Rendeljen egyedi munka írását
"> Jelentés
"> Hőmotorok és alkalmazásaik
"> Diák:
"> Nam Anastasia Albertovna
"> Felügyelő:
"> Kutenkova Galina Vladimirovna
"> PCC matematika és informatika
">Absztrakt
">Be " xml:lang="en-US" lang="en-US">XVII"> c) Feltalálták a hőmotort, amelyet a következő években továbbfejlesztettek, de az ötlet ugyanaz maradt. Minden motorban az üzemanyag energiája először gáz vagy gőz energiájába kerül, a gázgőz pedig kitágul, működik és lehűl, belső energiájának egy része pedig mechanikai energiává alakul.
">Kulcsszavak
"> Hőgép, gőzgép, belső égésű motor, gőz- és gázturbina, sugárhajtómű.
"> ">HŐMOTOROK ÉS ALKALMAZÁSUK
"> Hőmotor olyan berendezés, amely az üzemanyag belső energiáját mechanikai energiává alakítja.
A hőgépek közé tartozik: gőzgép, belső égésű motor, gőz- és gázturbina, sugárhajtómű. Tüzelőanyaguk szilárd és folyékony tüzelőanyag, nap- és atomenergia.
"> Hőmotorokat - gőzturbinákat - telepítenek a hőerőművekben, ahol az elektromos áramfejlesztők forgórészét hajtják, valamint minden atomerőműben magas hőmérsékletű gőz előállítására. modern közlekedés: autókban - dugattyús belsőégésű motorok, vízben - belső égésű motorok és gőzturbinák, vasúton - dízelmozdonyok, repülésben - dugattyús, turbó- és sugárhajtóművek.Hőmotorok nélkül elképzelhetetlen a modern civilizáció.Nem is lenne rengeteg olcsó áramot, és megfosztanák a nagysebességű közlekedés összes motorjától.
">Gőzgépek
"> Gőzerőmű. Ezeknek a hajtóműveknek a működése gőz segítségével történik. Ez az esetek túlnyomó többségében vízgőz, de más anyagok (pl. higany) gőzeivel üzemelő gépek is lehetségesek. Gőzturbinák nagy teljesítményű erőművekben és nagy hajókon telepítik, dugattyús motorokat jelenleg csak a vasúti és vízi közlekedésben (gőzmozdonyok és gőzhajók) alkalmaznak.
"> A gőzgép működéséhez számos segédgépre, berendezésre van szükség. Mindezt a gazdaságosságot együtt nevezik gőzerőműnek. A gőzerőműben állandóan ugyanaz a víz kering.
"> A víz gőzzé alakul a kazánban, a gőz a turbinában (vagy dugattyús gépben) működik, majd egy folyóvízzel hűtött dobban (kondenzátor) ismét vízzé alakul. gyűjtőtartályon (kollektoron) keresztül újra a kazánba pumpálni.
"> Ebben a sémában a gőzkazán fűtő, a kondenzátor pedig hűtőszekrény.Mivel szinte ugyanaz a víz kering a berendezésben (kicsi a gőzszivárgás és szinte nem kell vizet hozzáadni), szinte nincs vízkő a kazánban, azaz a vízben oldott sók kicsapódása.Ez azért fontos, mert a vízkő nem vezeti jól a hőt és csökkenti a kazán hatásfokát.Ha vízkő jelenik meg a kazán falán, azt eltávolítják.
"> Gőzturbina forgó hőgép, amely a gőz potenciális energiáját először mozgási energiává, majd mechanikai munkává alakítja át. A gőzturbinákat elsősorban erőművekben és szállító erőművekben, hajókban és mozdonyokban használják, valamint nagy teljesítményű fúvók, ill. egyéb egységek.
"> A turbina egy acélhengerből áll, melynek belsejében egy tengely található, melyre járókerekek vannak szerelve.A járókerekeken speciális ívelt lapátok (b) A járókerekek közé fúvókák vagy vezetőlapátok (a) helyezkednek el Gőz, a vezetőlapátok közötti résekből kiszabadulva a járókerék lapátjaiba ütközik A járókerék forog, így munka keletkezik A gőzturbinában a kerék forgásának oka a gőzsugár reakciója A turbinán belül a gőz kitágul és lehűl Egy keskeny gőzvezetéken keresztül lép be a turbinába, és egy nagyon széles csövön hagyja el.
"> A turbinás vagy dugattyús gép után a gőz a hűtő szerepét betöltő kondenzátorba kerül.A kondenzátorban a gőznek vízzé kell alakulnia.De a gőz csak akkor kondenzálódik vízzé, ha a kondenzáció során felszabaduló párolgási hőt Ez hideg vízzel történik. Például a kondenzátor elrendezhető egy dob formájában, amelyben csövek találhatók folyó hideg vízzel.
"> A munkalapátokban lévő gőz tágulási fokától függően megkülönböztetünk aktív és reaktív turbinákat, az aktív turbinában lévő gőz csak a fúvókákban tágul, nyomása nem változik, amikor a munkalapátokkal minden koronán áthaladnak Ezért az aktív turbinát egyenlő nyomású turbinának is nevezik.A fúvókákban a sugárturbinákban az aktívakkal ellentétben a gőz csak részleges tágulása következik be, a rotorlapátokban további tágulás következik be.Ezért néha egy sugárturbinát ún. túlnyomásos turbina.
">
Belső égésű motorok
"> Benzin belsőégésű motor. A modern hőmotorok legelterjedtebb típusa a belső égésű motor. A belső égésű motorokat autókra, repülőgépekre, tartályokra, traktorokra, motorcsónakokra stb. szerelik fel. A belső égésű motorok folyékony üzemanyaggal (benzinnel) működhetnek , kerozin stb.) vagy acélhengerekben sűrített formában tárolt vagy fából száraz desztillációval nyert éghető gázon (gázgenerátoros motorok).
"> A belső égésű motor fő része egy vagy több henger, amelyekben az üzemanyag eléget, innen ered a motor neve.
"> A henger belsejében egy dugattyú mozog. A dugattyú egy üreges, egyik oldalán zárt henger 1, amelyet a dugattyún lévő hornyokba illesztett rugógyűrűk 2 vesznek körül (dugattyúgyűrűk). Dugattyú és hengerfalak (szaggatott vonallal jelölve) .A dugattyú fémrúddal 3 ("ujj") van felszerelve, amely a dugattyú és a 4 hajtórúd összekapcsolására szolgál. A hajtórúd pedig a dugattyúról az 5 főtengelyre való mozgás átvitelére szolgál.
"> A henger felső része két, szelepekkel lezárt csatornával kommunikál. Az egyik csatorna bemenetén éghető keverék, a másik kimeneten az égéstermékek távoznak. A szelepek úgy néznek ki, mint a rugók által a furatokhoz nyomott lemezek. a szelepek a bütykös tengelyre helyezett bütykök segítségével nyílnak, a tengely forgásakor a bütykök acélrudak (tolók) segítségével emelik fel a szelepeket. Ez egy olyan berendezés, amely a keveréket a motorra szerelt elektromos készülékekből (magneto vagy orsó) kapott elektromos szikra segítségével meggyújtja.
"> A benzinmotor nagyon fontos alkatrésze az éghető keverék előállítására szolgáló berendezés egy karburátor, melynek vázlatosan a 7. ábrája látható. Ha csak a szívószelep van nyitva a hengerben, és a dugattyú a főtengelyhez mozdul, akkor levegő az 1-es lyukon keresztül szívódik be. A 3-as úszókamrához kapcsolódó 2 csövön levegő halad át. A 3-as kamrában benzin található, amelyet egy 4 úszó segítségével olyan szinten szivattyúzunk, hogy éppen elérje a végét az úszókamrában. Ez azáltal érhető el, hogy az úszó, amely felemelkedik, amikor a benzin a kamrába áramlik, egy speciális 6 elzárótűvel lezárja az 5 lyukat, és ezáltal leállítja a benzinellátást, ha a szint emelkedik. nagy sebességgel a 2 cső végénél beszívja a benzint és kipermetezi (a szórópalack elve szerint).Így éghető keveréket kapunk (benzingőz és levegő), amelynek a hengerbe való áramlását szabályozzuk. fojtószeleppel 7.
;font-family:"Tahoma";color:#46555a">
"> A motor működése négy ciklusból áll:
"> I löket szívás Kinyílik az 1. bemeneti szelep, és a 2-es dugattyú lefelé haladva szívja be az éghető keveréket a karburátorból a hengerbe.
"> II. ütemű kompresszió. A bemeneti szelep zár, és a dugattyú felfelé haladva összenyomja az éghető keveréket. A keverék a kompresszió során felmelegszik.
"> III ütemű égés. Amikor a dugattyú eléri a felső helyzetét (kicsit korábban járó gyors motornál), a keveréket egy gyertya által adott elektromos szikra gyújtja meg A gázok nyomásereje az éghető keverék forró égéstermékei lenyomja a dugattyút.A dugattyú mozgása átadódik a főtengelyre, és ez hasznos munkát eredményez.A munkavégzés és a tágulás során az égéstermékek lehűlnek és nyomásuk csökken.A munkalöket vége felé a nyomás a henger szinte atmoszférikusra süllyed.
"> IV ütemű kipufogó (kipufogó) A kipufogószelep 3 kinyílik, és a kipufogógáz égéstermékei a kipufogódobon keresztül a légkörbe távoznak.
"> A négy motorciklusból (azaz a főtengely két fordulatára) csak egy, a harmadik működik, erre tekintettel az egyhengeres motort masszív lendkerékkel kell felszerelni, a mozgási energiája, amelyből a motor a hátralévő ciklusokban mozog.Az egyhengeres motorokat főként motorkerékpárokon helyezik el.A személygépkocsikon, traktorokon stb. a motor egyenletesebb működése érdekében négy, hat vagy több hengert szerelnek fel egy közösre. tengely úgy, hogy minden löketnél legalább az egyik henger működjön.a működéshez külső erő hatására mozgásba kell hozni.Az autókban ez egy speciális akkumulátorral (indítóval) hajtott villanymotorral történik.
"> Hozzátesszük, hogy a motor szükséges része a hengerek falának hűtésére szolgáló berendezés. Ha a hengerek túlmelegednek, akkor olajégés, az éghető keverék idő előtti felvillanása és detonáció (az éghető keverék felrobbanása) lehetséges. a normál működés során fellépő égés). A detonáció nemcsak teljesítménycsökkenést okoz, hanem romboló hatást is gyakorol a motorra. A hengerek hűtése folyóvízzel történik, amely hőt ad le a levegőnek, vagy közvetlenül levegő.Víz kering,mosa a hengereket.A víz mozgását a hengerek közelében felmelegedés és a radiátorban való hűtés okozza.Ez egy rézcsőrendszer,amelyen keresztül folyik a víz.A radiátorban a vizet a levegő hűti le. a ventilátor mozgás közben beszívja az áramlást.
"> A belső égésű motornak számos előnye van, amelyek széleskörű elterjedésének az oka (kompaktság, kis tömeg), másrészt a motor hátrányai:
"> a) jó minőségű folyékony tüzelőanyagot igényel;
"> b) a segítségével alacsony fordulatszám elérésének lehetetlensége (alacsony fordulatszámon például nem működik a karburátor).
"> Mivel a hengeren belüli keverék égéséből származó gázok hőmérséklete meglehetősen magas (1000 ° C felett), a belső égésű motorok hatásfoka lényegesen magasabb lehet, mint a gőzgépeké A gyakorlatban c. A belső égésű motorok teljesítménye általában 2030%.
">Repülőgépek
"\u003e A sugárhajtómű olyan motor, amely a kezdeti energiát a munkafolyadék sugársugárának kinetikai energiájává alakítva hozza létre a mozgáshoz szükséges tolóerőt. A munkafolyadéknak a motor fúvókájából való kilégzése következtében, a sugár reakciója (visszarúgása) formájában reaktív erő képződik, amely a hajtóművet és a konstrukciósan kapcsolódó berendezést a sugár kiáramlásával ellentétes irányba mozgatja a térben.
"> A sugárhajtóműben lévő sugársugár kinetikus (nagy sebességű) energiájában különféle energiafajták (kémiai, nukleáris, elektromos, napenergia) alakíthatók át.
"> A sugárhajtómű által használt tolóerő létrehozásához a következőkre van szüksége:
"> kezdeti (elsődleges) energia forrása, amely a sugár kinetikai energiájává alakul át;
"\u003e munkafolyadék, amelyet egy sugárhajtóműből sugár formájában bocsátanak ki;
">· maga a sugárhajtómű energiaátalakító.
"\u003e A kezdeti energiát egy repülőgép vagy más, sugárhajtóművel felszerelt berendezés fedélzetén tárolják (vegyi üzemanyag, nukleáris üzemanyag), vagy (elvileg) származhat kívülről (Napenergia). Munkafolyadék kinyerése egy sugárhajtómű, környezetből vett anyag használható Környezet (például levegő vagy víz) A készülék tartályaiban vagy közvetlenül a sugárhajtómű kamrájában lévő anyag A környezetből érkező és a fedélzeten tárolt anyagok keveréke a készülék A modern sugárhajtóművekben leggyakrabban a kémiai energiát használják elsődlegesként.eset, a munkaközeg izzó gázok - vegyi üzemanyag égéstermékei.A sugárhajtómű működése során az égő anyagok kémiai energiája átalakul az égéstermékek hőenergiája, a forró gázok hőenergiája pedig a sugáráram transzlációs mozgásának mechanikai energiájává alakul át, és ennek következtében a berendezés, amelyen a a motor kialudt. Minden sugárhajtómű fő része az égéstér, amelyben a munkafolyadék keletkezik. A kamra végét, amely a munkafolyadék felgyorsítására és a sugáráram előállítására szolgál, sugárfúvókának nevezik.
"> Attól függően, hogy a környezetet használják-e a sugárhajtóművek működése során, 2 fő osztályba sorolhatók - légsugárhajtóművek (WJ) és rakétamotorok (RD). A legszélesebb körben használt sugárhajtóműveket repülőgépeken használják különféle típusú.
"> Légsugárhajtóművek. Valamennyi VKI hőmotor, amelynek munkaközege egy éghető anyag légköri oxigénnel való oxidációs reakciója során keletkezik. A VKI munkaközegének nagy részét a légkörből érkező levegő teszi ki. egy víz-keretirányelvvel rendelkező berendezés energiaforrást (üzemanyagot) szállít a fedélzeten, és a munkaközeg nagy részét kiszívja a környezetből.
"> A WFD-ket nem kompresszoros és kompresszoros kivitelűekre osztják.
"> A kompresszor nélküli WFD-k abban különböznek egymástól, hogy a hatékony tüzelőanyag elégetéséhez szükséges sűrített levegő ellátás kompresszor használata nélkül történik, a belépő áramlás sebességi nyomása miatt a levegő összenyomódik a bemeneti berendezésben. közvetlen áramlásúvá és pulzálóvá.
"> Az égéskamra légnyomásának növelésére szolgáló közvetlen áramlású VKI-k csak a szembejövő áramlás sebességmagasságát használják. Eredeti pozitív tulajdonságaik: a tervezés egyszerűsége, könnyedsége és a sugár tolóerejének növekedése a repülés négyzetével arányosan sebesség.Ezért különösen előnyösek nagy szuperszonikus repülési sebességnél Hátrány az elhanyagolható tolóerő alacsony repülési sebességnél, ezért a ramjet hajtóművek csak más olyan hajtóművekkel kombinálva használhatók repülőgépeken, amelyek felszálláskor és alacsony repülési sebességnél biztosítják a szükséges tolóerőt. helikopterekben használják (a fő rotorlapátok végére szerelve).
"> A pulzáló VKI abban különbözik a közvetlen áramlásútól, hogy a levegő nem folyamatosan, hanem periodikusan, impulzusokban jut be az égéstérbe. A kamrában a nyomás az üzemanyag elégetése miatt megemelkedik. A pulzáló VKI képes a szükséges tolóerőt kifejleszteni még Alacsony repülési sebesség Kialakítása egyszerű A fő hátrány magas üzemanyag-fogyasztás A pulzáló WJE-k alacsony tolóerővel rendelkeznek, és csak szubszonikus sebességű repülőgépekhez készültek.
"> A kompresszoros WFD-k centrifugális vagy axiális kompresszorral rendelkeznek, amelyet gázturbina vagy repülőgép-dugattyús hajtómű hajt meg, és ennek megfelelően turbó-kompresszorra (vagy turbósugárhajtóműre) és motor-kompresszorra oszthatók.
"> A turbó-kompresszoros (vagy turbojet) WFD-k a legelterjedtebbek. A legtöbb katonai és polgári repülőgép ezekkel a hajtóművekkel van felszerelve, helikopterekben használják. Alkalmasak szubszonikus és szuperszonikus sebességű repülésekre is, felszerelik lövedékrepülőgépek A szuperszonikus turbósugárhajtóművek az űrrepülőgépek első szakaszaiban alkalmazhatók.
">
Rendeljen egyedi munka írását
2. dia
Hőgépeket - gőzturbinákat - telepítenek a hőerőművekben, ahol az elektromos áramfejlesztők forgórészét hajtják, valamint minden atomerőműben magas hőmérsékletű gőz előállítására. Hőgépek: gőzgép, sugárhajtómű, belső égésű motor, gőzturbina.
3. dia
A hőgép három fő része
A hőmotorokban a mechanikai munkát egy bizonyos anyag, amelyet munkafolyadéknak neveznek, tágulási folyamata során végeznek. A magasabb hőmérsékletű hőtárolót, amely hőt ad át a hőmotornak, fűtőtestnek, azt pedig, amely a maradék hőt elvonja, hogy a munkafolyadékot visszaállítsa eredeti állapotába, hűtőszekrénynek nevezzük.
4. dia
A fő részek fogalma
Fűtő A Q1 hőmennyiséget átadja a munkaközegnek Munkafolyadék Munkavégzés Hűtőszekrény Elfogyasztja a kapott Q2 hőmennyiség egy részét
5. dia
TOVÁBB MÚLTBAN...
A hőmotorok története a távoli múltba nyúlik vissza. Azt mondják, hogy több mint kétezer évvel ezelőtt, a Kr.e. 3. században a nagy görög mechanikus és matematikus Arkhimédész épített egy ágyút, amely gőzzel tüzelt. Arkhimédész ágyújának rajzát és leírását 18 évszázaddal később találták meg a nagy olasz tudós, mérnök és művész, Leonardo da Vinci kézirataiban. Hogyan sült el ez a fegyver?
6. dia
Arkhimédész ágyúja
A hordó egyik vége erősen felforrósodott. Ezután vizet öntöttek a hordó felmelegített részébe. A víz azonnal elpárolgott és gőzzé alakult. A gőz kitágulva, erővel és üvöltéssel dobta ki a magot. Számunkra itt az az érdekes, hogy az ágyú csöve egy henger volt, amelyen a mag dugattyúként siklott.
7. dia
A hőgépek létrehozásának története
Ki és mikor találta fel? Devi Papin angol fizikus, a gőzgép egyik feltalálója. 1680 - A gőzkazán feltalálása 1681 - Biztonsági szeleppel látták el 1707 - Bemutatja motorjának leírását.18. század vége - megépültek az első gőzgépek. 1774 – James Watt angol feltaláló megépítette az első univerzális gőzgépet. 1775 és 1785 között Watt 56 gőzgépet épített. 1785-től 1795-ig 144 ilyen gépet szállított le ugyanaz a cég. 1770: Jean Cugno francia mérnök megépítette az első önjáró kocsit, amelyet tüzérségi darabok mozgatására terveztek. 1803 – Richard Trevithick angol feltaláló megtervezte az első gőzmozdonyt. 5 év után Trevithick új gőzmozdonyt épített. 1816-ban elérte a 30 km/h sebességet. - Támogatás hiányában a trevithik csődbe ment, és 1860-ban Dél-Amerikába távozott. Lenoir francia szerelő 1878-ban találta fel a belső égésű motort. - Otto német feltaláló négyütemű belső égésű motort tervezett. 1825 – Daimler német feltaláló megalkotott egy benzines belsőégésű motort. Ezzel egy időben a Benzinmotort Kosztovics fejlesztette ki Oroszországban. 1896 - Rudolf Diesel német mérnök olyan belső égésű motort tervezett, amelyben nem éghető keveréket sűrítettek, hanem levegőt. Ezek a leggazdaságosabb hőgépek, amelyek olcsó üzemanyaggal üzemelnek, hatásfoka 1913. szeptember 29-én 31-44%. - Felszállt egy Londonba tartó gőzösre. Másnap reggel nem találták a kabinban. Úgy tartják, hogy öngyilkos lett, amikor éjszaka a La Manche csatorna vizébe vetette magát.
8. dia
Belső égésű motor (ICE)
Az egyik leggyakoribb hőmotor, amely két változatban létezik: benzines belső égésű motor és dízelmotor formájában. Ma belső égésű motorokat terveznek, amelyekben üzemanyagként hidrogént használnak majd. 1876 - Nikolaus Otto. A belső égésű motor fő része egy vagy több henger, amelyekben az üzemanyag eléget. Innen a motor neve. A technikában a legelterjedtebb a négyütemű belső égésű motor.
9. dia
Hogyan vannak elrendezve a hőgépek?
A hőgépek sokféleképpen elrendezhetők, de minden hőgépben kell lennie egy működő anyagnak, vagy a gép munkarészében mechanikai munkát végző testnek, egy fűtőberendezésnek, ahol a munkaanyag energiát kap, és egy hűtőszekrénynek, amely hőt vesz el a dolgozó testtől. A hőgépek közé tartozik: gőzgép, belső égésű motor, gőz- és gázturbina, sugárhajtómű. Tüzelőanyaguk szilárd és folyékony tüzelőanyag, nap- és atomenergia. A munkaközeg lehet vízgőz vagy gáz.
10. dia
Hőmotorok használata
Hőmotorokra van szükség ahhoz, hogy a legtöbb jármű meghajtásához elektromos áramot termeljenek. Legnagyobb jelentőséggel bír az erős gőzturbinák használata az erőművekben a generátorok forgórészeinek forgatására. Az atomerőművekben gőzturbinákat is telepítenek, ahol az atommagok energiáját használják fel magas hőmérsékletű gőz előállítására. A modern közlekedésben minden típusú hőmotort használnak. Dugattyús belső égésű motorokat gépkocsikban, traktorokban, önjáró kombájnokban, dízelmozdonyokban, gázturbinákat a légi közlekedésben, sugárhajtóműveket pedig űrrakétákban alkalmaznak. A hőmotorok káros hatással vannak a környezetre: A hőmotor hatásfoka η
dia 11
Hogy hangtompítókat szerelnek fel az autókra, és ha nincsenek ott, akkor a kipufogógázok nagy zajjal szabadulnak fel. A helyzet az, hogy a kipufogógázok, amikor kiszabadulnak a hengerből, sokkal nagyobb nyomással rendelkeznek, mint a légköri levegő. Nagy sebességgel tágulva zajt keltenek. A hangtompító célja, hogy csökkentse a gáz kilépési sebességét a motor hengeréből. ... hogy az üzemanyag és levegő keverékével működő repülőgépek emelési magassága korlátozott. Ez annak köszönhető, hogy nagy magasságban a levegő megritkult, és nincs benne elegendő oxigén. Menjünk nyaralni!
dia 12
Az összes dia megtekintése
Tekintsük a hőmotorokat, ezeknek a mechanizmusoknak a működési elvét. A földkéregben és a világ óceánjaiban a belső energiakészletek korlátlannak tekinthetők. A gyakorlati problémák megoldásához nyilvánvalóan nem elég. Az esztergagépek, járművek mozgásba hozásához ismerni kell a hőgép szerkezetét és működési elvét. Az embernek olyan eszközökre van szüksége, amelyek hasznos munkát végezhetnek.
A hőmotorok, amelyek elvét figyelembe vesszük, a fő motorok bolygónkon. Bennük történik a belső energia mechanikai formává történő átalakulása.
A hőmotor jellemzői
Mi a hőgép működési elve? Röviden, ez egy egyszerű kísérlettel ábrázolható. Ha vizet öntünk egy kémcsőbe, lezárjuk a dugót, felforraljuk, akkor kirepül. A pattogó parafa oka a gőz által végzett belső munka. A folyamatot a gőz belső energiájának a parafa számára kinetikai értékké történő átalakulása kíséri. A hőmotorok, amelyek működési elve hasonló a leírt kísérlethez, szerkezetükben különböznek. Kémcső helyett fémhengert használnak. A dugót egy dugattyú váltja fel, amely szorosan illeszkedik a falhoz, és a henger mentén mozog.
Akció algoritmus
Mi a hőgép működési elve? A 10. osztály foglalkozik ezzel a kérdéssel a fizikaórákon. A srácok hőmotoroknak nevezik azokat a mechanizmusokat, ahol az üzemanyag belső energiájának mechanikai formába való átalakulását figyelik meg.
Ahhoz, hogy a motor hasznos munkát végezzen, nyomáskülönbséget kell létrehozni egy erős turbina dugattyújának vagy lapátjainak mindkét oldalán. Egy ilyen nyomáskülönbség eléréséhez a munkaközeg hőmérséklete több ezer fokkal megemelkedik a környezeti átlagértékéhez képest. Hasonló hőmérséklet-emelkedés következik be az égési folyamat során.
Hőmérsékletváltozások
Minden modern hőmotornak van munkafolyadéka. Szokásos gáznak nevezni, amely hasznos munkát végez a tágulási folyamatban. A kezdeti hőmérsékletet, amelyet T1-nek jelölünk, egy gép vagy turbina gőzkazánjában éri el. Ezt a mutatót a fűtőelem hőmérsékletének nevezik. A munkavégzés során a gáz fokozatos energiaveszteséget okoz. Ez a munkafolyadék elkerülhetetlen lehűléséhez vezet egy bizonyos T2 indikátorra. A hőmérséklet értékének alacsonyabbnak kell lennie a környezeti értéknél, különben a gáznyomás alacsonyabb lesz, mint a légköri nyomás, és a motor nem fog működni.
A T2-t a hűtőszekrény hőmérsékletének nevezzük. Ez a légkör vagy egy speciális berendezés, amely a kipufogó gőz kondenzálásához és hűtéséhez szükséges.
Néhány tény
Tehát a hőmotorok, amelyek elve a munkafolyadék tágításán alapul, nem képesek minden belső energiát a munka elvégzéséhez adni. Mindenesetre a hő egy része a légkörbe (hűtőszekrénybe) kerül a kipufogó gőzzel vagy a turbinák vagy belső égésű motorok kipufogógázaival együtt.
A hőmotorok hatásfoka
Milyen működési elv függ a gáz által végzett hasznos munka mennyiségétől. Figyelembe véve azt a tényt, hogy lehetetlen a belső energiát teljesen átalakítani egy hőgép munkájába, meg lehet magyarázni a természeti folyamatok és jelenségek visszafordíthatatlanságát. Abban az esetben, ha a hűtőből a hő spontán visszatérne a fűtőberendezésbe, a belső energia egy hőmotor segítségével teljes mértékben hasznos munkává alakulna át.
Úgy hívják, hogy a hőmotor által végzett hasznos munka hányadosa a hűtőnek átadott hőmennyiségnek. A fizikában ezt az értéket százalékban szokás kifejezni. Ez a hőgép működési elve. Sémája világos és egyszerű, még a középiskolások számára is elérhető. A termodinamika törvényei lehetővé teszik a hatékonysági tényező maximális értékének kiszámítását.
A hőmotor feltalálása
A hőt használó gép első feltalálója Sadi Carnot volt. Kifejlesztett egy ideális gépet, amelyben az ideális gáz munkaközegként működött. Ezenkívül a tudósnak sikerült meghatároznia egy ilyen eszköz hatékonysági indexét a hűtőszekrény és a fűtőelem hőmérséklete alapján.
Carnotnak sikerült meghatároznia a kapcsolatot egy valódi fűtőelemen működő hőgép és egy hűtőszekrény, amely levegő vagy kondenzátor között. A Carnot által az első ideális hőmotorhoz javasolt matematikai képletnek köszönhetően meghatározható a maximális hatásfok. Közvetlen kapcsolat van a fűtőelem és a hűtőszekrény hőmérséklete között.
A gép teljes körű működése érdekében a hőmérséklet értéke nem lehet alacsonyabb, mint a környező levegőben. Kívánt esetben növelheti a fűtőelem hőmérsékletét, nem felejtve el, hogy minden szilárd anyagnak van egy bizonyos hőállósága. A melegítés során elveszíti rugalmasságát, és amikor eléri az olvadáspontját, egyszerűen megolvad.
A modern gépiparban elért innovációknak köszönhetően fokozatosan növekszik a hőmotor hatásfoka. Például csökken az egyes részei közötti súrlódás, megszűnnek az üzemanyag tökéletlen égéséből származó veszteségek.
Belsőégésű motor
Ez egy hőmotor, ahol a magas hőmérsékletű gázokat munkafolyadék formájában használják fel, amelyek a kamrában különböző típusú üzemanyagok elégetésekor keletkeznek. Az autómotor működésében négy ciklus van. Alkatrészei közül megnevezzük a szívó- és kipufogószelepeket, az égésteret, a dugattyút, a hengert, a gyújtógyertyát, a hajtórudat és a lendkereket.
Következtetés
Jelenleg különféle típusú autókat, karburátorokat használnak. A felhasznált üzemanyag különbségei ellenére működési elvük hasonló. A benzin égése során keletkező hőenergia miatt a hőenergia más formává alakul.
Az első szakaszban a szelep sima lefelé mozgása figyelhető meg, a folyamat a kamra munkakeverékkel való feltöltése miatt következik be. Az első löket végén a szívószelep bezárul. Ezután a dugattyú felfelé mozog, miközben a munkakeverék összenyomódik. A szikra megjelenése a gyertyában az éghető keverék meggyulladásához vezet. A levegő és a benzin gőzei által a dugattyúra kifejtett nyomás spontán lefelé mozgáshoz vezet, ezért a ciklust „löketnek” nevezik. A főtengely meg van hajtva. A negyedik szakaszban a kipufogószelep kinyílik, a kipufogógázok a légkörbe kerülnek.
Mai találkozónkat a hőmotoroknak szenteljük. Ők indítják el a legtöbb közlekedési típust, lehetővé téve számunkra, hogy olyan elektromosságot kapjunk, amely meleget, fényt és kényelmet hoz nekünk. Hogyan vannak elrendezve a hőmotorok és mi a működési elve?
A hőmotorok fogalma és típusai
A hőgépek olyan berendezések, amelyek az üzemanyag kémiai energiáját mechanikai munkává alakítják.
Ez a következőképpen történik: bővítés A gáz vagy a dugattyút nyomja, ami mozgásba hozza, vagy a turbina lapátjait, és forogásra készteti.
A gáz (gőz) és a dugattyú kölcsönhatása karburátoros és dízelmotorokban (ICE) megy végbe.
A forgást létrehozó gáz hatásának példája a repülőgépek turbóhajtóművei.
A hőgép szerkezeti diagramja
A tervezési különbségek ellenére minden hőmotornak van fűtőteste, munkaanyaga (gáz vagy gőz) és hűtőszekrény.
A tüzelőanyag elégetik a fűtőberendezésben, aminek eredményeként a Q1 hőmennyiség szabadul fel, és maga a fűtőberendezés felmelegszik T1 hőmérsékletre. A táguló munkaanyag A munkát végez.
De a Q1 hőt nem lehet teljesen munkává alakítani. A Q2 egy bizonyos része egy felhevült test hőátadása révén a környezetbe kerül, amelyet hagyományosan T2 hőmérsékletű hűtőszekrénynek neveznek.
A gőzgépekről
A találmány kronológiája Arkhimédész korába nyúlik vissza, aki feltalált egy gőzzel tüzelő ágyút. Ezután dicső nevek sorozata következik, akik felajánlják projekteiket. A készülék leghatékonyabb változata Ivan Polzunov orosz feltalálóé. Elődeivel ellentétben ő javasolta a munkatengely folyamatos lökete a 2 henger váltakozó működése miatt.
Az üzemanyag elégetése és a gőzképződés a gőzgépekben a munkakamrán kívül történik. Ezért ezeket külső égésű motoroknak nevezik.
Ugyanezen elv szerint a munkaközeg gőz- és gázturbinákban képződik. Távoli prototípusuk egy gőzzel forgatott golyó volt. Ennek a mechanizmusnak a szerzője Heron tudós volt, aki az ókori Alexandriában készítette el gépeit és eszközeit.
A belső égésű motorokról
század végén német A tervező August Otto javasolta a belső égésű motor tervezését karburátorral, ahol a levegő-üzemanyag keveréket készítik.
Nézzük meg közelebbről a munkáját. Minden munkaciklus 4 ciklusból áll: szívó, kompresszió, teljesítménylöket és kipufogó.
Az első löket során az éghető keveréket a hengerbe fecskendezik, és a dugattyú összenyomja. Amikor a kompresszió eléri a maximumot, aktiválódik az elektromos gyújtórendszer (gyertya szikra). A mikrorobbanás következtében az égéstér hőmérséklete eléri a 16 000 - 18 000 fokot. A keletkező gázok nyomást gyakorolnak a dugattyúra, nyomják, elfordítják a dugattyúhoz csatlakoztatott főtengelyt. Ez az a munkalöket, amely mozgásba hozza az autót.
A lehűtött gázok pedig a kipufogószelepen keresztül kerülnek a légkörbe. A fejlesztők az eszköz hatékonyságának javítására törekedve növelték az éghető keverék kompressziós arányát, de aztán az öngyulladt "az ütemterv előtt".
Deutsch Diesel mérnökérdekes kiutat találtam ebből a nehézségből...
A dízelmotor hengereiben a dugattyú mozgása miatt a tiszta levegő összenyomódik. Ez lehetővé tette a tömörítési arány többszöri növelését. Az égéstér hőmérséklete eléri a 900 fokot. A kompressziós ütem végén dízel üzemanyagot fecskendeznek oda. Apró cseppjei ilyen felmelegített levegővel keveredve spontán meggyulladnak. A keletkező gázok kitágulva nyomást gyakorolnak a dugattyúra, és végrehajtják a munkalöketet.
Így, A dízelmotorok különböznek a karburátortól:
- A felhasznált üzemanyag típusától függően. Karburátoros motorok - benzin. Dízel - csak gázolajat fogyaszt.
- A dízel a nagyobb sűrítési arány miatt 15-20%-kal gazdaságosabb, mint a karburátoros motorok, karbantartása viszont drágább, mint riválisé, egy benzinmotoré.
- A dízelmotor hátrányai közé tartozik, hogy hideg orosz télen a dízel üzemanyag besűrűsödik, és fűteni kell.
- Amerikai tudósok legújabb tanulmányai kimutatták, hogy a dízelmotorok károsanyag-kibocsátása kevésbé káros összetételű, mint a benzines társaiké.
A kétféle belsőégésű motor közötti hosszú távú verseny a felhasználási körük megosztásával véget ért. A dízelmotorokat, mint erősebbeket, a tengeri közlekedésben, a traktorokon és a nehézgépjárművekben, a karburátoros motorokat pedig könnyű és közepes teherbírású járműveken, motorcsónakokon, motorkerékpárokon stb.
Hatékonysági tényező (COP)
Bármely mechanizmus működésének hatékonyságát annak hatékonysága határozza meg. A kipufogógázt a légkörbe bocsátó gőzgép hatásfoka nagyon alacsony, 1-8%, a benzinmotoroké akár 30%, a hagyományos dízelmotoroké pedig akár 40%. Természetesen a mérnöki gondolkodás mindig nem állt meg, és a hatékonyság növelésének módjait kereste.
Tehetséges francia mérnök Sadi Carnot kidolgozta az ideális hőgép működési elméletét.
Indoklása a következő volt: a ciklusok megismételhetőségének biztosítása érdekében szükséges, hogy a munkaanyag hevítés közbeni tágulását felváltsa az eredeti állapotba való összenyomása. Ez a folyamat csak külső erők munkája miatt hajtható végre. Ezenkívül ezeknek az erőknek a munkájának kisebbnek kell lennie, mint magának a munkaközegnek a hasznos munkájának. Ehhez csökkentse a nyomását a hűtőszekrényben való hűtéssel. Ekkor a teljes ciklus grafikonja zárt körvonalnak fog kinézni, majd Carnot-ciklus néven vált ismertté. Az ideális motor maximális hatásfoka a következő képlettel számítható ki:
Ahol η maga a hatásfok, T1 és T2 a fűtőelem és a hűtő abszolút hőmérséklete. Kiszámításuk a T=t+273 képlettel történik, ahol t a hőmérséklet Celsius-ban. A képletből látható, hogy a hatásfok növeléséhez szükséges a fűtőtest hőmérsékletének növelése, aminek az anyag hőállósága korlátoz, vagy a hűtőszekrény hőmérsékletének csökkentése szükséges. A maximális hatásfok T = 0K-nál lesz, ami szintén műszakilag kivitelezhetetlen.
A valós együttható mindig kisebb, mint egy ideális hőmotor hatásfoka. A valós együttható és az ideális együttható összehasonlításával meg lehet határozni a meglévő motor fejlesztésére szolgáló tartalékokat.
Ebben az irányban dolgozik a tervezők a legújabb generációs benzinmotorokat üzemanyag-befecskendező rendszerekkel látták el(injektorok). Ez lehetővé teszi az elektronika használatával a teljes égést, és ennek megfelelően növeli a hatékonyságot.
Módokat keresnek a motor érintkező alkatrészeinek súrlódásának csökkentésére, valamint a felhasznált üzemanyag minőségének javítására.
A természet korábban fenyegette az embert, de most az ember a természetet.
A jelenlegi generációnak meg kell küzdenie az ésszerűtlen emberi tevékenység következményeivel. A természet törékeny egyensúlyának megsértéséhez pedig jelentősen hozzájárul a közlekedésben, a mezőgazdaságban használt hőgépek, valamint az erőművek gőzturbináinak hatalmas mennyisége.
azt káros hatások kolosszális kibocsátásokban nyilvánulnak megés a szén-dioxid szint növekedése a légkörben. Az üzemanyag elégetésének folyamatát a légköri oxigénfogyasztás kíséri olyan léptékben, hogy meghaladja az összes szárazföldi növényzet termelését.
A motorokból származó hő jelentős része a környezetbe kerül. Ez a folyamat, amelyet az üvegházhatás súlyosbít, az éves átlaghőmérséklet növekedéséhez vezet a Földön. A globális felmelegedés pedig az egész civilizációra nézve katasztrofális következményekkel jár.
A helyzet súlyosbodásának elkerülése érdekében hatékonyan kell tisztítani a kipufogógázokat, át kell térni az új környezetvédelmi előírásokra, amelyek szigorúbb követelményeket támasztanak a kipufogógázok károsanyag-tartalmára vonatkozóan.
Nagyon fontos, hogy csak jó minőségű üzemanyagot használjon. Jó kilátások várhatók a hidrogén tüzelőanyagként való felhasználásától, mivel elégetésekor káros kibocsátás helyett víz képződik.
A közeljövőben a benzinüzemű járművek jelentős részét elektromos járművek váltják fel.
Ha ez az üzenet hasznos volt számodra, szívesen látlak
A KAZAH KÖZTÁRSASÁG OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUMA KAZAHSZTÁN-AMERIKAI SZABAD EGYETEMI FŐISKOLA
a témában: Hőmotorok
Ellenőrizve:
Maksimenko T.P.
Teljesített:
a 09 OGKh csoport tanulója - 1
Shushanikova Yu. Yu.
Uszt-Kamenogorszk város
Terv
A hőgépek története
A hőmotorok típusai
a) gőzgép
b) belső égésű motor
c) gőz- és gázturbinák
d) sugárhajtómű
Hőmotorokkal kapcsolatos környezeti problémák
A környezeti problémák megoldásának módjai
A hőgépek története
A hőmotorok története a távoli múltba nyúlik vissza. Azt mondják, hogy több mint kétezer évvel ezelőtt, a Kr.e. 3. században a nagy görög mechanikus és matematikus Arkhimédész épített egy ágyút, amely gőzzel tüzelt. Arkhimédész ágyújának rajzát és leírását 18 évszázaddal később találták meg a nagy olasz tudós, mérnök és művész, Leonardo da Vinci kézirataiban.
Körülbelül három évszázaddal később Alexandriában - a Földközi-tenger afrikai partján fekvő kulturális és gazdag városban - élt és dolgozott a kiváló tudós Heron, akit a történészek Heronnak hívnak.
Alexandria. Heron több olyan művet hagyott hátra, amelyek eljutottak hozzánk, amelyekben különféle akkor ismert gépeket, eszközöket, mechanizmusokat írt le.
Heron írásaiban egy érdekes eszköz leírása található, amelyet ma Heron labdájának hívnak. Ez egy üreges vasgolyó, amely úgy van rögzítve, hogy vízszintes tengely körül tud forogni. A Heron's Bal a modern sugárhajtóművek prototípusa.
Akkoriban Heron találmánya nem talált alkalmazásra, és csak szórakoztató maradt. 15 évszázad telt el. A tudomány és a technika új, középkor utáni virágzásának idején Leonardo da Vinci a gőz belső energiájának felhasználásán gondolkodik. Kézirataiban több rajz is található, amelyek hengert és dugattyút ábrázolnak. A henger dugattyúja alatt víz van, és maga a henger melegszik. Leonardo da Vinci abból indult ki, hogy a víz melegítése következtében képződő, bővülő és térfogatnövelő gőz keresi a kiutat, és felnyomja a dugattyút. Felfelé mozgása során a dugattyú hasznos munkát végezhetett.
Egy gőzenergiát használó motort kicsit másképp képzeltem el,
Giovanni Branca, aki egy évszázaddal a nagy Leonardo előtt élt. Ez egy pengékkel ellátott kerék volt, a másodikat gőzsugárral ütötte el, aminek következtében a kerék forogni kezdett. Valójában ez volt az első gőzturbina.
A XVII-XVIII. században a britek a gőzgép feltalálásán dolgoztak.
Thomas Savery (1650-1715) és Thomas Newcomen (1663-1729), a francia Denis Papin
(1647-1714), Ivan Ivanovics Polzunov orosz tudós (1728-1766) és mások.
Papin épített egy hengert, amelyben egy dugattyú szabadon mozgott fel és le. A dugattyút a blokkon átdobott kábellel kötötték össze, teherrel, amely a dugattyút követve szintén emelkedett és süllyedt. Papin szerint a dugattyút össze lehetne kötni valamilyen géppel, például egy vízszivattyúval, ami vizet szivattyúzna. Popoxot öntöttek a henger alsó csuklós részébe, amit aztán felgyújtottak. A keletkező gázok, megpróbálva tágulni, felnyomták a dugattyút. Ezt követően a hengert és a dugattyút kívülről leöntötték diódavízzel. A hengerben lévő gázok lehűlnek, és a dugattyúra nehezedő nyomásuk csökkent. A dugattyú a saját súlya és a külső légköri nyomás hatására leereszkedett, miközben felemelte a terhet.
A motor hasznos munkát végzett. Gyakorlati célokra nem volt megfelelő: a munka technológiai ciklusa túl bonyolult volt. Ráadásul egy ilyen motor használata messze nem volt biztonságos.
Lehetetlen azonban nem látni Palen első autójában a modern belső égésű motor jellemzőit.
Új motorjában Papin lőpor helyett vizet használt. Ez a motor jobban működött, mint a púderes, de komoly gyakorlati használatra is kevés volt a haszna.
A hátrányok abból adódtak, hogy a motor működéséhez szükséges gőz előkészítése magában a hengerben történt. De mi van akkor, ha kész gőzt engednek be a hengerbe, például külön kazánban? Ekkor elég lenne felváltva gőzt, majd lehűtött vizet engedni a hengerbe, és a motor nagyobb fordulatszámon és alacsonyabb fogyasztás mellett működne.
Ezt Denis Palen kortársa, az angol Thomas Savery sejtette, aki gőzszivattyút épített a víz szivattyúzására egy bányából. Gépében a gőzt a hengeren kívül - a kazánban - készítettek elő.
A Severi nyomán a gőzgépet (a bányából víz szivattyúzására is adaptálva) Thomas Newcomen angol kovács tervezte. Ügyesen felhasználta az előtte feltalált dolgok nagy részét. Newcomen vett egy hengert egy Papin dugattyúval, de a dugattyú felemeléséhez szükséges gőzt, akárcsak Severi, egy külön kazánban kapta.
Newcomen gépe, mint minden elődje, szakaszosan dolgozott – két dugattyúlöket között szünet volt. Olyan magas volt, mint egy négy-öt emeletes épület, és ezért kivételes: ötven ló alig tudott üzemanyagot vinni rá. A kísérők két főből álltak: a tüzelő folyamatosan szenet dobott a kemencékbe, a szerelő pedig a csapokat működtette, amelyek gőzt és hideg vizet engedtek a hengerbe.
Újabb 50 évbe telt, mire elkészült egy univerzális gőzgép. Ez Oroszországban történt, az egyik távoli peremén - Altajban, ahol abban az időben egy zseniális orosz feltaláló, egy katona fia, Ivan Polzunov dolgozott.
Polzunov az egyik barnauli gyárban építette. 1763 áprilisában Polzunov befejezi a számításokat, és megfontolásra benyújtja a projektet. Ellentétben Severi és Newcomen gőzszivattyúival, amelyekről Polzunov tisztában volt, és tisztában volt a hiányosságokkal, ez egy univerzális folyamatos gép projektje volt. A gépet fújtató fújtatásra szánták, amely levegőt kényszerít az olvasztókemencékbe. Fő jellemzője az volt, hogy a munkatengely folyamatosan, üresjárati szünetek nélkül lendült. Ezt úgy érte el, hogy Polzunov egy henger helyett egy hengert adott, mint Newcomen gépénél, kettő felváltva működött. Míg az egyik hengerben a dugattyú a gőz hatására felemelkedett, addig a másikban a gőz lecsapódott, és a dugattyú leesett. Mindkét dugattyút egy munkatengely köti össze, amelyet felváltva forgattak egyik vagy másik irányba. A gép munkalöketét nem a légköri nyomás okozta, mint Newcomenben, hanem a hengerekben lévő gőz munkája miatt.
1766 tavaszán Polzunov tanítványai egy héttel halála után tesztelték a gépet. 43 napig dolgozott, és beindította három olvasztó kemence fújtatóját. Aztán a kazán szivárgást adott; a dugattyúk köré tekert bőr (hogy csökkentse a hengerfal és a dugattyú közötti hézagot) elkopott, és az autó örökre megállt. Senki más nem vigyázott rá.
Egy másik, széles körben használt univerzális gőzgép megalkotója James Watt (1736-1819) angol szerelő volt. Newcomen gépének fejlesztésén dolgozva 1784-ben olyan motort épített, amely minden igényre megfelelt. Watt találmányát nagy lendülettel fogadták. Európa legfejlettebb országaiban a gyári, gyári kézi munkát egyre inkább felváltotta a gépi munka. Az univerzális motor szükségessé vált a gyártáshoz, és létrejött. A wattos motor úgynevezett forgattyús mechanizmust alkalmaz, amely a dugattyú oda-vissza mozgását a kerék forgó mozgásává alakítja.
Később feltalálták a gépeket: a gőzt felváltva a dugattyú alá vagy a dugattyú tetejére irányítva Watt mindkét löketét (fel és le) munkássá változtatta. Az autó erősebb lett. A gőzt egy speciális gőzelosztó mechanizmus irányította a henger felső és alsó részébe, amelyet később továbbfejlesztettek és el is neveztek.
Aztán Watt arra a következtetésre jutott, hogy egyáltalán nem szükséges folyamatosan gőzt táplálni a hengerbe, miközben a dugattyú mozog. Elég, ha a gőz egy részét beengedjük a hengerbe, és azt mondjuk, hogy a dugattyú mozogjon, majd ez a gőz elkezd kitágulni, és a dugattyút szélső helyzetébe mozgatja. Ez gazdaságosabbá tette az autót: kevesebb gőzre volt szükség, kevesebb üzemanyagot fogyasztott.
Ma az egyik legelterjedtebb hőmotor a belső égésű motor (ICE). Autókra, hajókra, traktorokra, motorcsónakokra stb. szerelik fel, több száz millió ilyen motor létezik szerte a világon.
A hőmotorok típusai
A hőgépek közé tartozik: gőzgép, belső égésű motor, gőz- és gázturbina, sugárhajtómű. Tüzelőanyaguk szilárd és folyékony tüzelőanyag, nap- és atomenergia.
Gőzgép- külső égésű hőmotor, amely a felmelegített gőz energiáját a dugattyú oda-vissza mozgásának mechanikai munkájává, majd a tengely forgó mozgásává alakítja. Tágabb értelemben a gőzgép minden olyan külső égésű motor, amely a gőzenergiát mechanikai munkává alakítja. A gőzgép hajtásához gőzkazánra van szükség. A táguló gőz rányomja a gőzturbina dugattyúját vagy lapátjait, amelyek mozgása átadódik más mechanikai alkatrészeknek. A külső égésű motorok egyik előnye, hogy a kazán és a gőzgép elválasztása miatt szinte bármilyen típusú tüzelőanyagot felhasználhatnak - a fától az uránig. A gőzgépek fő előnye, hogy szinte bármilyen hőforrással képesek azt mechanikai munkává alakítani. Ez különbözteti meg őket a belső égésű motoroktól, amelyek mindegyik típusa meghatározott típusú üzemanyagot igényel. Ez az előny leginkább az atomenergia felhasználásánál szembetűnő, mivel az atomreaktor nem képes mechanikai energiát előállítani, csak hőt termel, amiből gőzt állítanak elő, amely gőzgépeket (általában gőzturbinákat) hajt. Ezen kívül vannak más hőforrások is, amelyek nem használhatók a belső égésű motorokban, például a napenergia. Érdekes irány a Világóceán hőmérséklet-különbségének energiájának felhasználása különböző mélységekben. Más típusú külső égésű motorok is hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a Stirling-motor, amely igen nagy hatásfokkal képes biztosítani, de lényegesen nagyobb és nehezebb, mint a modern típusú gőzgépek.
Belsőégésű motor(rövidítve belső égésű motor) olyan motortípus, hőmotor, amelyben a munkaterületen égő tüzelőanyag (általában folyékony vagy gáz halmazállapotú szénhidrogén tüzelőanyag) kémiai energiája mechanikai munkává alakul át. Annak ellenére, hogy a belső égésű motorok viszonylag tökéletlen típusú hőmotorok (nagy zaj, mérgező emisszió, kevesebb erőforrás), autonómiájuk miatt (a szükséges üzemanyag sokkal több energiát tartalmaz, mint a legjobb elektromos akkumulátorok), a belső égésű motorok nagyon elterjedt például a közlekedésben.
gázturbina(fr. turbina a lat. turbóból örvénylés, forgás) egy folyamatos hőgép, amelynek lapátos berendezésében a sűrített és felmelegített gáz energiája mechanikai munkává alakul a tengelyen. Közvetlenül a turbinához csatlakoztatott kompresszorból és közöttük lévő égéskamrából áll. (A gázturbina kifejezés utalhat magára a turbinaelemre is.) A kompresszorból sűrített légköri levegő az égéstérbe jut, ahol keveredik az üzemanyaggal, és a keverék meggyullad. Az égés következtében megnő a gázáram hőmérséklete, sebessége és térfogata. Továbbá a forró gáz energiája munkává alakul. A turbina fúvóka részébe belépve a forró gázok kitágulnak és hőenergiájuk mozgási energiává alakul. Ekkor a turbina forgórészében a gázok mozgási energiája a turbina forgórészének forgását idézi elő. A turbina teljesítményének egy része a kompresszor működtetésére szolgál, a maradék pedig hasznos teljesítmény. A gázturbinás motor egy nagy sebességű generátort hajt meg, amely ugyanazon a tengelyen található. Az egység által felhasznált munka a gázturbinás motor hasznos munkája. A turbina energiáját repülőgépekben, vonatokban, hajókban és tankokban használják fel.
A gázturbinás motorok előnyei
Nagyon magas teljesítmény-tömeg arány a dugattyús motorokhoz képest;
Nagy hatásfok maximális fordulatszámon, mint a dugattyús motoroknál.
Mozgás csak egy irányban, sokkal kisebb vibrációval, mint egy dugattyús motornál.
Kevesebb mozgó alkatrész, mint egy dugattyús motornál.
Alacsony üzemi terhelés.
Magas forgási sebesség.
Alacsony kenőolaj költség és fogyasztás.
A gázturbinás motorok hátrányai
A költségek sokkal magasabbak, mint a hasonló méretű dugattyús motorok, mert az anyagoknak erősebbnek és hőállóbbaknak kell lenniük.
A gépi műveletek is összetettebbek;
Általában kisebb a hatékonyságuk, mint a dugattyús motorok alapjáraton.
Késleltetett reagálás az energiabeállítások változásaira.
Ezek a hiányosságok magyarázatot adnak arra, hogy a kisebb, olcsóbb és kevesebb rendszeres karbantartást igénylő közúti járművek, mint a tankok, helikopterek, nagyméretű hajók és így tovább, miért nem használnak gázturbinás motorokat, annak ellenére, hogy méretük és teljesítményük tagadhatatlan.
Gőzturbina Ez egy sor, egyetlen tengelyre rögzített forgó tárcsa, amelyet turbina rotornak neveznek, és ezekkel váltakozó rögzített tárcsák sorozata, amelyek egy alapra, az úgynevezett állórészre vannak rögzítve. A rotortárcsák külső oldalán lapátokkal vannak ellátva, ezekre a lapátokra gőz érkezik, és forgatja a tárcsákat. Az állórésztárcsák hasonló, ellentétes szögben elhelyezett lapátokkal rendelkeznek, amelyek arra szolgálnak, hogy a gőzáramot a következő rotortárcsákra irányítsák. Minden egyes rotortárcsát és a hozzá tartozó állórésztárcsát turbina fokozatnak nevezzük. Az egyes turbinák fokozatainak számát és méretét úgy választják meg, hogy maximalizálják a rájuk szállított sebesség és nyomás gőzének hasznos energiáját. A turbinát elhagyó kipufogó gőz a kondenzátorba kerül. A turbinák nagyon nagy sebességgel forognak, ezért a forgás más berendezésekre történő átvitelekor általában speciális lefelé irányuló sebességváltókat használnak. Ezenkívül a turbinák nem változtathatják meg forgásirányukat, és gyakran további fordított mechanizmusokat igényelnek (néha további fordított forgási fokozatokat használnak). A turbinák a gőzenergiát közvetlenül forgássá alakítják át, és nem igényelnek további mechanizmusokat az oda-vissza mozgás forgássá alakításához. Ezenkívül a turbinák kompaktabbak, mint a dugattyús gépek, és állandó erőt fejtenek ki a kimenő tengelyre. Mivel a turbinák egyszerűbb kialakításúak, általában kevesebb karbantartást igényelnek. A gőzturbinák fő alkalmazási területe a villamos energia előállítása (a világ villamosenergia-termelésének kb. 86%-át gőzturbinák állítják elő), emellett gyakran használják tengeri hajtóművekként is (beleértve az atomhajókat és tengeralattjárókat is). Számos gőzturbinás mozdony is készült, de ezeket nem alkalmazták széles körben, és gyorsan felváltották őket dízel- és elektromos mozdonyok.
Repülőgép hajtómű- olyan motor, amely a kezdeti energiát a munkafolyadék sugáráramának mozgási energiájává alakítva hozza létre a mozgáshoz szükséges vonóerőt. A munkafolyadék nagy fordulatszámon folyik ki a motorból, és az impulzusmegmaradás törvényének megfelelően reaktív erő képződik, amely a motort az ellenkező irányba nyomja. A munkafolyadék felgyorsítása érdekében az így vagy úgy magas hőmérsékletre melegített gáz (ún. termikus sugárhajtóművek), valamint más fizikai elvek, például a töltött részecskék felgyorsítása elektrosztatikus térben (lásd ionmotor). A sugárhajtómű egyesíti a tényleges motort a légcsavarral, azaz csak a munkafolyadékkal való kölcsönhatás révén hoz létre tapadást, támogatás vagy más testekkel való érintkezés nélkül. Emiatt leggyakrabban repülőgépek, rakéták és űrhajók meghajtására használják.
A sugárhajtóműveknek két fő osztálya van:
A légsugárhajtóművek olyan hőmotorok, amelyek a légkörből vett éghető oxigén levegő oxidációs energiáját használják fel. Ezeknek a motoroknak a munkafolyadéka égéstermékek keveréke a beszívott levegő többi komponensével.
Rakétamotorok - tartalmazzák a fedélzeten lévő munkafolyadék összes alkatrészét, és bármilyen környezetben képesek működni, beleértve a vákuumot is.
A sugárhajtóművet jellemző fő műszaki paraméter a tolóerő (egyébként - tolóerő) - az az erő, amely a motort az eszköz mozgásának irányába fejleszti.
A rakétamotorokat a tolóerő mellett specifikus impulzus jellemzi, amely a motor tökéletességének vagy minőségének mutatója. Ez a mutató egyben a motor hatékonyságának mérőszáma is. Az alábbi diagram grafikusan mutatja be ennek a mutatónak a felső értékeit a különböző típusú sugárhajtóművekhez, a légsebességtől függően, Mach-szám formájában kifejezve, amely lehetővé teszi az egyes motortípusok hatókörének megtekintését.
Hőmotorok környezeti problémái
Ökológiai válság, az ökoszisztémán belüli kapcsolatok megsértése vagy visszafordíthatatlan jelenségek a bioszférában, amelyeket antropogén tevékenységek okoznak, és veszélyeztetik az ember, mint faj létét. Az ember természetes életére és a társadalom fejlődésére gyakorolt veszély mértéke szerint megkülönböztetik a kedvezőtlen ökológiai helyzetet, az ökológiai katasztrófát és az ökológiai katasztrófát.
Hőmotorok által okozott szennyezés:
Kémiai.
Radioaktív.
Termikus.
A hőmotorok hatásfoka
A tüzelőanyag elégetésekor a légkörből származó oxigén kerül felhasználásra, aminek következtében a levegő oxigéntartalma fokozatosan csökken.
Az üzemanyag elégetése szén-dioxid, nitrogén, kén és egyéb vegyületek légkörbe kerülésével jár.
Szennyezés-megelőzési intézkedések:
1. A káros kibocsátások csökkentése.
2. Kipufogógáz szabályozás, szűrő módosítás.
Termikus. Paraméterek meghatározásához termikus motorok munkafolyamat-elemzést végezni motor. In... az ideális ciklus termodinamikai vizsgálatának elvégzése termikus motor; ciklusmunka, termikus hatásfok meghatározása. ...
Termikus számítás motor (2)
Próbamunka >> FizikaMás típusok termikus motorok, valamint elektromos motorok. A felhasznált irodalom listája Efendiev A.M. -" Termikus motorokés feltöltők", módszer ...
