Тепловые двигатели. Виды тепловых двигателей. Виды тепловой двигатель


Тепловые двигатели. Виды тепловых двигателей

Образование 5 марта 2013

Тепловой двигатель - это аппарат, который совершает работу за счет использования энергии топлива. Машина, работающая на таком двигателе, превращает тепловую энергию в механическую и применяет зависимость расширения вещества от значения температуры.

Первая тепловая машина появилась в Римской империи. Это была турбина внешнего сгорания, работающая на пару. Но из-за низкого развития техники это изобретение не получило развития. На прогресс оно никак не повлияло и вскоре было забыто. Позже в Китае появилось пороховое орудие и пороховая ракета. Это было сравнительно простое устройство. С точки зрения механики пороховая ракета не являлась тепловым двигателем, а с точки зрения физики являлась тепловой машиной. Уже в 17 веке ученые пытались изобрести на основе порохового орудия тепловой двигатель.

Виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели внешнего сгорания:

1. Двигатель Стирлинга - это тепловой аппарат, в котором газообразное или жидкое рабочее тело совершает движения в замкнутом пространстве. Это устройство основано на периодическом охлаждении и нагреве рабочего тела. При этом извлекается энергия, которая возникает при изменении объема рабочего тела. Двигатель Стирлинга может работать от любого источника тепла.

2. Паровые машины. Главный их плюс - это простота и отличные тяговые качества, на которые не влияет скорость работы. При этом можно обходиться без редуктора. Этим паровая машина отличается в лучшую сторону от двигателя внутреннего сгорания, выдающего на малых оборотах недостаточное количество мощности. По этой причине паровую машину удобно использовать в качестве тягового двигателя. Недостатки: низкий КПД, невысокая скорость, постоянный расход воды и топлива, большой вес. Раньше паровые машины были единственным двигателем. Но они требовали много топлива и замерзали зимой. Затем их постепенно вытеснили электродвигатели, ДВС, паровые турбины и газовые, которые обладают компактностью, более высоким КПД, универсальностью и эффективностью.

Тепловые двигатели внутреннего сгорания:

1. ДВС (расшифровывается как двигатель внутреннего сгорания) - это двигатель, в процессе работы которого, часть сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию. Поршневые ДВС различаются по виду топлива (газовые и жидкостные), по рабочему циклу (двух- и четырехтактные), по способу приготовления рабочей смеси (карбюраторные, дизели), по типу преобразования энергии (турбинные, комбинированные, поршневые и реактивные). Первый ДВС был придуман и создан Э. Ленуаром в 1860 году. Рабочий цикл состоит из четырех тактов, по этой причине этот двигатель еще называют четырехтактным. В настоящее время такой двигатель чаще всего встречается на автомобилях.

2. Роторный ДВС. В качестве примера можно привести электрическую тепловую станцию, работающую в базовом и пиковом режимах. Этот вид двигателя относительно прост и может быть создан в любых размерах. Вместо поршней используется ротор, вращающийся в специальной камере. В ней расположены впускные отверстия и выпускные, а также свеча зажигания. При таком типе конструкции четырехтактный цикл осуществляется без механизма газораспределения. В роторном ДВС можно использовать дешевое топливо. Также он практически не создает вибраций, дешевле и надежнее в производстве, чем поршневые тепловые двигатели.

3. Ракетные и реактивные тепловые двигатели. Суть этих устройств состоит в том, чтобы тяга создавалась не с помощью винта, а посредством отдачи выхлопных газов двигателя. Могут создавать тягу в пространстве без воздуха. Бывают твердотопливные, гибридные и жидкостные).

И последний подвид - это турбовинтовые тепловые двигатели. Создание энергии происходит за счет винта и за счет отдачи газов выхлопных.

Источник: fb.ru Новости и общество Совместимы ли тепловые двигатели и охрана окружающей среды?

Так уж устроен человек – пытаясь познавать мир, он всегда подмечал закономерности явлений и событий, со временем выводя из них все более сложные физические законы жизни. Сегодня физика является одной из базовых ...

Образование Тепловые двигатели: принцип действия, устройство, схема

Рассмотрим тепловые двигатели, принцип действия этих механизмов. В земной коре и мировом океане запасы внутренней энергии можно считать неограниченными. Для того чтобы решать практические задачи, ее явно недостаточно....

Образование КПД теплового двигателя. КПД теплового двигателя - формула определения

Работу многих видов машин характеризует такой важный показатель, как КПД теплового двигателя. Инженеры с каждым годом стремятся создавать более совершенную технику, которая при меньших затратах топлива давала бы макси...

Автомобили Современные автомобили: виды кузовов, салонов и двигателей

Какие сегодня только не выпускаются автомобили! Виды их разнообразны. И с каждым годом производители удивляют потенциальных покупателей чем-то новым. Итак, стоит рассказать про самые популярные машины, а также про их ...

Бизнес Аккумулятор тепловой: виды и использование в быту

Если у вас в доме имеется котельная установка, работающая на твердом топливе, то вам должно быть известно, что она не способна функционировать долгое время без вмешательства человека. Это обусловлено необходимостью пе...

Бизнес Танк Т-80У с газотурбинным двигателем: вид топлива и технические характеристики

Так уж сложилось, что почти все ОБТ (основные боевые танки) мира имеют дизельный двигатель. Есть только два исключения: Т-80У и «Абрамс». Какими соображениями руководствовались советские специалисты, созда...

Автомобили Детонация двигателя. Причины и виды

Детонация - это один из явных признаков неисправности двигателя. Все дальнейшие усилия владельца автомобиля должны быть направлены на ее устранение. Существуют различные причины, когда детонация двигателя появляется п...

Домашний уют ДВС (двигатель внутреннего сгорания): общая характеристика, виды

Тепловое расширение газов сегодня используется во множестве устройств. Это и турбореактивные моторы, и дизели, и карбюраторы… Тепловой агрегат может быть двух типов:двигатель с внешним сгоранием;

Технологии Плазменные двигатели: история, виды, опыт

Для длительной работы в космосе должны использоваться надежные электроракетные двигатели со скоростью истечения плазмы порядка ста пяти метров в секунду и больше. Плазменные двигатели начали активно разрабатывать еще ...

Домашний уют Двигатели для лодок: виды и фото

Практичные надувные лодки давно завоевали популярность у любителей рыбалки. Они не доставляют хлопот в транспортировке, хорошо управляются и отличаются высокой ремонтопригодностью, что позволяет смириться с низкой защ...

monateka.com

Виды тепловых двигателей Тепловые двигатели

Виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели

Тепловые машины реализуют в своей работа превращение одного вида энергии в другой. Таким образом машины- устройства которые служат для преобразования одного вида энергии в другой

Тепловые преобразуют внутреннюю энергию в механическую. Внутренняя энергия тепловых машин образуется за счет энергии топлива

Самое начало Говорят, ещё две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро

Геронов шар Примерно тремя столетиями позже в Александрии – культурном и богатом городе на Африканском побережье Средиземного моря – жил и работал выдающийся учёный Герон. В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром. Он представляет собой полый железный шар, закреплённый так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в шар. Из шара он вырывается наружу через изогнутые трубки. При этом шар приходит во вращение. Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения шара. Геронов шар – это прообраз современных реактивных двигателей

Паровая турбины Парова я турби на (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) — это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

Двухкорпусная паровая турбина.

Газовая турбина— это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Состоит из копрессора, соединённого напрямую с турбиной, и камерой сгорания между ними. (Термин Газовая турбина может также относится к самому элементу турбина. )

Модель двигателя внутреннего сгорания свеча впускной клапан выпускной клапан цилиндр поршень шатун кулачки коленвал

Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. l Несмотря на то, что ДВС являются относительно несовершенным типом тепловых машин, он очень широко распространен, например в транспорте. l

Общий вид двигателя внутреннего сгорания

Виды двигателей внутреннего сгорания Двухтактные Четырехтактные l В двухтактном l Рабочий цикл двигателе рабочий четырёхтактного цикл полностью двигателя состоит из происходит в течение четырёх основных одного оборота этапов — тактов: коленчатого вала. 1. Впуск l Рабочий цикл 2. Сжатие двухтактного двигателя состоит из двух этапов: 3. Сгорание и расширение 4. Выпуск 1. Сжатие Схема 2. Расширение Схема

Схема работы 2 -тактного и 4 тактного двигателя 2 -тактный двигатель 4 -тактный двигатель

Такты работы двухтактного двигателя Сжатие Расширение

Такты работы четырехтактного двигателя Впуск Сжатие Рабочий Ход Выпуск

Дизель Ди зельный двиѓатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения топлива от сжатия. Дизельные двигатели работают на дизельном топливе (в просторечии - "солярка").

Паровая машина Парова я маши на — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу.

Реактивный двигатель — двигатель-движитель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и в соответствии с законом сохранения импульса образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении.

Ядерный двигатель использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Традиционный ЯД в целом представляет собой конструкцию из ядерного реактора и собственно двигателя. Рабочее тело (чаще - аммиак или водород) подаётся из бака в активную зону реактора где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу.

Экологические проблемы использования тепловых машин. l Топки тепловых электростанций, двигатели внутреннего сгорания автомобилей, самолетов и других машин выбрасывают в атмосферу вредные для человека, животных и растений вещества, например сернистые соединения, оксиды азота, углеводороды, оксид углерода, хлор. l Эти вещества попадают в атмосферу, а из нее- в различные части ландшафта.

Решение проблем экологии

Электро мобили

Преимущества электромобиля: 1. Отсутствие вредных выхлопов. 2. Простота конструкции и управления, высокая надежность и долговечность экипажной части. 3. Возможность подзарядки от бытовой электрической сети. 4. Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счет подзарядки аккумуляторов в ночное время. 5. Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. 6. Аккумуляторные батареи служат около трех лет, или 85 000100 000 км пробега. 7. КПД электродвигателя составляет 90 -95%. В городском цикле автомобиль задействует около 3 л. с. двигателя. Городской автотранспорт может быть заменен на электромобили.

Недостатки электромобиля: аккумуляторы пока не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости. Имеющиеся высокоэнергоемкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения редкоземельных металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрийсерного аккумулятора >300° С). Впрочем, энергоемкость таких АБК увеличилась за XX век в 4 раза (до 40 -45 Вт/ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. шум работающего электромотора довольно велик, в чем может лично убедиться каждый пассажир троллейбуса или поезда метро.

Разнообразие видов тепловых машин указывает лишь на различие в конструкции и принципах преобразования энергии. Общим для всех тепловых машин является то, что они изначально увеличивают свою внутреннюю энергию за счет сгорания топлива с последующим преобразованием внутренней энергии в механическую

present5.com

Виды теплового двигателя

 

Наверное, никто из создателей первых автомобилей не думал о том, что их творения станут настолько популярными – на начало ХХI века количество автомобилей в мире перешагнуло отметку в 600 млн. экземпляров. Экономисты прогнозируют, что через 15 – 20 лет  число автомобилей в мире перешагнет отметку в 1,5 млрд.

Мы должны принять, как свершившийся факт, то что количество  автомобилей в мире будет возрастать и возрастать очень быстро. И надо понять к чему это приведет. Будет ли  возрастание  количества  автомобилей  благом или вредом?

Нашей задачей будет рассмотреть влияние  автомобильной  промышленности на экологию и проблемы с этим  связанные, на общество, установить влияние на развития автопромышленности на науку и промышленность в целом.

Человечество на протяжении всей своей истории стремилось  использовать источники энергии для решения своих задач. На заре истории человек начал использовать энергию  падающей воды, позже, в средние века человечество научилось использовать энергию ветра. Со временем  этого  стало  недостаточно для развития промышленности, ведь ветер не всегда  достаточно силен, для того чтобы вращать крылья ветряных мельниц, а вода замерзает  зимой. Но в конце ХVIII века был изобретен паровой  двигатель.  С изобретением парового двигателя стало возможным  дальнейшее  развитие  техники и промышленности.

Но паровой двигатель имеет очень низкий коэффициент полезного  действия, большую часть  полученной при  сгорании топлива энергии  он  попросту выбрасывает в воздух. Поэтому начались исследования  по  постройке двигателей внутреннего сгорания.

Каждый из рассмотренных нами этапов развития человечества имел свой  источник энергии. И каждый  последующий источник был более мощным и позволял  получать большее количество энергии при меньших  затратах. Поэтому мы можем сделать вывод, что развитие техники  и  промышленности напрямую зависит от уровня использования внутренней  энергии тел. Человечество  училось  использовать  более  высококалорийные виды топлива И это действительно был процесс обучения, ведь для  создания паровой машины, необходимо иметь познания в механике, металлургии, свойствах паров и газов. Человечество постепенно осваивало те источники  энергии,  которые  он  могло освоить,  пребывая  на  своем  уровне развития. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За своим назначением тепловые машины можно разделить на три  вида:  тепловые двигатели, тепловые насосы и холодильные машины. Тепловая  машина трансформирует теплоту в  работу. В тепловых машинах при  исполнении  работы теплота от более нагретого  тела  передается  менее  нагретому.

 

Современная  техника  использует  три  типа  тепловых  машин: поршневые,  турбинные  и  реактивные.  Газовые  турбины  позволяют  получать  большие  мощности  при  сравнительно  небольших  размерах.  Они широко используются в авиации, корабельных установках, на  железнодорожном транспорте и постепенно внедряются на  теплоэлектростанциях.

Поршневые двигатели также разделяются на три группы: на  двигатели, которые работают по циклу Отто (карбюраторные), циклу  Дизеля (дизельные) и по циклу Тринклера  с использованием  форсунки.

Каждый из этих видов  двигателей  имеет  свои  положительные  и  отрицательные  качества. Дизельные  двигатели,  например,  имеют  высокий  коэффициент  полезного  действия  и  большую  мощность  по сравнению с карбюраторным  двигателем.

Наиболее  широко  используются  поршневые  двигатели  внутреннего  сгорания.  Двигатель  внутреннего  сгорания – это  тепловая  машина,  в  которой  топливо  сжигается  в  цилиндре  под  поршнем. Теплота  сгорания  при  этом  превращается  в  работу при  помощи  поршня  и  кривошипно-шатунного механизма. Цилиндр  имеет  два  отверстия  с  клапанами,     через  один  из  которых  происходит впрыск  рабочего  тела (воздуха  или  смеси  воздуха  с  парами  бензина),  а  через  другой  выход  продуктов  сгорания  после  завершения  цикла.  Поршень  в  цилиндре  двигателя  во  время  одного  цикла  Отто  совершает четыре хода или такта: всасывание, сжимание, расширение после сгорания смеси. Коэффициент  полезного  действия  такого  двигателя  равен:

,  где  - степень  сжатия. 

Согласно  формулы,   коэффициент  полезного  действия  двигателя  зависит  от  степени  сжатия,  который  в  свою  очередь  зависит  от  качества  топлива, показателя  адиабаты  [1].  Увеличение   меры  сжатия   ограничено  самовозгоранием  топлива,  что  резко  снижает  экономичность  двигателя. Степень  сжатия  в  обычных  карбюраторных  двигателях не  превышает  7 – 12 [2].

Развитие  автомобилестроения  требовало  новых  материалов,  топлив,  сплавов.  Все  эти  материалы  производит  химическая  промышленность.      

 

Для  функционирования  автомобилей  необходимо  большое  количество  резины,  много  ее  идет  на  изготовление  шин,  но  не  менее  она  важна  и  при  изготовлении  различных  материалов для  топливной системы. 

Но  все  же  львиная  доля  резины  идет  на  изготовление  шин.  Для  изготовления  шин  используют  искусственный  каучук,  в  который  для  улучшения  его  свойств  добавляют  сажу,  металлическую  проволоку,  антиокислители,  красители.

В  начале  ХХ  века  для  изготовления  шин использовали  природный  каучук,  но  его  количество  было  ограничено,  поэтому  было  необходимо  наладить  изготовление  искусственного каучука. Его  изготовление  наладили  в  СССР  в  1932  году  под  руководством  академика   С. В. Лебедева  из  этилового  спирта,  который  химически  превращали  в  бутадиен 1,3  и полимеризировали  в  каучук:

 

Таким  образом  получили  бутадиеновый  каучук[3]. Сейчас  для  производства  шин  используют  более  качественные  виды  каучука: бутадиен-стирольный,  который  получают  при  совместной  полимеризации  бутадиена  и  стирола,  он  отличается  от  бутадиенового  большей  стойкостью  к  истиранию,  большей  морозостойкостью.

 

Для  работы  двигателям  автомобилей  необходимо  топливо.  В  виде топлива  используют продукты  переработки  нефти,  они  получили  название  бензинов. Для  переработки  нефти  принято использовать  перегонку  и  крекинг. Перегонка  только  разделяет  нефть  на  несколько  фракций  с  разной  температурой  кипения,  а  крекинг  позволяет  получить  бензины  за  счет  расщепления  сложных  веществ нефти.

В  состав  бензинов  входят  углеводороды  с  количеством  атомов  углерода  в  молекуле  от 4  до 7. Температура  их  кипения  лежит  в  области  30 – 200°С[4].  Кроме  углеводородов  в  состав  бензинов  входят  также  различные  добавки  призванные  улучшить  его  качество. Как  добавки  используют  антиоксиданты,  которые  повышают  химическую  стабильность  бензина,  антидетонаторы,  которые повышают  октановое  число.

Сейчас,  когда  проблема  загрязнения  воздуха  стала  очень  важна,  особенно  в  больших  городах,  автомобили  стали  переводить на  использование  альтернативных  видов  топлива: газа, биотоплива,  например,  топливо Е85 (85% этанола и 15% бензина), стоимость которого на 25% дешевле традиционного топлива, уже  используют  в  многих  странах  Европы.  

 

Многие  ученые  мира  внесли  свой  вклад  в  исследование  свойств тепловых  двигателей.  Среди  них  можно  назвать  К. Бенца, Г. Даймлера,  К. Отто, О. Дизеля, которые  своими  работами  создали  тот  современный  двигатель,  который  мы  знаем. Но  работы  этих  ученых были  востребованы  обществом,  поскольку  промышленности  необходимо  было  перевозить  грузы,  а  железнодорожный  транспорт  был  не  везде. Именно  поэтому  и  велись  разработки  двигателей  внутреннего  сгорания,  которые  и позволили  транспортировать  грузы  и  перевозить  пассажиров.

Также  надо  назвать  тех  ученых, работы  которых  не  были  непосредственно  связаны  с  автомобильной  промышленностью, но  без  их  вклада  развитие  автопромышленности  было  бы  невозможно.  Это  творец  синтетического  каучука С. В. Лебедев,  изобретатель  процесса  крекинга (переработки нефти) А. А. Летний, и  В. Г. Шухов,  который  первым  создал  промышленную  установку  по  крекингу  нефти[5]. 

Внедрение  двигателей  внутреннего  сгорания изменило  мир. Расстояния  уменьшились,  поскольку  стало возможным  быстрее преодолевать  их, началось  развитие  многих  видов  промышленности, связанных  с  автомобилестроением.

 

При  внедрении  тепловых  двигателей  возникло  также  и  много проблем,  среди  них  надо  выделить  социальные  проблемы  и  проблемы  экологического плана.

Тепловые  двигатели  изменили  мир.  Они  увеличили  производительность  труда  рабочих  во  много  раз  и  там,  где  раньше  работу  выполнял  десяток  рабочих  остался  только  один.  Поэтому  внедрение  тепловых  двигателей  привело  в  массовой  безработице,  народным  волнениям,  например  можно  вспомнить  движение  луддистов  в  Англии.  

Но  развитие  промышленности  не остановить  и  использование  тепловых  двигателей  все  возрастало,  это  привело  к  возникновению  экологических  проблем  и  в  первую  очередь  загазованности  воздуха  и  накопления  отходов  деятельности  тепловых  двигателей.  Для  решения  этих  проблем  используют  различные  пути,  например,  переводят  тепловые  двигатели  на  использование  более  экологически  чистых  топлив,  например,  биотоплива  с  высоким  содержанием  этанола,  как  топливо  используют  природный  газ. Моральные  проблемы  при использовании  тепловых  двигателей  тесно  связаны  с  экологическими  проблемами.  В  последнее  время  остро  стал  вопрос  исчерпания  запасов  нефти  в  мире.  И  многих  заботит  проблема  моральности использования  залежей  нефти,  ведь  мы,  забираем  эти  ресурсы  у  последующих  поколений  жителей  планеты.  Многие  видные  политики  и  ученые  выступают  за  ограничение  использования  исчерпаемых  запасов  полезных  ископаемых. 

У  автомобиля  как  транспортного  средства  есть  как  свои  плюсы  так  и  минусы. К  плюсам  можно отнести,  то  что при  его помощи  можно  транспортировать  грузы  и  перевозить  пассажиров, а  к  минусам – экологические  проблемы  при  его использовании.

znakka4estva.ru

Тепловые двигатели. Виды тепловых двигателей

Тепловой двигатель - это аппарат, который совершает работу за счет использования энергии топлива. Машина, работающая на таком двигателе, превращает тепловую энергию в механическую и применяет зависимость расширения вещества от значения температуры.

Первая тепловая машина появилась в Римской империи. Это была турбина внешнего сгорания, работающая на пару. Но из-за низкого развития техники это изобретение не получило развития. На прогресс оно никак не повлияло и вскоре было забыто. Позже в Китае появилось пороховое орудие и пороховая ракета. Это было сравнительно простое устройство. С точки зрения механики пороховая ракета не являлась тепловым двигателем, а с точки зрения физики являлась тепловой машиной. Уже в 17 веке ученые пытались изобрести на основе порохового орудия тепловой двигатель.

Виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели внешнего сгорания:

1. Двигатель Стирлинга - это тепловой аппарат, в котором газообразное или жидкое рабочее тело совершает движения в замкнутом пространстве. Это устройство основано на периодическом охлаждении и нагреве рабочего тела. При этом извлекается энергия, которая возникает при изменении объема рабочего тела. Двигатель Стирлинга может работать от любого источника тепла.

2. Паровые машины. Главный их плюс - это простота и отличные тяговые качества, на которые не влияет скорость работы. При этом можно обходиться без редуктора. Этим паровая машина отличается в лучшую сторону от двигателя внутреннего сгорания, выдающего на малых оборотах недостаточное количество мощности. По этой причине паровую машину удобно использовать в качестве тягового двигателя. Недостатки: низкий КПД, невысокая скорость, постоянный расход воды и топлива, большой вес. Раньше паровые машины были единственным двигателем. Но они требовали много топлива и замерзали зимой. Затем их постепенно вытеснили электродвигатели, ДВС, паровые турбины и газовые, которые обладают компактностью, более высоким КПД, универсальностью и эффективностью.

Тепловые двигатели внутреннего сгорания:

1. ДВС (расшифровывается как двигатель внутреннего сгорания) - это двигатель, в процессе работы которого, часть сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию. Поршневые ДВС различаются по виду топлива (газовые и жидкостные), по рабочему циклу (двух- и четырехтактные), по способу приготовления рабочей смеси (карбюраторные, дизели), по типу преобразования энергии (турбинные, комбинированные, поршневые и реактивные). Первый ДВС был придуман и создан Э. Ленуаром в 1860 году. Рабочий цикл состоит из четырех тактов, по этой причине этот двигатель еще называют четырехтактным. В настоящее время такой двигатель чаще всего встречается на автомобилях.

2. Роторный ДВС. В качестве примера можно привести электрическую тепловую станцию, работающую в базовом и пиковом режимах. Этот вид двигателя относительно прост и может быть создан в любых размерах. Вместо поршней используется ротор, вращающийся в специальной камере. В ней расположены впускные отверстия и выпускные, а также свеча зажигания. При таком типе конструкции четырехтактный цикл осуществляется без механизма газораспределения. В роторном ДВС можно использовать дешевое топливо. Также он практически не создает вибраций, дешевле и надежнее в производстве, чем поршневые тепловые двигатели.

3. Ракетные и реактивные тепловые двигатели. Суть этих устройств состоит в том, чтобы тяга создавалась не с помощью винта, а посредством отдачи выхлопных газов двигателя. Могут создавать тягу в пространстве без воздуха. Бывают твердотопливные, гибридные и жидкостные).

И последний подвид - это турбовинтовые тепловые двигатели. Создание энергии происходит за счет винта и за счет отдачи газов выхлопных.

загрузка...

4responsible.ru

Тепловые двигатели. Виды тепловых двигателей

Тепловой двигатель - это аппарат, который совершает работу за счет использования энергии топлива. Машина, работающая на таком двигателе, превращает тепловую энергию в механическую и применяет зависимость расширения вещества от значения температуры.

Первая тепловая машина появилась в Римской империи. Это была турбина внешнего сгорания, работающая на пару. Но из-за низкого развития техники это изобретение не получило развития. На прогресс оно никак не повлияло и вскоре было забыто. Позже в Китае появилось пороховое орудие и пороховая ракета. Это было сравнительно простое устройство. С точки зрения механики пороховая ракета не являлась тепловым двигателем, а с точки зрения физики являлась тепловой машиной. Уже в 17 веке ученые пытались изобрести на основе порохового орудия тепловой двигатель.

Виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели внешнего сгорания:

1. Двигатель Стирлинга - это тепловой аппарат, в котором газообразное или жидкое рабочее тело совершает движения в замкнутом пространстве. Это устройство основано на периодическом охлаждении и нагреве рабочего тела. При этом извлекается энергия, которая возникает при изменении объема рабочего тела. Двигатель Стирлинга может работать от любого источника тепла.

2. Паровые машины. Главный их плюс - это простота и отличные тяговые качества, на которые не влияет скорость работы. При этом можно обходиться без редуктора. Этим паровая машина отличается в лучшую сторону от двигателя внутреннего сгорания, выдающего на малых оборотах недостаточное количество мощности. По этой причине паровую машину удобно использовать в качестве тягового двигателя. Недостатки: низкий КПД, невысокая скорость, постоянный расход воды и топлива, большой вес. Раньше паровые машины были единственным двигателем. Но они требовали много топлива и замерзали зимой. Затем их постепенно вытеснили электродвигатели, ДВС, паровые турбины и газовые, которые обладают компактностью, более высоким КПД, универсальностью и эффективностью.

Тепловые двигатели внутреннего сгорания:

1. ДВС (расшифровывается как двигатель внутреннего сгорания) - это двигатель, в процессе работы которого, часть сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию. Поршневые ДВС различаются по виду топлива (газовые и жидкостные), по рабочему циклу (двух- и четырехтактные), по способу приготовления рабочей смеси (карбюраторные, дизели), по типу преобразования энергии (турбинные, комбинированные, поршневые и реактивные). Первый ДВС был придуман и создан Э. Ленуаром в 1860 году. Рабочий цикл состоит из четырех тактов, по этой причине этот двигатель еще называют четырехтактным. В настоящее время такой двигатель чаще всего встречается на автомобилях.

2. Роторный ДВС. В качестве примера можно привести электрическую тепловую станцию, работающую в базовом и пиковом режимах. Этот вид двигателя относительно прост и может быть создан в любых размерах. Вместо поршней используется ротор, вращающийся в специальной камере. В ней расположены впускные отверстия и выпускные, а также свеча зажигания. При таком типе конструкции четырехтактный цикл осуществляется без механизма газораспределения. В роторном ДВС можно использовать дешевое топливо. Также он практически не создает вибраций, дешевле и надежнее в производстве, чем поршневые тепловые двигатели.

3. Ракетные и реактивные тепловые двигатели. Суть этих устройств состоит в том, чтобы тяга создавалась не с помощью винта, а посредством отдачи выхлопных газов двигателя. Могут создавать тягу в пространстве без воздуха. Бывают твердотопливные, гибридные и жидкостные).

И последний подвид - это турбовинтовые тепловые двигатели. Создание энергии происходит за счет винта и за счет отдачи газов выхлопных.

загрузка...

fjord12.ru

Назовите все виды тепловых двигателей

Вот немного информации - думаю тебе поможет **************************** Открытый урок по теме: "Тепловые двигатели" Кузьмина Людмила Александровна, учитель физики Статья отнесена к разделу: Преподавание физики -------------------------------------------------------------------------------- Цели урока: а) познавательные - проследить историю создания тепловых двигателей, познакомить с их устройством и принципом действия, применением тепловых двигателей в народном хозяйстве. Оценить положительные и отрицательные стороны их применения; б) воспитательные – воспитывать умение слушать товарища, формировать умение работать с дополнительной литературой. План урока 1) Оргмомент. 2) Слово учителя. a) Необходимость создания тепловых двигателей. b) Превращение энергии в тепловых двигателях. c) К. П. Д. тепловых двигателей. 3) Виды тепловых двигателей, история создания и применение этих видов двигателей. (Сообщения учащихся) . a) паровая машина (первый доклад) . b) двигатель внутреннего сгорания (второй доклад) . c) дизельный двигатель (третий доклад) . d) паровая турбина (четвертый доклад) . e) реактивный двигатель (пятый доклад) . f) тепловые двигатели и охрана окружающей среды (шестой доклад) . 4) Подведение итогов, решение кроссвордов. 5) Задание на дом. Оформление урока Демонстрации: а) выталкивание паром пробки из пробирки (штатив с муфтой и лапкой, пробирка с пробкой, стакан с водой, горелка) ; б) модель паровой машины; в) модель двигателя внутреннего сгорания; г) модель шара Герона; д) модель турбины. Ход урока Рассказ учителя. До конца XVII – начала XVIII веков человек не построил никаких двигателей, кроме ветряного и водяного. Созданием новых двигателей люди в те времена не занимались потому, что все хозяйство держалось на рабах, а позже в средние века – на крепостных, которые выполняли почти всю работу, необходимую для жизни общества. Но вот в городах начали зарождаться новые ремесленные цеха, а позднее более крупные производства – мануфактуры, где труд был разделен на отдельные операции – несложные операции. Поскольку простую операцию может выполнить машина, появляются различные виды машин. Для изготовления машин требуется много металла, а для его выплавки – угля. Уголь нужно добывать из глубоких шахт, и перед людьми встали вопросы: как приводить в движение машины; чем откачивать воду из шахт; чем заменить труд лошадей, перевозивших уголь на большие расстояния; как избавиться от зависимости движения кораблей от ветра и др. Люди поняли, что надо создать такой двигатель, который мог бы выполнять любую работу, не будучи связан с водой, не зависящий от погоды, способный приводить в действие самые разнообразные механизмы. Новый двигатель должен был иметь малые размеры, вес, работать от источника энергии, который находился бы тут же на машине. И человек построил такой двигатель, точнее, двигатели. Это были тепловые двигатели (на доске появляется тема урока) . ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ В тепловых двигателях внутренняя энергия рабочего тела (им является пар или газ) превращается в механическую энергию. Для того чтобы пар или газ совершили работу, их надо нагреть до высокой температуры. Расширяясь, они совершают работу. Давайте проследим протекание этих процессов на опыте. Опыт. Выталкивание паром пробки из пробирки. При нагревании воды увеличивается масса пара, находящегося под пробкой, его давление, и наступает момент, когда пар выталкивает пробку – совершает работу. Обратите внимание на то, что пар выходит еще горячий, хотя часть энергии он израсходовал на совершение работы. Ту часть энергии, которую пар сохранил, выходя из пробирки, он отдает воздуху, имеющему более низкую температуру. В физике любое тело, которому отработанный газ или пар отдают оставшуюся у них после совершения работы энергию, называют холодильником. Для характеристики работоспособности двигателей вводят понятие коэ

Классификация Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии: электрические; постоянного тока; переменного тока (синхронные и асинхронные) ; электростатические; химические; ядерные; гравитационные. Получаемую энергию двигатели могут преобразовывать к следующим типам движения: вращательное движение твердых тел; поступательное движение твердых тел; возвратно-поступательное движение твердых тел; движение реактивной струи; другие виды движения. Электродвигатели, обеспечивающие поступательное и/или возвратно-поступательное движение твердого тела; линейные; индукционные; пьезоэлектрические. Некоторые типы электроракетных двигателей: ионные двигатели; стационарные плазменные двигатели; двигатели с анодным слоем; радиоионизационные двигатели; коллоидные двигатели; другие. Двигатели внешнего сгорания - класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела: поршневые паровые двигатели; паровые турбины; двигатели Стирлинга; Двигатели внутреннего сгорания: с внешним смесеобразованием; бензиновые двигатели; карбюраторные; с распределенным впрыском (инжекторные) ; газовые; двигатели Дизеля (Дизельные) ; Воздушно-реактивные двигатели: прямоточные реактивные (ПВРД) ; пульсирующие реактивные (ПуВРД) ; газотурбинные двигатели: турбореактивные (ТРД) ; двухконтурные (ТРДД) турбовинтовые (ТВД) ; турбовинтовентиляторные ТВВД; Ракетные двигатели: жидкостные ракетные двигатели; твердотопливные ракетные двигатели; ядерные ракетные двигатели; некоторые типы электроракетных двигателей. Категория "Двигатели" в патентоведении одна из наиболее активно пополняемых. В год по всему миру подаётся от 20 до 50 заявок в этом классе. Часть из них отличаются принципиальной новизной, часть - новым соотношением известных элементов. Новых агрегатов, к сожалению реально создаётся на порядки меньше. Так: Существует принципиально новый двигатель - центробежный, он работает за счет преобразования энергии вращающихся масс. Точнее за счет использования эффекта гироскопа, сопротивляясь смещению наклона своей оси две противоположно вращающиеся массы (если они своими осями вращения направлены к центру вокруг которого смещаются усилием) создают тягу равную энергии приложенную для их смещения, не считая потерь на трение.

Тепловые двигатели делятся: паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, дизельные, газовые турбины, турбореактивные и турбовинтовые двигатели, и еще множество других видов...

самый распространённый тепловой двигатель в мире - жопа хД

вроде двигатель внутренего сгорания турбиный паровой

Двигатели внешнего сгорания, двигатели внутреннего сгорания, реактивные

Внешнего сгорания, внутреннего, тепловые

touch.otvet.mail.ru

Физическая основа и виды тепловых двигателей

Содержание

1. Введение 3

2. История тепловых двигателей 4

3. Физическая основа теплового двигателя 10

4. Виды тепловых двигателей 13

4.1 Паровые двигатели 13

4.1.1 Паросиловая станция 13

4.1.2 Паровая турбина 15

4.1.3 Поршневая паровая машина 17

4.2 Двигатели внутреннего сгорания 19

4.2.1 Цикл Карно 19

4.2.2 Четырехтактный карбюраторный двигатель 21

4.2.3 Двухтактный двигатель 23

4.2.4 Бензиновый двигатель внутреннего сгорания 26

4.2.5 Двигатель Дизеля 31

4.2.6 Двигатель Стирлинга 32а

4.3 Реактивные двигатели 33

4.3.1 Воздушно-реактивный двигатель 35

4.3.2 Ракетные двигатели 38

4.4 Термомагнитные двигатели и тепловые двигатели

с внешним подводом тепла 41

5. КПД тепловых двигателей 47

5.1 Максимальное значение КПД тепловых двигателей 49

5.2 КПД двигателей внутреннего сгорания 52

6. Тепловые двигатели и окружающая среда 53

7. Практическая часть 60

8. Заключение 62

9. Приложение 63

10. Литература 68

1. Введение

Запасы внутренней энергии в земной коре и в океанах практически безграничны. Для того чтоб превратить часть этой энергии в механическую, чаще всего пользуются тепловыми двигателями – устройствами, которые позволяют превращать внутреннюю энергию пара или газа в механическую.

К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Их топливом является твердое и жидкое топливо, солнечная и атомная энергии.

Тепловые двигатели - паровые турбины - устанавливаются на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока, а также на всех атомных электростанциях для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном - поршневые двигатели внутреннего сгорания, на водном - двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины, на железнодорожном - тепловозы с дизельными установками, в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта. Именно это и побудило меня к написанию этого реферата. Мне захотелось узнать как можно больше о том, что окружает нас, ведь тепловые двигатели в настоящее время используются везде, но все же не все знают их историю, их виды и то как они влияют на окружающую среду.

2. История тепловых двигателей

В древности люди приводили в действие простейшие механизмы руками или с помощью животных.

Затем они научились использовать силу ветра, плавая на парусных кораблях. Они научились так же использовать ветер для вращения ветряных мельниц, перемалывающих зерно в муку. Позже они стали применять энергию течения воды в реках для вращения водяных колес. Эти колеса перекачивали и поднимали воду или приводили в действие различные механизмы.История появления тепловых двигателей уходит в далекое прошлое. Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара.Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому как поршень скользило ядро.Примерно тремя столетиями позже в Александрии — культурном и богатом городе на африканском побережье Средиземного моря — жил и работал выдающийся ученый Герон, которого историки называют Героном Александрийским.Герон оставил несколько сочинений, дошедших до нас, в которых он описал различные машины, приборы, механизмы, известные в те времена. В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром.Он представляет собой полый железный шар, закрепленный так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в шар, из шара он вырывается наружу через, изогнутые трубки, при этом шар приходит во вращение. Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения шара. Геронов шар — это прообраз современных реактивных двигателей.В то время изобретение Герона не нашло применения и осталось только забавой. Прошло 15 столетий.

Во времена нового расцвета науки и техники, наступившего после периода средневековья, об использовании внутренней энергии пара задумывается Леонардо да Винчи. В его рукописях есть несколько рисунков с изображением цилиндра и поршня. Под поршнем в цилиндре находится вода, а сам цилиндр подогревается. Леонардо да Винчи предполагал, что образовавшийся в результате нагрева воды пар, расширяясь и увеличиваясь в объеме, будет искать выход и толкать поршень вверх. Во время своего движения вверх поршень мог бы совершать полезную работу.Несколько иначе представлял себе двигатель, использующий энергию пара, Джованни Бранка, живший на век позже великого Леонардо. Это было колесо с лопатками, в которое с силой ударяла струя пара, благодаря чему колесо начинало вращаться. По существу, это была первая паровая турбина.В XVII-XVIII веках над изобретением паровой машины трудились англичане Томас Севери (1650-1715) и Томас Ньюкомен (1663-1729), француз Дени Папен (1647-1714), русский ученый Иван Иванович Ползунов (1728-1766) и многие другие.Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемёщался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который вслед за поршнем также поднимался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали.

Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх.

После этого цилиндр и поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и их давление на поршень уменьшалось. Поршень под действием собственного веса и наружного атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Для практических целей он не годился: слишком уж сложен был технологический цикл его работы (засыпка и поджигание пороха, обливание водой, и это на протяжении всей работы двигателя!).

Кроме того, применение подобного двигателя было далеко не безопасным.Однако нельзя не усмотреть в первой машине Папена черты современного двигателя внутреннего сгорания.В своем новом двигателе Папен вместо пороха использовал воду. Ее наливали в цилиндр под поршень, а сам цилиндр разогревали снизу. Образующийся пар поднимал поршень.

Затем цилиндр охлаждали, и находящийся в нем пар конденсировался — снова превращался в воду. Поршень, как и в случае порохового двигателя, под действием своего веса и атмосферного давления опускался вниз. Этот двигатель работал лучше, чем пороховой, но для серьезного практического использования был также малопригоден: нужно было подводить и отводить огонь, подавать охлажденную воду, ждать, пока пар сконденсируется, перекрывать воду и т.п.Все эти недостатки были связаны с тем, что приготовление пара, необходимого для работы двигателя, происходило в самом цилиндреА что если в цилиндр впускать уже готовый пар, полученный, например, в отдельном котле? Тогда достаточно было бы попеременно впускать в цилиндр то пар, то охлажденную воду, и двигатель работал бы с большей скоростью и меньшим потреблением топлива. Примерная схема работы двигателя Папена в Приложении, рис 1

Об этом догадался современник Дени Папена англичанин Томас Севери, построивший паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара происходило вне цилиндра — в котле.Вслед за Севери паровую машину (также приспособленную для откачивания воды из шахты) сконструировал английский кузнец Томас Ньюкомен. Он умело использовал многое из того, что было придумано до него. Ньюкомен взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле. Примерная схема работы насоса Сэвери представлена в Приложении, рис 2.Машина Ньюкомена, как и все ее предшественницы, работала прерывисто — между двумя рабочими ходами поршня была пауза. Высотой она была с четырех-пятиэтажный дом и, следовательно, исключительно «прожорлива»: пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в «ненасытную пасть» топки, а механик управлял кранами, впускающими пар и холодную воду в цилиндр. Примерная схема работы машины Ньюкмена представлена в Приложении, рис 3Понадобилось еще 50 лет, прежде чем был построен универсальный паровой двигатель. Это произошло в России, на одной из отдаленных ее окраин — Алтае, где в то время работал гениальный русский изобретатель, солдатский сын Иван Ползунов.Ползунов построил свою «огнедействующую машину» на одном из барнаульских заводов.

Это изобретение было делом его жизни и, можно сказать, стоило ему жизни. В апреле 1763 года Ползунов заканчивает расчеты и подает проект на рассмотрение. В отличие от паровых насосов Севери и Ньюкомена, о которых Ползунов знал, и недостатки которых ясно осознавал, это был проект универсальной машины непрерывного действия. Машина предназначалась для. воздуходувных мехов, нагнетающих воздух в плавильные печи.

mirznanii.com