рассматриваемый ниже двигатель с внешним подводом теплоты предназначен для
утилизации тепловой энергии горячих газов, являющихся отходами различных
производств и процессов. Извлеченное тепло двигатель превращает в
механическую работу, которая с помощью электрогенератора может быть
превращена в электроэнергию. В современном производстве тепловых отходов в
виде газов горячих очень много. Это горячие газы, выходящие из
металлургических печей, котельных установок разного рода, газы в трубах
систем отопления.
Наиболее перспективным применением двигателя является использование его в
частных домах в районах с холодным климатом (Север РФ, Сибирь, Аляска,
Канадский Север, Скандинавия). В этом случае тепло отходящих газов системы
отопления будет использовано для обеспечения дома электроэнергией.
Двигатель также может приводить в движение насос для подачи в дом воды из
реки.
Рассматриваемый двигатель разработан в Екатеринбурге Конюховым Дмитрием
Леонидовичем  и не имеет зарубежных аналогов.



                     Термодинамика теплового двигателя.

В настоящий момент для двигателей с внешним подводом теплоты наиболее
известен термодинамический цикл Стирлинга, состоящий из двух изотерм и двух
изохор. Но возможно применение и других термодинамических циклов в подобных
двигателях.
Рассмотрим идеальный термодинамический цикл с изотермическим сжатием и
адиабатическим расширением некого гипотетического двигателя. На рис. 1
приведен такой идеальный термодинамический цикл, показанный в pV
координатах.
                                  [pic]

Рис. 1. Идеальный термодинамический цикл


В цикле принят изохорический процесс подвода теплоты так как, его
термический КПД больше изобарического. Для упрощения расчетов,
изохорический процесс 2–3 показан прямой линией.



Термический КПД цикла по pV-диаграмме рис. 2 :
где:

P - степень повышения давления;

Q – показатель адиабаты;

T – степень сжатия.

Как видно из формулы (1) термический КПД такого цикла зависит от отношения
температур холодильника и нагревателя. Например, при T3 = 1173K; T1 = 337K;
? = 6,5; ? = 1,6 и ? = 3,5 термический КПД цикла составит 0,55. Что, при
прочих равных условиях, сопоставимо с термическим КПД цикла Стирлинга. Но в
реальном двигателе добиться, чтобы он работал по такому циклу конечно
трудно, поэтому обобщенный термодинамический цикл реального двигателя будет
выглядеть так, как показано на рис. 2.
                                     [pic]
Рис. 2. Реальный термодинамический цикл



                              Работа двигателя.

Для объяснения принципа работы ДВПТ по циклу с изохорическим сжатием и
адиабатическим расширением воспользуемся рис. 3.


[pic]
                    Рис. 3. Принцип работы ДВПТ



Такт впуска (рис. 3а).
В верхней мертвой точке (ВМТ) открывается клапан расположенный в поршне и
при движении поршня к нижней мертвой точке (НМТ) рабочее тело, с давлением
p1 и температурой T1, поступает в цилиндр. В НМТ клапан в поршне
закрывается.

Такт сжатия (рис. 3б).
При движении поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) происходит сжатие
рабочего тела, при этом выделяющаяся в процессе сжатия теплота Q1 (см. рис.
1) рассеивается в окружающей среде, вследствие этого температура стенки
цилиндра, а, следовательно, и температура рабочего тела поддерживается
постоянной и равной T1. Давление рабочего тела возрастает и достигает
значения p2.

Такт расширения (рис. 3в).
В процессе нагревания теплота через стенку цилиндра передается рабочему
телу. При мгновенном подводе теплоты Q2 к рабочему телу давление и
температура в цилиндре возрастают, соответственно до p3 и T3. Рабочее тело
воздействует на поршень и перемещает его к НМТ. В процессе адиабатного
расширения рабочее тело производит полезную работу, а давление и
температура уменьшаются до p1 и T1.

Такт выпуска (рис. 3г).
При движении поршня к ВМТ в цилиндре открывается клапан и через него
осуществляется выпуск рабочего тела из цилиндра, с давлением p1 и
температурой T1. В НМТ клапан в цилиндре закрывается.

Цикл замыкается.



                              Схема двигателя.
              [pic]

                        Рис. 4. Схема работы ДВПТ



В двигателе такты сжатия и расширения осуществляются в разных цилиндрах,
соответственно компрессионном 1 и расширительном 2. Цилиндры 1 и 2 связаны
между собой через компрессионную 3 и расширительную 4 магистрали. В
компрессионной магистрали 3 находится охладитель 5, а в расширительной
магистрали 4 находится нагреватель 6. Компрессионная магистраль 3
подключена к компрессионному цилиндру 1 через выпускной клапан 7, а к
расширительному цилиндру 2 через впускной клапан 8. Расширительная
магистраль 4 подключена к расширительному цилиндру 2 через выпускной клапан
9, а к компрессионному цилиндру 1 через впускной клапан 10. Поршни 11 и 12
цилиндров 1 и 2 связаны с валом двигателя 13 через механизм преобразования
движения 14.



                 Экологические проблемы тепловой энергетики.

    За  счет  сжигания  топлива  (включая  дрова  и  другие  биоресурсы)  в
настоящее время производится около 90%  энергии.  Доля  тепловых  источников
уменьшается до 80-85% в производстве электроэнергии. При этом в  промышленно
развитых  странах  нефть  и  нефтепродукты  используются  в   основном   для
обеспечения нужд транспорта. Например, в США (данные  на  1995 г.)  нефть  в
общем энергобалансе  страны  составляла  44%,а  в  получении  электроэнергии
-только 3%. Для угля характерна противоположная закономерность:  при  22%  в
общем энергобалансе он является основным в получении  электроэнергии  |52%).
В Китае доля угля в получении электроэнергии близка к 75%, в то же  время  в
России преобладающим источником получения электроэнергии является  природный
газ (около 40%), а на долю угля приходится только  18%  получаемой  энергии,
доля нефти не превышает 10%.
    В мировом  масштабе  гидроресурсы  обеспечивают  получение  около  5-6%
электроэнергии  (в  России   20,5%),   атомная   энергетика,   дает   17-18%
электроэнергии. В России ее доля близка к 12%, а в ряде стран  она  является
преобладающей в энергетическом балансе (Франция - 74%, Бельгия -61%,  Швеция
- 45%).
    Сжигание топлива - не только основной источник энергии, но и  важнейший
поставщик  в  среду  загрязняющих   веществ.   Тепловые   электростанции   в
наибольшей степени  «ответственны»  за  усиливающийся  парниковый  эффект  и
выпадение  кислотных  осадков.  Они,  вместе  с  транспортом,  поставляют  в
атмосферу основную долю техногенного  углерода  (в  основном  в  виде  СО2),
около 50% двуокиси серы, 35% - окислов  азота  и  около  35%  пыли.  Имеются
данные, что тепловые электростанции в  2-4  раза  сильнее  загрязняют  среду
радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.
    В  выбросах  ТЭС  содержится  значительное  количество  металлов  и  их
соединений. При  пересчете  на  смертельные  дозы  в  годовых  выбросах  ТЭС
мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его  соединений  свыше  100  млн.
доз, железа-400 млн. доз,  магния  -1,5  млн.  доз.  Летальный  эффект  этих
загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в  организмы  в
незначительных количествах. Это,  однако,  не  исключает  их  отрицательного
влияния через воду, почвы и другие звенья экосистем.
    Можно считать, что тепловая энергетика оказывает отрицательное  влияние
практически на все элементы среды, а также на человека, другие  организмы  и
их сообщества. В обобщенном виде эти воздействия представлены в таблице.



|Технол|Влияние на элементы среды и биоту                     |Примеры цепных  |
|огичес|                                                      |реакций         |
|кий   |                                                      |                |
|процес|                                                      |                |
|с     |                                                      |                |
|      |воздух |почвы и    |воды         |экосистемы и      |                |
|      |       |грунты     |             |человека          |                |
|1     |2      |3          |4            |5                 |6               |
|Добыча|Углевод|Повреждение|Загрязнение  |Разрушение и      |Загрязнение     |
|топлив|о-родно|или        |нефтью в     |повреждение       |почв->          |
|а:    |е      |уничтожение|результате   |экосистем в местах|загрязнение вод |
|-жидко|загрязн|почв при   |утечек,      |добычи и при      |нефтью и        |
|е     |ение   |разведке и |особенно при |обустройстве      |химреагентами ->|
|(нефть|при    |добыче     |авариях и    |месторождений(доро|гибель планктона|
|) и в |испарен|топлива,   |добычах со   |ги, линии         |и других групп  |
|виде  |ии и   |передвижени|дна водоемов,|электропередач,   |организмов ->   |
|газа  |утечках|ях         |загрязнение  |водопроводы и     |снижение        |
|      |       |транспорта |технологическ|т.п.), загрязнение|рыбопродукгивнос
12345
скачать работу

Теплоэнергетика

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы

Ежедневно актуальные новости страны на удобном вебсайте atinform.com.

ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ