Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Экологические проблемы использования тепловых двигателей

Экологические проблемы использования тепловых двигателей

Сохранение земли – важная задача, ведь прогресс ведет к неизбежным изменениям и загрязнению окружающей среды. Одна из проблем, которая сильно влияет на загрязнение это применение тепловых машин.

История создания и принцип действия

Тепловой двигатель – устройство, превращающее тепловую энергию в механическую. Древнегреческий учёный Герон Александрийский ещё в первом веке до н. э. описал в трактате «Пневматика» паровую турбину, которую назвал шаром Эола. Во втором веке появились первые примитивные устройства в Риме. Реактивный двигатель известен человечеству с далёких времён. Он применялся для образования реактивных снарядов и фейерверков в Китае и других азиатских государствах в XIII веке. Современные тепловые двигатели начали появляться в конце XVIII века. И. Ползунов — изобретатель из Алтая в 1764 году предложил проект первого аппарата в мире, который использовал горячий пар для превращения теплоты в механическую энергию. Испытания установки были успешно завершены в конце 1765 года. Машина была работоспособной, но широкого применения не получила. Патентное право на паровой агрегат не был оформлен. Сегодня изобретателем первой паровой установки считается Джеймс Уатт – изобретатель из Англии.

Для работы двигателя нужна разность давлений по обе стороны поршня двигателя. Она создаётся при нагревании рабочего тела (сгорание топлива). После повышения температуры на сотни градусов, газ, обладая достаточной внутренней энергией, расширяется и совершает работу. Пока не охладится до температуры окружающей среды.

Виды тепловых двигателей:

  1. Двигатель Стирлинга — тепловой агрегат, принцип действия которого заключается в круговороте газообразного или жидкого рабочего тела в замкнутом пространстве. Само вещество периодически охлаждается и нагревается. Работа совершается при изменении объёма рабочего тела.
  2. Паровая машина, при её применении не используется редуктор. В качестве тягового двигателя она лучше двигателя внутреннего сгорания. К недостаткам устройства относятся: вес аппарата, небольшая скорость, низкий КПД, постоянное применение воды и топлива.
  3. Двигатель внутреннего сгорания, во время его работы часть сгорающего топлива преобразуется в работу. ДВС классифицируют в зависимости от:
  • потреблённого топлива (бензин, бутан, солярка, пропан, солярка, метан);
  • приготовления смеси (инжектор, карбюратор, дизель);
  • цикла работы (2–4 тактные моторы);
  • превращение энергии (поршень, турбина или комбинация).

Э. Ленуар в 1860 году создал первый ДВС. Четырёхтактный двигатель применяют в автомобилях.

  1. Роторные моторы внутреннего сгорания. Как поршень, здесь работает ротор в специальном пространстве. В нём существуют отверстия впуска и выпуска и свеча зажигания. Для роторного мотора даже подойдёт дешёвое горючее.
  1. Реактивные, ракетные тепловые двигатели. Работают установки из-за силы тяги, созданной от отдачи выхлопных газов. Могут функционировать в пространстве без воздуха.
  2. Турбовинтовые двигатели — тип газотурбинного двигателя, в котором основная часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор, и лишь небольшая часть энергии составляет выхлоп реактивной тяги.

В чём экологические проблемы использования тепловых машин

Проблема №1 заключается в нагревании окружающей среды, атмосферы. Вследствие чего наблюдается глобальное потепление и таяние ледников. Влияние на экологию:

  • загрязнение атмосферы азотными и серными веществами;
  • из воздуха используется кислород;
  • выделяется углекислый газ;
  • >50% загрязнений воздуха происходит из-за автомобилей (2–3 млн тонн свинца выбрасывается каждый год);
  • топливо полностью не сгорает, при этом в атмосферу выделяются около 200 млн тонн сажи, золы, 70 тонн оксида серы.

Как происходит загрязнение

При работе теплового двигателя сжигаются нефть и уголь с выбросом серных и азотных соединений. Постоянное выделение теплоты в атмосферу приводит к увеличению средней температуры на Земле. С использованием тепловых машин вырос объём углекислого газа в воздухе — это может создать «парниковый эффект». Ежегодное повышение температуры на планете в дальнейшем приведёт к полной перемене климата (как считают учёные).

Читать еще:  Газ 3102 двигатель тойота технические характеристики

Негативное влияние на экологию

Вред, связанный с применением тепловых двигателей давно доказан. Они издавна загрязняли окружающий воздух. Дополнительный отрицательный эффект был связан с составом дыма. Мелкодисперсная угольная пыль попадала в лёгкие человека. Химический состав выбросов современного транспорта ещё хуже. Поэтому наблюдаются болезни лёгких: аллергические, обструктивные изменения; онкологические заболевания.

Экологические проблемы использования тепловых двигателей:

  1. кислотные дожди;
  2. разрушение озонового слоя;
  3. парниковый эффект.

Заключение

Проблемы, связанные с отрицательным воздействием тепловых машин на окружающую атмосферу, никто не отрицает и человечество всё больше внимания обращает на них. Постепенно люди начинают использовать электроавтомобили, больше электровозов, отказываясь от тепловых двигателей.

Экологические проблемы использования тепловых двигателей, способы решения:

  1. Совершенствование теплодвигателей.
  2. Вторичное применение выхлопных газов.
  3. Альтернативные виды энергии.

Мой конспект — конспекты, шпаргалки, лекции

Наши партнеры

Экологические проблемы использования тепловых двигателей

В своей жизни мы постоянно встречаетесь с различными двигателями. Они приводят в движение автомобилям и самолетам, тракторам, кораблям и железнодорожным локомотивам. Электрический ток вырабатывается преимущественно с помощью тепловых машин. Именно появление и дальнейшее распространение тепловых машин обеспечили возможность для быстрого развития промышленности в XVIII -XX вв.

Работа тепловых машин связана с использованием ископаемого топлива. Современное мировое сообщество использует энергетические ресурсы в огромных масштабах. Например, за 2007 год энергопотребление составило примерно 5.1017 кДж.

Все тепловые потери в различных тепловых двигателях приводят к повышению внутренней энергии окружающих тел и, в конце концов, атмосферы. Казалось бы, что выработка 5.1017 кДж энергии за год, отнесенная к площади освоенной человеком суши (8,5 млрд. га), даст незначительную величину 0,15 Вт/м2 сравнению с поступлением лучистой энергии Солнца на земную поверхность: 1,36 кВт/м2.

Топки тепловых электростанций, двигатели внутреннего сгорания автомобилей, самолетов и других машин выбрасывают в атмосферу вредные для человека вещества, например сернистые соединения, оксиды азота, углеводороды, угарный газ, хлор и т.д.. Эти вещества попадают в атмосферу, а из нее — в разные части ландшафта. Оксиды серы и азота сочетаются с атмосферной влагой, образуя серную и нитратную кислоты.

Загрязнение воздуха и водоемов, гибель хвойных лесов и много других свидетельств катастрофического положения природы отмечено в ряде регионов Украины и азиатской части России.

Применение паровых турбин на электростанциях требует много воды и больших площадей, отводимых под ставки для охлаждения отработанного пара. С увеличением мощности электростанций потребность в воде и новых площадях резко возрастает.

Огромное количество продуктов сгорания топлива, в частности, углекислый газ, обусловливающие возникновение так называемого «парникового эффекта». Дело в том, что углекислый газ свободно пропускает энергию солнечного излучения к Земле, но не «выпускает» обратно в космическое пространство тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли. В результате температура воздуха вблизи земной поверхности повышается.

Усиление парникового эффекта, обусловленное выбросами больших количеств углекислого газа, может привести к глобальному потеплению, что чревато катастрофическими последствиями. Например, оно уже начало приводить к таянию полярных льдов и горных ледников, и, если парниковый эффект будет усиливаться, уровень Мирового океана начнет подниматься. По некоторым оценкам, он может подняться более чем на метр, что приведет к затоплению огромных прибрежных территорий.

Похожие материалы:

  1. Принцип действия тепловых двигателей
  2. Защита окружающей среды от тепловых двигателей
  3. Экологические проблемы и их преодоление
  4. Экологические проблемы в начале XXI в.
  5. Закон сохранения и превращения энергии в тепловых и механических процессах

Вы устали искать подходящие конспекты, лекции и семинары? Тогда Вы попали на самый полезный сайт в этой отрасли! У нас собраны лучшие методические учебные материалы по всем направлениям обучения: география, биология, физика, химия, история, философия, психология, экономика, политология и др. Желаем Вам самых высоких оценок иуспешного сдания зачетов и экзаменов. Успехов!

Читать еще:  Электролитический конденсатор для запуска трехфазного двигателя

Экологические проблемы при работе тепловых двигателей

Урок – пресс-конференция

по теме « Значение тепловых двигателей

и охрана окружающей среды»

Урок интегрированный: физика – экология.

Класс разбивается на группы: проводится большая подготовительная работа, заранее ребята находят информацию по заданным темам, которые просматриваются учителем и готовятся выступления на уроке.

Выбирается группа – представители прессы: сотрудники различных газет, журналисты, фотокорреспонденты ( не менее 4 чел.)

  1. История развития тепловых двигателей. Краткий экскурс.
  2. Значение тепловых двигателей в развитии техники, особенно энергетики и транспорта.
  3. Вредные выбросы в атмосферу в результате сгорания топлива.
  4. Экологические проблемы.
  5. Пути разрешения проблемы охраны окружающей среды.

Ведущая: Сегодня у нас проводится пресс-конференция по следующей теме…

Цель данной конференции: прослушав сообщения специалистов различных областей науки и техники по данной теме, обсудив их, принять свое решение, как внести нам свой посильный вклад в решение экологической проблемы.

Всем докладчикам просьба сдать материалы своих выступлений в пресс-центр для обобщения.

Тепловыми двигателями называются машины, преобразующие внутреннюю энергию топлива в механическую. Чтобы осознать громадное значение тепловых двигателей в жизни человеческого общества совершим небольшой исторический экскурс в прошлое.

1). 1-ый выступающий: Итак – конец 17 века и век 18-ый.

1698 год – англичанин Севери

1705 год – англичанин Ньюкомен

1707 год – француз Папен

1763 год – русский Ползунов

1774 год – англичанин Уатт разработали различные по конструкции и назначению паровые машины – первые тепловые двигатели. И это изобретение стало первым действительно интернациональным изобретением.

А почти через 100 лет после изобретения универсальной паровой машины француз Ленуар сконструировал первый двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Через 16 лет, в 1876 году немецкий конструктор Отто построил первый четырехтактный двигатель.

Изобретение поровой машины имело исключительно большое значение для перехода к машинному производству, сделало возможным создание парохода (1807 г.) и паровоза (1814 г.)

Я еще не устал удивляться

Чудесам, что есть на земле, —

Самосвалу, свистку паровоза,

Автомобилю во дворе.

Самолеты летят сквозь тучи,

Ходят по морю корабли, —

Как до этих вещей могучих

Домечтаться люди смогли!

Я вверяю себя трамваю,

На такси приеду домой,

Человеку стоит дивиться

Существуют три основных типа тепловых двигателей:

  1. Паровые турбины. ( устанавливаются на всех ТЭС, АЭС, водном транспорте, ж/д транспорте в настоящее время практически вытеснены).

2. Двигатели внутреннего сгорания. (автомобильный транспорт, авиация, с/х и строительная техника).

3. Реактивные двигатели. (авиация, космонавтика).

2-ой выступающий: Интересно отметить, что КПД первых паровых машин составляло всего 2-3% и физики терялись в догадках, почему он так низок.

Французский ученый Сади Карно описал цикл работы идеальной тепловой машины, показал, как можно рассчитать ее максимальное КПД.

Расчеты по формуле Карно показали, что первые тепловые машины не могли иметь КПД выше 7-8%, а если учесть неизбежные утечки тепла в атмосферу, то и те 2-3% следовало признать значительным достижением.

Довольно быстро наряду с паром, как и предсказывал Карно, в турбинах стали использовать и газ, который можно нагреть до высокой температуры. Если температура горячего газа в турбине 800 К (527 о С), а холодильник уменьшает ее до 300К (27 о С), то максимальное КПД не может быть выше 62%. Неизбежные потери приводят, как всегда, к уменьшению этой цифры. У лучших образцов турбин, устанавливаемых на современных электростанциях КПД примерно 35-40%.

3-ий выступающий: В настоящее время широко обсуждаются перспективы энергетики и транспорта.

1. Первая основная концепция связана с развитием тепловых двигателей; она предусматривает повышение их КПД в результате увеличения рабочей температуры в камерах сгорания, что ведет к созданию конструкций двигателей из новых жаропрочных керамических материалов.

Читать еще:  Влияние выхлопа на работу двигателя

2. Вторая базируется на замене нефтяных топлив на альтернативные, в частности на газообразные и газовые конденсаты. Автомобили, двигатели которых работают на таком топливе уже существуют, имеются пассажирские воздушные лайнеры, работающие на криогенном топливе – жидком водороде и жидком природном газе, ТУ-155.

2). Слово предоставляется экологам:

Прогнозы изменения климата вследствии работы тепловых машин:

  1. «Парниковый эффект».
  2. Озоновые «дыры».
  3. Кислотные дожди, стимуляция раковых заболеваний, шумовые болезни.

Экологическая ситуация в Чувашии и в городе Шумерля.

3). Охрана окружающей среды.

Чтобы уменьшить загрязнения окружающего воздуха работающими тепловыми двигателями, необходимо обеспечить:

  1. Более полное сгорание топлива.
  2. Более тщательная очистка газов, выделяющихся топками электростанций и двигателями внутреннего сгорания.
  3. Поиск более «чистого» горючего.

Дополнения по выполнению этих пунктов. (рассказы – вставки)

4). Решение конференции:

  1. Экономия электроэнергии. (пример из учебника Шахмаева – 10)
  2. Посадка зеленых насаждений.

5). Слово пресс-центру, который демонстрирует выпущенную на уроке газету

« Природа, человек и тепловые двигатели».

Рубрики в газете:

  1. Из истории изобретения тепловых двигателей.
  2. Различные виды тепловых двигателей, область их использования.
  3. Работы Сади Карно.
  4. Роль тепловых двигателей.
  5. Экологическая атмосфера Чувашии.
  6. Новые виды топлива. Пути уменьшения вредного влияния на экологию.
  7. Защита озонового слоя.

«Специалисты» — физики-теоретики, инженеры, техники-экспериментаторы, энергетики и экологи свои материалы после выступления передают в пресс-центр, где эти материалы вклеиваются в выпускаемую газету.

К сведению: Экономисты дают довольно интересные названия различным видам энергетических источников, которые используются для получения электрической энергии.

Гидроэнергия – «белый» уголь,

Энергия атомного ядра – «бесцветный» уголь,

Энергия моря – «синий» уголь,

Энергия ветра – «голубой» уголь,

Энергия (тепло) земных недр – «красный» уголь.

Презентация по теме: «Экологические проблемы использования тепловых машин»

Экологические проблемы использования тепловых машин.

Просмотр содержимого документа
«Презентация по теме: «Экологические проблемы использования тепловых машин»»

Сообщение по теме: Экологические проблемы использования тепловых машин.

  • Тепловые машины — это периодически действующие тепловые двигатели и холодильные машины (термокомпрессоры). Разновидностью холодильных машин являются тепловые насосы.

Как работают тепловые машины

В основе работе тепловой машины – преобразование тепла в энергию движения. При горении образуется дым, состоящий из частиц топлива. При этом полного сгорания не возникает, что способствует попаданию токсических элементов в атмосферу.

На примере паровоза предлагаем рассмотреть особенности работы тепловой машины. Сегодня локомотивы редко встречаются, их заменили поездами или электровозами.

Топливом для паровоза служит уголь. Он, сгорая, нагревает воду с образованием пара, который за счет давления воздействует на систему поршней, заставляя их двигаться. Поршни соединены с колесами, что приводит их в движение. Поэтому без основного компонента – угля, паровоз не смог бы сдвинуться с места.

Проблемы использования тепловых машин

  • Экологическая проблема использования тепловых машин состоит в том, что выбросы тепловой энергии неизбежно ведут к нагреванию окружающих предметов, в том числе атмосферы. Ученые давно бьются над проблемой таяния ледников и повышения уровня Мирового океана, считая основным фактором влияния деятельность человека.

Способы решения проблемы опасного воздействия тепловых машин

1) Модификация существующих теплодвигателей до состояния с максимально возможным сгоранием топлива и минимальными выбросами в окружающую атмосферу.

2) Обновление и улучшение систем фильтрации, направленное на вторичное использование выхлопных газов. Этот принцип лежит в основе создания тепловых машин с замкнутым циклом.

3) Использование альтернативных форм энергии, не связанных с непосредственным горением любого вида топлива.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector