Топлинни двигатели - науката и образованието

Условия, необходими за работата на двигателя топлина

Топлинен двигател се нарича машината, в която преобразуването на енергия се осъществява в резултат от изгарянето на горива в механична енергия.

Веществото, което произвежда работа в термичен двигател, наречен работна течност или работно вещество. В такъв двигател парна работната среда е парата и двигатели с вътрешно горене - газ.

Установяваме общите условия (приложими за всички топлинни двигатели), които са необходими за преобразуване на енергията на горивото в движение на машини и механизми. Тези условия ще разберете по примера на завода за силата на парата, диаграма, на която е показано на фигурата.

Една част от инсталацията за пара мощност - пещ с бойлер S. разширяване и преместване на буталото в котела произвежда пара, която е насочена под налягане през тръбата в цилиндър М парната машина Е. Тук парата извършва работа. Чрез неподвижна плоча бутална се превръща във въртеливо движение на маховик, който задвижва работните части на машини, селскостопански машини, генератори и т. Д.

Air развитие намалява главно на увеличаване на скоростта, височината, полезен товар, гама, надеждността на летателния апарат, който до голяма степен зависи от подобряването на мощността на двигателя.

Двигателите с вътрешно горене с витла, винтове не осигуряват по-голяма скорост и височина на полета самолети. Причината за това е, както следва.

Самолет с витло последните се върти, въздушни капки, карайки го да се движи бързо. Според третия закон на Нютон. хвърли на масата на въздуха, действащ върху винта, чрез избутване, като по този начин създава тяга, шофиране цялата равнина. Тяга се получава по този начин в резултат на отговор на въздействието (реакция) на въздуха, изтласкан винт. Винтът служи като посредник, което се дължи на енергията на горивото извършва работа на движение на въздухоплавателни средства.

Когато устройството на топлинните машини е важно на първо място да се гарантира, че възможно най-голям размер на горими енергия на горивото се трансформира в механична енергия, с други думи, получава максимално работата с минимални разходи за гориво. След това двигателят е икономичен. Познаването на количеството топлина Q1. прехвърлени на работния флуид от нагревателя, и количеството топлина Q1 - Q2. трансформира в механична енергия, ние можем да се оцени степента на ефективност на този процес на реализация.

Съотношението на количеството топлина превръща механична енергия на машината, в размер на топлинна енергия, произведена от нагревателя се нарича ефективността на топлинния двигател (а. Н. D.).

.. К н д машини обикновено са обозначени с буквата ц (на гръцки: ". това"):

С изучаването на условията за получаване на за сметка на вътрешната енергия на парата в парните двигатели, 1824, с нея се създава Karnou, че ефективността на реален топлинен двигател не може да надвишава стойността (T1 - T2). T1. където Т1 - абсолютна температура нагреватели, и Т2 - абсолютна температура на хладилника. Колкото по-близо до. Н. Д. Двигател на тази стойност, двигателят е перфектен. Това заключение е добре обосновано в практиката.

Помислете, както и в най-простия случай, за да се изчисли, извършена от газа по време на разширяване работата.

Представете си, че в цилиндъра под буталото, което площ S е всеки газ, чиято налягане е равно на стр. Силата, с която газът избутва буталото, определен от формула F = PS. Ако загрява газ при постоянно налягане, тя се разширява и буталото се движи на разстояние часа.

Този газ е след това работи A = PSH. Но Sh = V2 - V1 е увеличаването на обема на газ, следователно:

Работа газ при изобарно разширяване равна на произведението на налягането на газа да се увеличи обема си.

Какво определя ефективността на двигателя с вътрешно горене? Както при всеки топлинен двигател, този двигател има енергиен източник - нагревател (като източник е изгаряне на горивото) и хладилник - атмосферния въздух. Колкото по-голяма температурна разлика между тях на по-високата к. Н. D. двигателя.

Тъй като температурата на газовете, получени чрез изгаряне на сместа е висока (около 1600-1800 ° С), а след това на двигателя. Горене Н. D. вътрешния значително по-висока. Н. D. парни двигатели. На практика. Н. Д. двигателя с вътрешно горене достига 20-30%.

Как може да се подобри още един. Н. Г. на този двигател? Опит и изчисления показват, че тази по-голяма степен на компресия, необходимо за постигане смес. Въпреки това значително сгъстяване на горивната смес в тип двигатели карбуратор не може, както е силно нагряване, ще самостоятелно запалване преждевременно.

Немски инженер Дизел изобретил двигателя на име за него, работи по такъв цикъл, който да избягва горепосочените трудности и да се увеличи значително. Н. Г.

Сред топлинни двигатели заемат важно място парна турбина. За разлика от бутални парни двигатели в парни турбини не използват енергията на налягането на парите и кинетичната енергия на един чифт струни.

Да приемем, че налягането на парите в котела е равна на p1. За да се даде чифт свободно да изтича от котела през всеки отвор или през дюзата - дюза. Когато потокът през дюзата налягането на парата, ще спадне и в устието на дюзата, че би било равно на някои налягане p2. Първоначално пара скорост е нула, на изхода от дюзата е повишено; докато налягането на парите в дюзата пада.

Потенциалната енергия на пара при неговото пад на налягането се намалява; съответно, повишава кинетичната енергия на парата (съгласно закона за запазване и преобразуване на енергия). Изтичащият поток от дюзата за пара удари лопатките на работното колело и го кара да се върти.

Схема действие на тип турбина е показано на фиг. А вал засадени на диск Б, при което ръбът на неподвижните лопатки срещу L. дюзи лопатки разположени С, в която пара идва от котела. Дюзите на разширява парни и излизаше от устата им с висока скорост, навлиза в каналите, образувани от ножовете, които губи част от своята кинетична енергия, която отива да донесе диска с вала на въртеливо движение. Pa фигура показва колело диск турбина Laval (без обвивка).

двигатели пара и парни турбини за превръщане на енергия гориво в механична енергия, използвайки водна пара, която се произвежда в парни котли. Наред с това, има топлинни двигатели, в които се провеждат на цилиндрите на горивните процеси едновременно, където подбора и изпълнението на енергия се дължи на механична работа на част от нея; тези двигатели се наричат ​​двигатели с вътрешно горене. Тези машини използват течни или газообразни горива. Течно гориво се изпарява преди горене или разпръсква във въздуха.

Помислете четиритактов карбуратор устройство коли двигател. Принципът на работа на двигателите, използвани в трактори и самолети, подобни на пътя.

Схема четиритактов двигател с вътрешно горене и като работа на двигателя диаграма е показано на фиг.

Схемата показва, че в цилиндъра А бутало може да се движи свободно V. В горната част на цилиндъра са два клапана. D се произвежда чрез входа на клапана т.нар газова смес, състояща се от въздух и фините частици на течно или газообразно гориво. Клапан E служи за отстраняване на отработените газове от цилиндъра; С - възпламенител (свещ), чиято цел - запалване на сместа се намира над буталото.

Един и основните части на растението силата на парата - пот. Всяка се състои от парен котел пещ за изгаряне на гориво, горивната камера, котел барабан вода и пара място е херметически затворен. Всеки котел има определен капацитет, измерена чрез количеството на водата, която е в състояние да се изпари в продължение на един час при определена температура и налягане. Част от котела, по време на който пещта влиза в контакт с пламъка се нарича нагревателната повърхност.

Фигурата показва дим тръба котел. В рамките на този котел се поставя няколко тръби A, в която продуктите на горенето се проведе в дим кутия B, където спадът на комина. Тези котли са инсталирани на парни двигатели и локомотиви. Многобройни димните тръби произвеждат огромен отопление повърхност, с която по-ефективно се използва енергия, получена от изгарянето на гориво. Водата в тези котли е между тръбите на дим.

Можете да направите котли по различен начин: през тръбите за да може водата и между пламъка на тръби. Тези котли се наричат ​​вода тръба.

Всички от различните видове реактивни двигатели се състои от следните основни части: 1), резервоар за гориво, 2) на камерата, където се изгаря горивото, 3) устройства, осигуряващи гориво в горивната камера и изходящия поток от продуктите от горенето. В зависимост от вида на използваното гориво, реактивни двигатели са разделени на две основни групи: двигатели за твърдо гориво, гориво двигатели с течно гориво.

Най-простият пример на гориво на двигателя твърдо вещество е ракета прах. При изгарянето на снаряд се формират горивни газове, които се изхвърля от тялото на ракети, създаване на струя тяга.

реактивни двигатели течността (LRE) горят запалими течност вещество (масло, алкохол, т. д). Течни реактивни двигатели, използвани в края на Втората световна война самолет за далечни разстояния бомби. скорост самолет снаряд е 5400 km / h при 290-300 км гама от траекторията на полета и надморска височина от 100 км.

За едни и същи род принадлежи ракетни двигатели за междупланетни съобщения, изобретени от К. Д. Tsiolkovskim.

В парната машина парна енергия директно се преобразува в енергия на движение на буталото.

Цифрата показва схема на едноцилиндров двигател с устройство на парната машина. Парна от котела през тръба влиза разпределението на пара в кутия, и от там в работния цилиндър C - алтернативно от едната или другата страна на буталото. Разпределение на пара, произведени с помощта на макарата Z.

Когато пара се подава в дясната страна на цилиндъра, той избутва буталото в ляво, и парата изпускателната се измества и изходи чрез изходящата тръба (на фигурата, тази тръба не са показани). След това, напротив, парата навлиза в лявата част на цилиндъра и избутва буталото в дясно.

Когато Е помощ прът на манивелата и мотовилка F К бутален се превръща в ротационни движения на вала на машината и маховика. На свой ред, маховика чрез предавателен механизъм L и M движи макарата, което от своя страна признава, парна надясно, от лявата страна на буталото.