Ефект на топлинните машини върху околната среда

студент, отдел на педагогически умения

Южносахалинск, Сахалин държавен университет педагогически институт, Южносахалинск

Топлинни машини освободи хората от тежък физически труд, те вършат работата на стотици и хиляди пъти по-голяма от тази, която би отговаряла на хората без коли. Повечето от двигателите в света - двигател с вътрешно горене.

Dvigatel- топлинен двигател, в който топлинната енергия се преобразува в механична работа [2, стр. 477]. След това, механичната енергия могат да бъдат превърнати в други видове energiy- термични, електрически, радиация. Работа на топлина двигателя е предмет на законите на термодинамиката.

Можем да си представим следната класификация на видове топлинни двигатели: топлинни двигатели се разделят на двигатели с вътрешно горене (ДВГ), които от своя страна са разделени на дизелово гориво (гориво смес, образувана в цилиндрите на двигателя) и карбуратора (горими смес произведени в карбуратора, където той се смесва гориво с въздух, и след това тази смес се подава в цилиндъра на двигателя); часовникови двигатели (парни двигатели); турбина неделими от газ и пара [1, стр. 120].

Топлина двигатели се използват в топлоелектрическите централи, където те управляват ротори на електрически ток генератори, както и на всички ядрени централи за производство на пара на висока температура. На всички основни видове съвременни автомобили се използват предимно топлинните двигатели: двигатели на автомобили-бутални с вътрешно горене, vodnom- на двигатели с вътрешно горене и парни турбини, върху zheleznodorozhnom- локомотиви с дизелови агрегати, в авиацията - бутало, турбовитлов и реактивни двигатели.

Трябва да се отбележи, че различни топлинни двигатели показва разлика в структурата и принципите на превръщане на енергия; но общо за всички термични машини е, че те повишават тяхната вътрешна енергия поради изгаряне на гориво, последвано от превръщане на вътрешната енергия в механична енергия.

Всеки газ, който се разширява, извършва работа:

-DU редукция вътрешната енергия на газа в резултат на експанзията

Тъй като процесите в природата са необратими (както е видно IIzakon TD), че никога не може да се случи еквивалентно преобразуване на вътрешния енергиен на горивото в работата: част от вътрешната енергия отива в отопление на машинни части, за да се преодолее триенето във възлите в дисперсията в околната среда. В тази връзка, можем да си представим на общия принцип на работа на всички топлинни двигатели: горивото се изгаря в нагревателя и предава на работното тяло брой teplaQ1. Газът се нагрява, разширява и извършва полезна работа А '= Q1-Q2.

Работната течност не може да даде цялата си вътрешна енергия за извършване на работа, като част от тази енергия се прехвърля Q2 неизбежно охладител с изпускателна парни или изгорели газове. Работният флуид (газ) се охлажда и се свива. Двигателния цикъл се повтаря: работният флуид получава изгаряне на горивото топлина количество Q1. извършва работа А "и предава хладилник количеството топлина Q2

По този начин, двигател с вътрешно горене, работещи цикли. В резултат на работата на цикъла на работния флуид, се връща в първоначалното състояние, тя получава на вътрешната енергия на първоначалната стойност. Следователно, промяната на цикъл на вътрешната енергия на работния флуид началото нула: DU = 0

Основната характеристика на топлинния двигател е неговата ефективност (COP).

Чрез термична ефективност е операция съотношение двигател извършено работна течност към енергията, която се разпределя от пълното изгаряне на горивото [2, стр. 69]. Ефективност показва каква част Q1 на енергия се консумира гориво за извършване на полезна работа A двигател ".

От А "

Съвременните термични машини имат следните значения ефективността [2, стр. 69]:

Парна турбина з = 30 - 40%;
DVSh = 30 - 35%
Дизел dvigatelih = 35-42%

Двигателят на топлина е по-ефективно по-висока е температурата на нагревателя и под температурата на хладилника. Повишаване на температурата на нагревателя може да бъде, но е необходимо да се помисли за устойчивост на топлина, устойчивост на топлина, еластични свойства на твърди частици, които съставляват нагревателя. Температурата на хладилника не може да бъде много по-ниска от температурата на околната среда. Следователно, може да се увеличи ефективността чрез намаляване на триене части на загубата на двигателя, гориво поради непълна ефективност на изгаряне и др Увеличете -. Важна техническа и екологичен проблем.

ICE-най-често срещаният тип на топлинните машини. Двигателят с вътрешно горене, монтирани на повечето превозни средства. Горивото се изгаря в него в един цилиндър в рамките на самия двигател (откъдето идва и името). ICE серия за гориво (бензин, масло, керосин) или газ за гориво (втечнен нефтен газ, природен газ, водород, биогаз).

През 1860 г. френският инженер Леноар построен първият двигател с вътрешно горене, но това е далеч от съвършенство. Нейната ефективност не надвишава 3% [2, стр. 131].

През 1862 г. френският изобретател Beau де Rochas предложен четиритактов двигател с вътрешно горене в цикъла на изпитване: прием, компресиране, работен ход освободи обработен газ. Тя е тази модификация на двигателя с вътрешно горене е най-популярната [2, стр. 69].

През 1878 г. Германската изобретател конструира първия четиритактов Ото газов двигател с вътрешно горене [4. 121].

През 1886 г., немски инженер Daimler вграден двигател с вътрешно горене бензин, когато горивната смес се изпитва: бензин пара и въздух [4, стр. 112].

Въпреки факта, че двигателят с вътрешно горене проектира много екшън, но принципът е един и същ.

изгарянето на вътрешния двигател цилиндър настъпва периодично взривно смес (на въздух и бензинови изпарения). По време на горенето на горивния смес образуват газове, температура и налягане са много високи. Разширяване газове бутане бутало и колянов вал на двигателя, като по този начин извършване на механична работа.

Когато газове се охлажда, така че част от вътрешната си енергия се преобразува в механична енергия се предава на буталото съединителен прът и колянови през него и носител. Един работен цикъл на двигателя се случва в 4-тактов цикъл или 4. Затова тези двигатели са наречени на четиритактов.

Превозните средства, най-често използваните четиритактов двигател. Благодарение на системата за запалване в часовника на двигателя с четири цилиндъра при всеки цикъл един цилиндрови оръдия инсулт. Това позволява на енергията на доставка колянов вал често и равномерно. В съвременните машини, коляновия вал може да направи 3000-8000 оборота в минута.

Има и осем цилиндров двигател с вътрешно горене [3, стр. 512]. Тези двигатели са с по-голяма мощност.

По време на работа, може да се отбележи, както предимства, така и недостатъци на двигателя с вътрешно горене.

Предимствата на бутален двигател с вътрешно горене, който осигурява широкото му приложение, са: гъвкавост (комбинация с различни потребители), ниска цена, компактност, ниско тегло, бърз старт, multifuel, всички те допринасят за икономическото развитие, тя създава благоприятни условия за човека [3, , 412].

Въпреки това, двигатели с вътрешно горене имат редица значителни недостатъци, които включват: високи нива на шум по време на работа, токсичността на отработените газове, ниска ефективност, което допринася за замърсяване на въздуха, температурата се повишава на околната среда, изчерпването на природните ресурси [3, стр. 312].

Количеството на вредни вещества, освободени в атмосферата, като част от отработените газове зависи от общото състояние на механична автомобили и по-специално на двигателя - най-голям източник на замърсяване [5, стр. 269].

Автомобилни газове са смес, състояща се от 1 000-1 200 отделни компоненти, между които са нетоксични: N, О, водна пара, СО; Токсичен: С окис, въглеводороди, oksidyN, алдехиди, сажди, бензопирен, водещо съединение, формалдехид, бензен, и много други компоненти [6, стр. 270].

Основният компонент на изгорели газове от двигатели с вътрешно горене (с изключение на шум) - въглероден оксид (СО) - вредни за човека, животните, причинява отравяне на различна степен в зависимост от концентрацията. Тя доказа, че автомобилният транспорт в света е един от основните замърсители на въздуха. Средната колата излъчва годишно [7, стр. 259]:

135 кг въглероден окис (СО);
25 кг на азотни оксиди (NO, NO2);
200 кг въглеводород (безцветно двойка);
От 7 до 10кг бензопирен;
4 кг на серен диоксид (SO2)
5-8 кг гумен прах;
5 вида тежки метали: олово (Pb), kadly (CD), vadany (V),-берилий (Ве), хром (Cr).

Всички атмосферния въздух замърсяващо вещество в по-голяма или по-малка степен, има отрицателно въздействие върху човешкото здраве. Тези вещества навлизат в организма главно чрез дихателната система. Респираторни пряко засегнати от замърсяване, тъй като около 50% от радиуса на частиците от 0.01-0.1 микрона, който прониква в белите дробове, са депозирани в него.

В някои случаи на въздействието на един от тях zagryaznyayuschihveschestv в комбинация с друга да доведе до по-сериозни здравословни проблеми, от тази на всеки един от тях поотделно. Той играе важна роля по време на експозиция.

Дайте примери за вредни вещества върху човешкото тяло.

Въглероден моноксид (СО)

Влошаване на зрителна острота, както и способността да се оцени продължителността на интервали от време;
Нарушение на някои психомоторни функции на мозъка (при съдържание от 2-3%);
Промени в дейността на сърцето и белите дробове (със съдържанието на повече от 5%);
Главоболие, сънливост, спазъм, респираторни заболявания и смъртност (при съдържание на 10-80%) [8, стр. 175].

Серен диоксид и серен диоксид (SO2 и SO3) води до затруднено дишане и белодробни заболявания, засягащи човешки дихателната система, което води до кашлица, болка в гърдите [9, стр. 185].

Азотни оксиди (NO, NO2).

Азотни оксиди са силно дразнещи и причиняват възпаление на очите, и в комбинация с озон дразнят носните пътища водят до спазъм на гърдите, и при високи концентрации (повече от 4,3 мг / m3) причина кашлица, дразнене на дихателните пътища.

При вдишване на азотен оксид в респираторния тракт се смесва с вода за образуване на азотна киселина и азотна киселина. 10 пъти по-опасен от СО към тялото.

Работата на топлинните машини да има отрицателно въздействие върху околната среда, което води до редица проблеми на околната среда:

При работа на двигателя с вътрешно горене за бензин изгаряне на 1 кг се изисква 2,5 кг на кислород, който е взет от атмосферата. Резултатът е намаляване на кислорода във въздуха.
Увеличаването на СО2 в атмосферата води до парниковия ефект.
Замърсяване на атмосферата на азотни и серни оксиди води до образуването на киселинен дъжд.
Водещ замърсяване води до отравяне на почвата, водата и атмосферата.
Когато двигателите на топлоенергията (ICE) замърсяване на подпочвените води се случва на отработени масла, което води до проблема с прясна вода.
Огромният консумацията на гориво за термични машини води до намаляване на изчерпаемите природни ресурси (петрол, газ).
Производство, транспортиране и преработка на петролни продукти е налице замърсяване на биосферата, което води до проблема на световните океани.
Увеличение в атмосферата на азотни окиси, образувани при полет свръхзвуков самолети и ракети при висока надморска височина, разрушава озоновия слой, който предпазва земята от вредните ултравиолетови слънчева радиация.

С цел да се намалят емисиите и да се намали отрицателното им въздействие върху биосферата трябва да вземат комплексни мерки, за да помогне да се избегне negotivno въздействие върху околната среда [10, стр. 195]. Един от основните източници на замърсяване са все повече се превръща превозни средства. За съжаление, човечеството не може да се откаже от използването на топлинните машини.

Къде е изхода? За да прекарате един порядък по-малко гориво, това е, за да се намали консумацията на енергия, е необходимо да се повиши ефективността на двигателя. Борбата срещу негативните ефекти от употребата на топлинните машини е да се повиши ефективността на използването на енергия и преминаване към енергоспестяващи технологии.

Погрешно е да се каже, че за глобалния проблем с използването на топлинни двигатели на околната среда не може да бъде решен. Все по-голям брой електрически измествам конвенционален влак; стават популярни автомобили на батерии; промишлеността в енергийно ефективни технологии са въведени.

Надяваме се, че ще има еко-приятелски самолети и ракетни двигатели. Правителствата на много страни се осъществяват от международна програма опазване на околната среда от замърсяване, причинено от биосферата.

Екологичното проблема с използването на топлинните машини е, че емисиите на топлинна енергия неминуемо ще доведе до нагряване на околните предмети, включително и в атмосферата. Учените се борят с проблема за топенето на ледниците и покачването на морското равнище, като се предполага основен фактор за влиянието на човешката дейност. Промени в природата ще доведе до промяна в условията на нашия живот, но въпреки това всяка година се увеличава енергийните потребление.