Špecifické spalné teplo paliva a horľavých materiálov. Výhrevnosť rôznych druhov paliva
V tejto lekcii sa naučíme, ako vypočítať množstvo tepla, ktoré palivo uvoľňuje počas spaľovania. Okrem toho zvážte vlastnosti paliva - špecifické spalné teplo.
Keďže celý náš život je založený na pohybe a pohyb je väčšinou založený na spaľovaní paliva, štúdium tejto témy je veľmi dôležité pre pochopenie témy „Tepelné javy“.
Po preštudovaní problematiky množstva tepla a mernej tepelnej kapacity prejdeme k úvahe množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva.
Definícia
Palivo- látka, ktorá pri niektorých procesoch (spaľovanie, jadrové reakcie) uvoľňuje teplo. Je zdrojom energie.
Palivo sa deje pevné, kvapalné a plynné(obr. 1).
Ryža. 1. Druhy paliva
- Pevné palivá sú uhlia a rašeliny.
- Kvapalné palivá sú ropa, benzín a iné ropné produkty.
- Plynné palivá zahŕňajú zemný plyn.
- Samostatne možno v poslednej dobe vyzdvihnúť veľmi bežné jadrové palivo.
Spaľovanie paliva je chemický proces, ktorý je oxidačný. Počas spaľovania sa atómy uhlíka spájajú s atómami kyslíka a vytvárajú molekuly. V dôsledku toho sa uvoľňuje energia, ktorú človek využíva na svoje účely (obr. 2).
Ryža. 2. Tvorba oxidu uhličitého
Na charakterizáciu paliva sa používa taká charakteristika ako kalorická hodnota. Výhrevnosť ukazuje, koľko tepla sa uvoľní pri spaľovaní paliva (obr. 3). V kalorickej fyzike tomu pojem zodpovedá špecifické spalné teplo látky.
Ryža. 3. Špecifické spalné teplo
Definícia
Špecifické spalné teplo- fyzikálna veličina charakterizujúca palivo sa číselne rovná množstvu tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spaľovaní paliva.
Merné spalné teplo sa zvyčajne označuje písmenom . Jednotky:
V jednotkách merania nie je , pretože spaľovanie paliva prebieha pri takmer konštantnej teplote.
Špecifické spalné teplo sa určuje empiricky pomocou sofistikovaných prístrojov. Na riešenie problémov však existujú špeciálne tabuľky. Nižšie uvádzame hodnoty špecifického spaľovacieho tepla pre niektoré druhy paliva.
|
Látka |
|
Tabuľka 4. Špecifické spalné teplo niektorých látok
Z uvedených hodnôt je zrejmé, že pri spaľovaní sa uvoľňuje obrovské množstvo tepla, preto sa používajú jednotky merania (megajouly) a (gigajouly).
Na výpočet množstva tepla, ktoré sa uvoľňuje pri spaľovaní paliva, sa používa nasledujúci vzorec:
Tu: - hmotnosť paliva (kg), - špecifické spalné teplo paliva ().
Na záver poznamenávame, že väčšina paliva, ktoré ľudstvo používa, sa skladuje pomocou slnečnej energie. Uhlie, ropa, plyn – to všetko vzniklo na Zemi vplyvom Slnka (obr. 4).
Ryža. 4. Tvorba paliva
V ďalšej lekcii si povieme o zákone zachovania a premeny energie v mechanických a tepelných procesoch.
Zoznamliteratúre
- Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osveta.
- Internetový portál "festival.1september.ru" ()
- Internetový portál "school.xvatit.com" ()
- Internetový portál "stringer46.narod.ru" ()
Domáca úloha
V tabuľkách je uvedené hmotnostné špecifické spalné teplo paliva (kvapalného, tuhého a plynného) a niektorých ďalších horľavých materiálov. Do úvahy prichádzajú palivá ako: uhlie, palivové drevo, koks, rašelina, petrolej, ropa, lieh, benzín, zemný plyn atď.
Zoznam tabuliek:
Pri exotermickej oxidačnej reakcii paliva sa jeho chemická energia premieňa na tepelnú energiu s uvoľnením určitého množstva tepla. Výsledná tepelná energia sa nazýva spaľovacie teplo paliva. Závisí od jeho chemického zloženia, vlhkosti a je hlavný. Výhrevnosť paliva, ktorá sa vzťahuje na 1 kg hmotnosti alebo 1 m 3 objemu, tvorí hmotnostnú alebo objemovú špecifickú výhrevnosť.
Merné spalné teplo paliva je množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spálení jednotkovej hmotnosti alebo objemu tuhého, kvapalného alebo plynného paliva. V medzinárodnom systéme jednotiek sa táto hodnota meria v J / kg alebo J / m3.
Špecifické spalné teplo paliva možno určiť experimentálne alebo vypočítať analyticky. Experimentálne metódy stanovenia výhrevnosti sú založené na praktickom meraní množstva tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva napríklad v kalorimetri s termostatom a spaľovacou bombou. Na palivo so známymi chemické zloženiešpecifické spalné teplo možno určiť z Mendelejevovho vzorca.
Existujú vyššie a nižšie špecifické spalné teplo. Spalné teplo sa rovná maximálny počet teplo uvoľnené pri úplnom spaľovaní paliva, berúc do úvahy teplo vynaložené na odparovanie vlhkosti obsiahnutej v palive. Nižšia výhrevnosť je menšia ako vyššia hodnota o hodnotu kondenzačného tepla, ktoré vzniká z vlhkosti paliva a vodíka organickej hmoty, ktorá sa pri spaľovaní mení na vodu.
Na určenie ukazovateľov kvality paliva, ako aj pri výpočtoch tepelnej techniky zvyčajne využívajú najnižšie špecifické spalné teplo, čo je najdôležitejšia tepelná a prevádzková charakteristika paliva a je uvedená v tabuľkách nižšie.
Merné spalné teplo tuhého paliva (uhlie, palivové drevo, rašelina, koks)
V tabuľke sú uvedené hodnoty merného spalného tepla suchého tuhého paliva v jednotkách MJ/kg. Palivo v tabuľke je zoradené podľa názvu v abecednom poradí.
Z uvažovaných tuhých palív má najvyššiu výhrevnosť koksovateľné uhlie - jeho špecifické spalné teplo je 36,3 MJ/kg (alebo 36,3·10 6 J/kg v jednotkách SI). Okrem toho je vysoká výhrevnosť charakteristická pre uhlie, antracit, drevené uhlie a hnedé uhlie.
Medzi palivá s nízkou energetickou účinnosťou patrí drevo, palivové drevo, pušný prach, freztorf, ropná bridlica. Napríklad špecifické teplo spaľovania palivového dreva je 8,4 ... 12,5 a strelný prach - iba 3,8 MJ / kg.
| Palivo | |
|---|---|
| Antracit | 26,8…34,8 |
| Drevené pelety (pilulky) | 18,5 |
| Palivové drevo suché | 8,4…11 |
| Suché brezové palivové drevo | 12,5 |
| plynový koks | 26,9 |
| vysokopecný koks | 30,4 |
| polokoks | 27,3 |
| Prášok | 3,8 |
| Bridlica | 4,6…9 |
| Roponosná bridlica | 5,9…15 |
| Tuhá pohonná hmota | 4,2…10,5 |
| Rašelina | 16,3 |
| vláknitá rašelina | 21,8 |
| Frézovanie rašeliny | 8,1…10,5 |
| Rašelinová drť | 10,8 |
| Hnedé uhlie | 13…25 |
| Hnedé uhlie (brikety) | 20,2 |
| Hnedé uhlie (prach) | 25 |
| Donecké uhlie | 19,7…24 |
| Drevené uhlie | 31,5…34,4 |
| Uhlie | 27 |
| Koksovateľné uhlie | 36,3 |
| Kuzneck uhlie | 22,8…25,1 |
| Čeľabinské uhlie | 12,8 |
| Ekibastuzské uhlie | 16,7 |
| frestorf | 8,1 |
| Troska | 27,5 |
Špecifické spalné teplo kvapalného paliva (alkohol, benzín, petrolej, olej)
Uvádza sa tabuľka merného spalného tepla kvapalného paliva a niektorých ďalších organických kvapalín. Treba poznamenať, že palivá ako benzín, motorová nafta a olej sa vyznačujú vysokým uvoľňovaním tepla počas spaľovania.
Špecifické spalné teplo alkoholu a acetónu je výrazne nižšie ako u tradičných motorových palív. Kvapalná pohonná látka má navyše relatívne nízku výhrevnosť a pri úplnom spálení 1 kg týchto uhľovodíkov sa uvoľní množstvo tepla 9,2 a 13,3 MJ.
| Palivo | Špecifické spalné teplo, MJ/kg |
|---|---|
| Acetón | 31,4 |
| Benzín A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Letecký benzín B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Benzín AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| benzén | 40,6 |
| Zimná nafta (GOST 305-73) | 43,6 |
| Letná motorová nafta (GOST 305-73) | 43,4 |
| Kvapalný hnací plyn (petrolej + kvapalný kyslík) | 9,2 |
| Letecký petrolej | 42,9 |
| Osvetľovací petrolej (GOST 4753-68) | 43,7 |
| xylén | 43,2 |
| Vykurovací olej s vysokým obsahom síry | 39 |
| Vykurovací olej s nízkym obsahom síry | 40,5 |
| Vykurovací olej s nízkym obsahom síry | 41,7 |
| Sírany vykurovací olej | 39,6 |
| Metylalkohol (metanol) | 21,1 |
| n-butylalkohol | 36,8 |
| Olej | 43,5…46 |
| Ropný metán | 21,5 |
| toluén | 40,9 |
| Biely lieh (GOST 313452) | 44 |
| etylénglykol | 13,3 |
| Etylalkohol (etanol) | 30,6 |
Špecifické spalné teplo plynného paliva a horľavých plynov
Uvádza sa tabuľka merného spalného tepla plynného paliva a niektorých iných horľavých plynov v rozmere MJ/kg. Z uvažovaných plynov sa líši najväčšie hmotnostné špecifické teplo spaľovania. Pri úplnom spálení jedného kilogramu tohto plynu sa uvoľní 119,83 MJ tepla. Taktiež palivo, akým je zemný plyn, má vysokú výhrevnosť – špecifické spalné teplo zemného plynu je 41 ... 49 MJ / kg (pre čistých 50 MJ / kg).
| Palivo | Špecifické spalné teplo, MJ/kg |
|---|---|
| 1-butén | 45,3 |
| Amoniak | 18,6 |
| acetylén | 48,3 |
| Vodík | 119,83 |
| Vodík, zmes s metánom (50 % H2 a 50 % CH4 hmotn.) | 85 |
| Vodík, zmes s metánom a oxidom uhoľnatým (33-33-33% hmotnosti) | 60 |
| Vodík, zmes s oxidom uhoľnatým (50 % H2 50 % CO2 hm.) | 65 |
| Vysokopecný plyn | 3 |
| koksárenský plyn | 38,5 |
| LPG skvapalnený uhľovodíkový plyn (propán-bután) | 43,8 |
| izobután | 45,6 |
| metán | 50 |
| n-bután | 45,7 |
| n-hexán | 45,1 |
| n-pentán | 45,4 |
| Pridružený plyn | 40,6…43 |
| Zemný plyn | 41…49 |
| Propadien | 46,3 |
| Propán | 46,3 |
| propylén | 45,8 |
| Propylén, zmes s vodíkom a oxidom uhoľnatým (90%-9%-1% hmotnosti) | 52 |
| etán | 47,5 |
| Etylén | 47,2 |
Špecifické spalné teplo niektorých horľavých materiálov
Uvádza sa tabuľka merného spalného tepla niektorých horľavých materiálov (drevo, papier, plast, slama, guma atď.). Je potrebné poznamenať, materiály s vysokým uvoľňovaním tepla počas spaľovania. Takéto materiály zahŕňajú: gumu rôznych typov, expandovaný polystyrén (polystyrén), polypropylén a polyetylén.
| Palivo | Špecifické spalné teplo, MJ/kg |
|---|---|
| Papier | 17,6 |
| Koženka | 21,5 |
| Drevo (tyče s vlhkosťou 14%) | 13,8 |
| Drevo v hromadách | 16,6 |
| dubové drevo | 19,9 |
| Smrekové drevo | 20,3 |
| drevo zelené | 6,3 |
| Borovicové drevo | 20,9 |
| Kapron | 31,1 |
| Karbolitové produkty | 26,9 |
| Kartón | 16,5 |
| Styrén-butadiénová guma SKS-30AR | 43,9 |
| Prírodná guma | 44,8 |
| Syntetická guma | 40,2 |
| Guma SCS | 43,9 |
| Chloroprénový kaučuk | 28 |
| Polyvinylchloridové linoleum | 14,3 |
| Dvojvrstvové polyvinylchloridové linoleum | 17,9 |
| Linoleum polyvinylchlorid na báze plsti | 16,6 |
| Linoleum polyvinylchlorid na teplom základe | 17,6 |
| Linoleum polyvinylchlorid na báze tkaniny | 20,3 |
| Linoleová guma (relin) | 27,2 |
| Pevný parafín | 11,2 |
| Polyfoam PVC-1 | 19,5 |
| Polyfoam FS-7 | 24,4 |
| Polyfoam FF | 31,4 |
| Expandovaný polystyrén PSB-S | 41,6 |
| polyuretánová pena | 24,3 |
| drevovláknitá doska | 20,9 |
| Polyvinylchlorid (PVC) | 20,7 |
| Polykarbonát | 31 |
| Polypropylén | 45,7 |
| Polystyrén | 39 |
| Polyetylén s vysokou hustotou | 47 |
| Nízkotlakový polyetylén | 46,7 |
| Guma | 33,5 |
| Ruberoid | 29,5 |
| Sadzový kanál | 28,3 |
| seno | 16,7 |
| Slamka | 17 |
| Organické sklo (plexisklo) | 27,7 |
| Textolit | 20,9 |
| Tol | 16 |
| TNT | 15 |
| Bavlna | 17,5 |
| Celulóza | 16,4 |
| Vlna a vlnené vlákna | 23,1 |
Zdroje:
- GOST 147-2013 Tuhé minerálne palivo. Stanovenie vyššej výhrevnosti a výpočet nižšej výhrevnosti.
- GOST 21261-91 Ropné produkty. Metóda stanovenia spalného tepla a výpočtu výhrevnosti.
- GOST 22667-82 Horľavé zemné plyny. Metóda výpočtu na určenie výhrevnosti, relatívnej hustoty a Wobbeho čísla.
- GOST 31369-2008 Zemný plyn. Výpočet výhrevnosti, hustoty, relatívnej hustoty a Wobbeho čísla na základe zloženia komponentov.
- Zemsky G. T. Horľavé vlastnosti anorganických a organických materiálov: referenčná kniha M.: VNIIPO, 2016 - 970 s.
(Obr. 14.1 - Výhrevnosť
kapacita paliva)
Venujte pozornosť výhrevnosti (merné spalné teplo) rôzne druhy palivo, porovnaj výkon. Výhrevnosť paliva charakterizuje množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní paliva s hmotnosťou 1 kg alebo objemom 1 m³ (1 l). Najbežnejšia výhrevnosť sa meria v J/kg (J/m³; J/l). Čím vyššie je špecifické spalné teplo paliva, tým nižšia je jeho spotreba. Preto je výhrevnosť jednou z najvýznamnejších charakteristík paliva.
Špecifické spalné teplo každého typu paliva závisí od:
- Z jeho horľavých zložiek (uhlík, vodík, prchavá horľavá síra atď.).
- Z jeho vlhkosti a obsahu popola.
| Tabuľka 4 - Špecifické spalné teplo rôznych nosičov energie, porovnávacia analýza nákladov. | |||||||||
| Typ nosiča energie | Kalorická hodnota | Objemový hustota hmoty (ρ=m/V) | Jednotková cena referenčné palivo | Coeff. užitočná akcia (účinnosť) systémov kúrenie, % | Cena za 1 kWh | Implementované systémy | |||
| MJ | kWh | ||||||||
| (1MJ=0,278kWh) | |||||||||
| Elektrina | - | 1,0 kWh | - | 3,70 rub. za kWh | 98% | 3,78 rubľov | Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), klimatizácia, varenie | ||
| metán (CH4, teplota bod varu: -161,6 °C) | 39,8 MJ/m³ | 11,1 kWh/m³ | 0,72 kg/m³ | 5,20 rub. za m³ | 94% | 0,50 rub. | |||
| Propán (C3H8, teplota bod varu: -42,1 °C) | 46,34 MJ/kg | 23,63 MJ/l | 12,88 kWh/kg | 6,57 kWh/l | 0,51 kg/l | 18,00 rub. hala | 94% | 2,91 rub. | Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, sauny, dizajnové osvetlenie |
| bután C4H10, teplota bod varu: -0,5 °C) | 47,20 MJ/kg | 27,38 MJ/l | 13,12 kWh/kg | 7,61 kWh/l | 0,58 kg/l | 14,00 rub. hala | 94% | 1,96 rub. | Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, sauny, dizajnové osvetlenie |
| propán bután (LPG - skvapalnený uhľovodíkový plyn) | 46,8 MJ/kg | 25,3 MJ/l | 13,0 kWh/kg | 7,0 kWh/l | 0,54 kg/l | 16,00 rub. hala | 94% | 2,42 rubľov | Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, sauny, dizajnové osvetlenie |
| Dieselové palivo | 42,7 MJ/kg | 11,9 kWh/kg | 0,85 kg/l | 30,00 rub. na kg | 92% | 2,75 rub. | Vykurovanie (ohrievanie vody a výroba elektriny sú veľmi drahé) | ||
| Palivové drevo (breza, vlhkosť - 12%) | 15,0 MJ/kg | 4,2 kWh/kg | 0,47-0,72 kg/dm³ | 3,00 rub. na kg | 90% | 0,80 rub. | Ohrev (nepohodlné varenie jedla, takmer nemožné získať horúcu vodu) | ||
| Uhlie | 22,0 MJ/kg | 6,1 kWh/kg | 1200-1500 kg/m³ | 7,70 rub. na kg | 90% | 1,40 rub. | Kúrenie | ||
| plyn MAPP (zmes skvapalneného ropného plynu - 56 % s metylacetylén-propadiénom - 44 %) | 89,6 MJ/kg | 24,9 kWh/m³ | 0,1137 kg/dm³ | -R. za m³ | 0% | Kúrenie, dodávka teplej vody (TÚV), varenie, záložné a trvalé napájanie, autonómny septik (kanalizácia), vonkajšie infražiariče, vonkajšie grily, krby, sauny, dizajnové osvetlenie | |||
(Obr. 14.2 - Špecifické spalné teplo)
Podľa tabuľky „Špecifická výhrevnosť rôznych nosičov energie, porovnávacia analýza nákladov“ je propán-bután (skvapalnený uhľovodíkový plyn) horší v ekonomických výhodách a perspektívach používania iba zemného plynu (metánu). Treba však venovať pozornosť trendu nevyhnutného zvyšovania nákladov na hlavný plyn, ktorý je dnes výrazne podceňovaný. Analytici predpovedajú nevyhnutnú reorganizáciu priemyslu, ktorá povedie k výraznému zvýšeniu ceny zemného plynu, možno dokonca prevýši cenu motorovej nafty.
Skvapalnený ropný plyn, ktorého náklady zostanú prakticky nezmenené, teda zostáva mimoriadne sľubný - optimálne riešenie pre autonómne systémy splyňovania.
špecifické spalné teplo- merná tepelná kapacita - Témy ropný a plynárenský priemysel Synonymá merná tepelná kapacita EN merné teplo ...
Množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní paliva s hmotnosťou 1 kg. Špecifické spalné teplo paliva sa určuje empiricky a je najdôležitejšou charakteristikou paliva. Pozri tiež: Fuel Financial Dictionary Finam ... Finančná slovná zásoba
špecifické teplo spaľovania rašeliny bombou- Vyššia výhrevnosť rašeliny s prihliadnutím na tvorbu a rozpúšťanie kyseliny sírovej a dusičnej vo vode. [GOST 21123 85] Neprípustná, neodporúčaná výhrevnosť rašeliny podľa bomby Témy rašelina Všeobecné pojmy vlastnosti rašeliny SK ... ... Technická príručka prekladateľa
špecifické spalné teplo (palivo)- 3.1.19 merná výhrevnosť (palivo): Celkové množstvo energie uvoľnenej za regulovaných podmienok spaľovania paliva. Zdroj …
Špecifické spalné teplo rašeliny podľa bomby- 122. Špecifická výhrevnosť rašeliny bombou Vyššia výhrevnosť rašeliny s prihliadnutím na teplo tvorby a rozpúšťania kyseliny sírovej a dusičnej vo vode Zdroj: GOST 21123 85: Rašelina. Termíny a definície pôvodný dokument ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie
špecifické spalné teplo paliva- 35 výhrevnosť paliva: Celkové množstvo energie uvoľnenej pri špecifikovaných podmienkach spaľovania paliva. Zdroj: GOST R 53905 2010: Úspora energie. Termíny a definície pôvodný dokument ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie
Ide o množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní hmoty (pri pevných a kvapalných látkach) alebo objemovej (pri plynnej) jednotke hmoty. Meria sa v jouloch alebo kalóriách. Spalné teplo, vztiahnuté na jednotku hmotnosti alebo objemu paliva, ... ... Wikipedia
Moderná encyklopédia
Teplo spaľovania- (spalné teplo, výhrevnosť), množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní paliva. Existujú špecifické spalné teplo, objemové atď. Napríklad špecifické spalné teplo uhlia je 28 34 MJ / kg, benzínu je asi 44 MJ / kg; objemný...... Ilustrovaný encyklopedický slovník
Špecifické spalné teplo paliva- Výhrevnosť paliva: celkové množstvo uvoľnenej energie za stanovených podmienok spaľovania paliva...
tepelné stroje v termodynamike sú to periodicky pracujúce tepelné motory a chladiace stroje (termokpresory). Rôzne chladiace stroje sú tepelné čerpadlá.
Zariadenia, ktoré vykonávajú mechanickú prácu vďaka vnútornej energii paliva, sa nazývajú tepelné motory (tepelné motory). Pre činnosť tepelného motora sú potrebné tieto komponenty: 1) zdroj tepla s vyššou teplotnou hladinou t1, 2) zdroj tepla s nižšou teplotnou hladinou t2, 3) pracovná kvapalina. Inými slovami: akékoľvek tepelné motory (tepelné motory) pozostávajú z ohrievač, chladič a pracovné médium .
Ako pracovný orgán používa sa plyn alebo para, pretože sú vysoko stlačiteľné a v závislosti od typu motora sa môže vyskytovať palivo (benzín, petrolej), vodná para a pod. Ohrievač odovzdáva určité množstvo tepla (Q1) pracovnej kvapaline a jeho vnútorná energia sa vďaka tejto vnútornej energii zvýši, vykoná sa mechanická práca (A), potom pracovná tekutina odovzdá určité množstvo tepla chladničke (Q2) a ochladí sa na počiatočnú teplotu. Opísaná schéma predstavuje pracovný cyklus motora a je všeobecná, v skutočných motoroch môžu rôzne zariadenia hrať úlohu ohrievača a chladničky. Prostredie môže slúžiť ako chladnička.
Pretože v motore sa časť energie pracovnej tekutiny prenáša do chladničky, je zrejmé, že nie všetka energia, ktorú dostáva z ohrievača, ide na prácu. resp. efektívnosť motor (účinnosť) sa rovná pomeru vykonanej práce (A) k množstvu tepla, ktoré dostane z ohrievača (Q1):
Spaľovací motor (ICE)
Existujú dva typy spaľovacích motorov (ICE): karburátor A diesel. V karburátorovom motore sa pracovná zmes (zmes paliva so vzduchom) pripravuje mimo motora v špeciálnom zariadení a z nej vstupuje do motora. V dieselovom motore sa palivová zmes pripravuje v samotnom motore.
ICE pozostáva z valec
, v ktorej sa pohybuje piest
; valec má dva ventily
, cez ktorý sa jedným vpúšťa horľavá zmes do valca a cez druhý sa z valca uvoľňujú výfukové plyny. Použitie piestu kľukový mechanizmus
spája s kľukový hriadeľ
, ktorý prichádza do rotácie počas translačného pohybu piesta. Valec je uzavretý uzáverom.
Cyklus prevádzky spaľovacieho motora zahŕňa štyri bary: sanie, kompresia, zdvih, výfuk. Pri nasávaní sa piest pohybuje nadol, tlak vo valci klesá a cez ventil sa doň dostáva horľavá zmes (v karburátorovom motore) alebo vzduch (pri naftovom motore). Ventil je v tomto čase zatvorený. Na konci vstupu horľavej zmesi sa ventil uzavrie.
Pri druhom zdvihu sa piest posunie nahor, ventily sa uzavrú a pracovná zmes alebo vzduch sa stlačí. Súčasne stúpa teplota plynu: horľavá zmes v karburátorovom motore sa zahreje na 300 - 350 ° C a vzduch v naftovom motore - na 500 - 600 ° C. Na konci kompresného zdvihu preskočí v karburátorovom motore iskra a horľavá zmes sa zapáli. Pri naftovom motore sa palivo vstrekuje do valca a vzniknutá zmes sa samovoľne vznieti.
Pri spaľovaní horľavej zmesi plyn expanduje a tlačí piest a k nemu pripojený kľukový hriadeľ, pričom vykonáva mechanickú prácu. To spôsobí ochladenie plynu.
Keď piest dosiahne najnižší bod, tlak v ňom sa zníži. Keď sa piest pohybuje nahor, ventil sa otvorí a výfukové plyny sa uvoľnia. Na konci tohto cyklu sa ventil zatvorí.
Parná turbína
Parná turbína predstavuje disk namontovaný na hriadeli, na ktorom sú pripevnené lopatky. Para vstupuje do lopatiek. Para zahriata na 600 °C sa posiela do trysky a expanduje v nej. Pri expanzii pary sa jej vnútorná energia premieňa na kinetickú energiu usmerneného pohybu prúdu pary. Prúd pary vstupuje z dýzy na lopatky turbíny a odovzdáva im časť svojej kinetickej energie, čím sa turbína otáča. Turbíny majú zvyčajne niekoľko kotúčov, z ktorých každý prijíma časť energie pary. Otáčanie kotúča sa prenáša na hriadeľ, ku ktorému je pripojený generátor elektrického prúdu.
Pri spaľovaní rôznych palív rovnakej hmotnosti sa uvoľňuje rôzne množstvo tepla. Napríklad je dobre známe, že zemný plyn je energeticky efektívnejšie palivo ako palivové drevo. To znamená, že na získanie rovnakého množstva tepla musí byť hmotnosť palivového dreva, ktoré sa má spáliť, výrazne väčšia ako hmotnosť zemného plynu. Následne sa rôzne druhy palív z energetického hľadiska vyznačujú množstvom tzv špecifické spalné teplo paliva .
Špecifická výhrevnosť paliva- fyzikálna veličina udávajúca, koľko tepla sa uvoľní pri úplnom spálení paliva o hmotnosti 1 kg.
Špecifické spalné teplo sa označuje písmenom q , jeho jednotkou je 1 J/kg.
Hodnota špecifického tepla sa určuje experimentálne. Najvyššie špecifické spalné teplo je vodík , najmenší - prášok .
Špecifické spalné teplo oleja je 4,4 * 10 7 J / kg. To znamená, že pri úplnom spálení 1 kg oleja sa uvoľní množstvo tepla 4,4 * 10 7 J. všeobecný prípad ak je hmotnosť paliva m , potom sa množstvo tepla Q uvoľneného pri jeho úplnom spaľovaní rovná súčinu merného tepla spaľovania paliva q pre jeho váhu:
Q = qm.
Zhrnutie hodiny fyziky v 8. ročníku „Tepelné stroje. ICE. Špecifická výhrevnosť“.