Benzersiz bir çalışma yazma siparişi
"> Rapor
"> Isı motorları ve uygulamaları
"> Öğrenci:
"> Nam Anastasia Albertovna
"> Süpervizör:
"> Kutenkova Galina Vladimirovna
"> PCC Matematik ve Bilişim
">Soyut
">İçinde " xml:lang="tr-TR" lang="tr-TR">XVII"> c. Daha sonraki yıllarda geliştirilmiş olan bir ısı makinesi icat edildi, ancak fikir aynı kaldı. Tüm motorlarda, yakıtın enerjisi önce gaz veya buhar enerjisine gider ve gaz buharı genişler. iş ve soğur ve iç enerjisinin bir kısmı mekanik enerjiye dönüştürülür.
">Anahtar kelimeler
"> Isı motoru, buhar motoru, içten yanmalı motor, buhar ve gaz türbinleri, jet motorları.
"> ">ISI MOTORLARI VE UYGULAMALARI
"> Isı motoru, yakıtın iç enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır.
Isı motorları şunları içerir: buhar motoru, içten yanmalı motor, buhar ve gaz türbinleri, jet motoru. Yakıtları katı ve sıvı yakıt, güneş ve nükleer enerjidir.
"> Isı motorları - buhar türbinleri - yüksek sıcaklıkta buhar üretmek için tüm nükleer santrallerin yanı sıra elektrik akımı jeneratörlerinin rotorlarını çalıştırdıkları termik santrallere kurulur. modern ulaşım: otomobillerde - pistonlu içten yanmalı motorlarda, suda - içten yanmalı motorlarda ve buhar türbinlerinde, demiryollarında - dizel lokomotiflerde, havacılıkta - pistonlu, turbojet ve jet motorlarında. Isı motorları olmadan modern medeniyet düşünülemez. bol miktarda ucuz elektrik ve yüksek hızlı ulaşımın tüm motorlarından mahrum kalacaktı.
">Buhar motorları
"> Buhar santrali. Bu motorların çalışması buharla gerçekleştirilir. Çoğu durumda, bu su buharıdır, ancak diğer maddelerin (örneğin cıva) buharlarıyla çalışan makineler mümkündür. Buhar türbinleri güçlü enerji santrallerine ve büyük gemilere kurulur.Pistonlu motorlar şu anda sadece demiryolu ve su taşımacılığında (buharlı lokomotifler ve buharlı gemiler) kullanılmaktadır.
"> Bir buhar makinesinin çalışması için bir takım yardımcı makine ve cihazlara ihtiyaç vardır. Bütün bu ekonomiye birlikte buhar santrali denir. Buhar santralinde sürekli aynı su dolaşır.
"> Su, bir kazanda buhara dönüşür, buhar bir türbinde (veya bir pistonlu makinede) çalışır ve yine akan su ile soğutulan bir tamburda (yoğuşturucu) suya dönüşür. Yoğuşturucudan elde edilen su, bir bir toplama tankından (kolektör) tekrar kazana pompalayın.
"> Bu şemada buhar kazanı ısıtıcı, yoğuşturucu buzdolabıdır. Tesisatta hemen hemen aynı su dolaştığı için (buhar sızıntısı azdır ve su eklemeye neredeyse gerek yoktur), hemen hemen hiç kireç yoktur. yani suda çözünen tuzların çökelmesi.Tarazi ısıyı iyi iletmediği ve kazanın verimini düşürdüğü için bu önemlidir.Kazan duvarlarında kireç görülürse giderilir.
"> Buhar türbini, buharın potansiyel enerjisini önce kinetik enerjiye ve daha sonra mekanik işe dönüştüren bir döner ısı motorudur. Buhar türbinleri esas olarak enerji santrallerinde ve nakliye santrallerinde gemi ve lokomotiflerde kullanılır ve ayrıca güçlü üfleyicileri tahrik etmek için kullanılır ve diğer birimler.
"> Türbin çelik silindir olup, içerisinde çarklar üzerine monte edilmiş bir mil bulunmaktadır. Çarkların üzerinde özel kavisli kanatlar (b) bulunmaktadır. Çarklar arasına nozullar veya kılavuz kanatlar (a) yerleştirilmiştir. Buhar, Kılavuz kanatlar arasındaki boşluklardan kaçan çark pervane kanatlarına çarpar Çark dönerek iş üretir Buhar türbininde çarkın dönmesinin nedeni buhar jetinin tepkimesidir Türbin içinde buhar genleşir ve soğur Türbine dar bir buhar boru hattından girer, çok geniş bir borudan çıkar.
"> Türbin veya pistonlu makineden sonra buhar, buzdolabı görevi gören yoğuşturucuya girer. Yoğuşturucuda buharın suya dönüşmesi gerekir. Ancak buhar ancak yoğuşma sırasında açığa çıkan buharlaşma ısısı ise yoğuşarak suya dönüşür. Bu, soğuk su kullanılarak yapılır.Örneğin, kondansatör, içinde soğuk su akan boruların bulunduğu bir tambur şeklinde düzenlenebilir.
"> Çalışma bıçaklarındaki buharın genleşme derecesine bağlı olarak aktif ve reaktif türbinler ayırt edilir. Aktif türbindeki buhar sadece nozüllerde genişler ve çalışma bıçakları ile her taçtan geçerken basıncı değişmez Bu nedenle aktif türbine eşit basınçlı türbin de denir.Nozullarda jet türbinleri, aktif olanlardan farklı olarak, buharın sadece kısmi bir genleşmesi meydana gelir, rotor kanatlarında daha fazla genleşme meydana gelir.Bu nedenle bazen bir jet türbini olarak adlandırılır. bir aşırı basınç türbini.
">
İçten yanmalı motorlar
"> Benzinli içten yanmalı motor. Modern ısı motorlarının en yaygın türü içten yanmalı motordur. İçten yanmalı motorlar arabalara, uçaklara, tanklara, traktörlere, motorlu teknelere vb. kurulur. İçten yanmalı motorlar sıvı yakıt (benzin) ile çalışabilir. , kerosen vb.) veya çelik silindirlerde sıkıştırılmış halde depolanan veya odundan kuru damıtma ile elde edilen (gaz jeneratör motorları) yanıcı gaz üzerinde.
"> İçten yanmalı motorun ana parçası, içinde yakıtın yakıldığı bir veya daha fazla silindirdir. Bu nedenle motorun adı.
"> Bir piston silindirin içinde hareket eder. Piston, bir tarafta içi boş, kapalı bir silindirdir 1, çevrelenmiş yay halkaları 2 piston üzerindeki oluklara (piston segmanları) yerleştirilmiş. Piston ve silindir duvarları (kesik çizgi ile gösterilmiştir) .Piston, pistonu bağlantı çubuğuna 4 bağlamaya yarayan bir metal çubuk 3 ("parmak") ile donatılmıştır. Bağlantı çubuğu, sırayla, pistondan krank miline (5) hareketi iletmeye hizmet eder.
"> Silindirin üst kısmı, valflerle kapatılan iki kanal ile iletişim halindedir. Kanal girişlerinden birinden yanıcı bir karışım sağlanır, diğer çıkıştan yanma ürünleri dışarı atılır. Valfler, deliklere yaylarla bastırılan plakalara benzer. vanalar kam miline yerleştirilen kamlar yardımıyla açılır, mil döndüğünde kamlar çelik çubuklar (iticiler) vasıtasıyla vanaları kaldırır.Supaplara ek olarak üst kısma mum adı verilen bir de yerleştirilmiştir. silindir Bu, motora takılı elektrikli cihazlardan (manyeto veya makara) elde edilen bir elektrik kıvılcımı vasıtasıyla karışımı tutuşturmak için bir cihazdır.
"> Benzinli motorun çok önemli bir parçası, yanıcı bir karışım elde etmek için bir cihazdır bir karbüratör. Cihazı Şekil 7'de şematik olarak gösterilmiştir. Silindirde sadece emme valfi açıksa ve piston krank miline hareket ederse, o zaman hava Hava, şamandıra haznesine 3 bağlı borudan 2 geçer. Hazne 3'te, bir şamandıra 4 yardımıyla öyle bir seviyede pompalanan benzin bulunur ki, bu benzin, şamandıranın hemen ucuna ulaşır. tüp 1. Bu, benzin hazneye akarken yükselen şamandıranın, özel bir kapatma iğnesi 6 ile deliği 5 kapatması ve böylece seviyesi yükselirse benzin beslemesini durdurması ile elde edilir. borunun (2) ucunu geçen yüksek hız, benzini emer ve püskürtür (bir sprey şişesi ilkesine göre).Böylece, silindire akışı düzenlenen yanıcı bir karışım (benzin buharı ve hava) elde edilir. gaz kelebeği ile 7.
;font-family:"Tahoma";color:#46555a">
"> Motor çalışması dört döngüden oluşur:
"> I strok emiş. Giriş valfi 1 açılır ve piston 2 aşağı doğru hareket ederek yanıcı karışımı karbüratörden silindire emer.
"> II strok sıkıştırma. Giriş valfi kapanır ve piston yukarı doğru hareket ederek yanıcı karışımı sıkıştırır. Karışım sıkıştırma sırasında ısınır.
"> III zamanlı yanma. Piston üst konumuna ulaştığında (hızlı motor biraz daha erken çalışırken), bir mum tarafından verilen bir elektrik kıvılcımı ile karışım ateşlenir. Gazların basınç kuvveti yanıcı karışımın sıcak yanma ürünleri pistonu aşağı doğru iter Pistonun hareketi krank miline iletilir ve bu faydalı iş üretir.İş üreten ve genleşen, yanma ürünleri soğutulur ve basınçları düşer.Çalışma strokunun sonuna doğru, silindir neredeyse atmosfere düşer.
"> IV zamanlı egzoz (egzoz). Egzoz valfi 3 açılır ve egzoz yanma ürünleri susturucudan atmosfere atılır.
"> Motorun dört çevriminden (yani, krank milinin iki devri için), yalnızca biri, üçüncüsü çalışıyor. Bunun ışığında, tek silindirli bir motor, büyük bir volan ile donatılmalıdır, çünkü motorun kalan çevrimler sırasında hareket ettiği kinetik enerji Tek silindirli motorlar esas olarak motosikletlere konur.Otomobil, traktör vb. Motorun daha düzgün çalışmasını sağlamak için dört, altı veya daha fazla silindir ortak bir silindir üzerine monte edilir. her strokta silindirlerden en az birinin çalışması için şaftın çalışması için harici bir kuvvet tarafından harekete geçirilmesi gerekir.
"> Motorun gerekli bir bölümünün silindirlerin duvarlarını soğutmak için bir cihaz olduğunu ekliyoruz. Silindirler aşırı ısınırsa, yağ yanar, yanıcı karışımın erken parlaması ve patlama mümkündür (yanıcı karışımın patlaması yerine patlaması). normal çalışma sırasında meydana gelen yanma) Patlama sadece güçte bir azalmaya neden olmaz, aynı zamanda motor üzerinde de yıkıcı bir etkiye sahiptir.Silindirlerin soğutulması, havaya ısı veren akan su ile veya doğrudan hava sirküle eder, silindirleri yıkar.Suyun hareketi, silindirlerin yakınında ısıtılması ve radyatörde soğumasıyla oluşur.Bu, içinden suyun aktığı bir bakır boru sistemidir.Radyatörde su, hava ile soğutulur. hareket ederken fan tarafından emilen akış.
"> İçten yanmalı motorun, geniş dağılımının (kompaktlık, düşük ağırlık) nedeni olan bir takım avantajları vardır. Öte yandan, motorun dezavantajları şunlardır:
"> a) Yüksek kaliteli sıvı yakıt gerektirir;
"> b) yardımıyla düşük bir hız elde etmenin imkansızlığı (düşük hızda, örneğin karbüratör çalışmıyor).
"> Silindir içindeki karışımın yanması sonucu ortaya çıkan gazların sıcaklığı oldukça yüksek (1000 °C'nin üzerinde) olduğundan içten yanmalı motorların verimi, buhar motorlarının veriminden önemli ölçüde daha yüksek olabilir. Pratikte, c. içten yanmalı motorların p.d.'si genellikle %2030'dur.
">Jet motorları
"\u003e Jet motoru, ilk enerjiyi çalışma sıvısının jet jetinin kinetik enerjisine dönüştürerek hareket için gerekli itme kuvvetini yaratan bir motordur. jetin bir tepkisi (geri tepmesi) şeklinde, motoru uzayda hareket ettiren ve yapıcı olarak bağlantılı aparatı jetin çıkışına zıt yönde hareket ettiren bir reaktif kuvvet oluşturulur.
"> Bir jet motorundaki bir jet akımının kinetik (yüksek hızlı) enerjisinde, çeşitli enerji türleri (kimyasal, nükleer, elektrik, güneş enerjisi) dönüştürülebilir.
"> Bir jet motoru tarafından kullanılan jet itişini oluşturmak için şunlara ihtiyacınız vardır:
"> jetin kinetik enerjisine dönüştürülen ilk (birincil) enerji kaynağı;
"\u003e jet motorundan jet şeklinde atılan çalışma sıvısı;
">· jet motorunun kendisi bir enerji dönüştürücüsüdür.
"\u003e İlk enerji, bir uçakta veya bir jet motoruyla (kimyasal yakıt, nükleer yakıt) donatılmış başka bir cihazda depolanır veya (prensipte) dışarıdan gelebilir (Güneş enerjisi). jet motoru, ortamdan alınan bir madde kullanılabilir Çevre (örneğin hava veya su) Cihazın tanklarında veya doğrudan bir jet motorunun haznesinde bulunan bir madde Çevreden gelen ve gemide depolanan maddelerin karışımı cihaz Modern jet motorlarında, kimyasal enerji en çok birincil olarak kullanılır.durum, çalışma sıvısı akkor gazlardır - kimyasal yakıtın yanma ürünleri.Bir jet motorunun çalışması sırasında, yanan maddelerin kimyasal enerjisi enerjiye dönüştürülür. yanma ürünlerinin ısıl enerjisi ve sıcak gazların ısıl enerjisi, jet akımının öteleme hareketinin mekanik enerjisine dönüştürülür ve sonuç olarak, motor çıktı. Herhangi bir jet motorunun ana kısmı, içinde çalışma sıvısının üretildiği yanma odasıdır. Bölmenin çalışma sıvısını hızlandırmaya ve bir jet akımı elde etmeye yarayan uç kısmına jet nozulu denir.
"> Bir jet motorunun çalışması sırasında ortamın kullanılıp kullanılmamasına bağlı olarak 2 ana sınıfa ayrılırlar - hava jetli motorlar (WJ) ve roket motorları (RD). En yaygın olarak jet motorları uçaklarda kullanılır. çeşitli türlerde.
"> Hava jetli motorlar. Tüm WFD'ler, çalışma sıvısı yanıcı bir maddenin atmosferik oksijen ile oksidasyon reaksiyonu sırasında oluşan ısı motorlarıdır. Atmosferden gelen hava, WFD çalışma sıvısının büyük kısmını oluşturur. Böylece, WFD'li bir aparat, gemide bir enerji kaynağı (yakıt) taşır ve çalışma sıvısının çoğunu ortamdan çeker.
"> WFD'ler kompresörsüz ve kompresörlü olanlar olarak ikiye ayrılır.
"> Kompresörsüz WFD'ler, verimli yakıt yanması için gerekli basınçlı hava beslemesinin kompresör kullanılmadan gerçekleştirilmesiyle ayırt edilir; hava, gelen akışın hız basıncı nedeniyle giriş cihazında sıkıştırılır. doğrudan akışa ve titreşime.
"> Yanma odasındaki hava basıncını artırmak için doğrudan akışlı WFD'ler yalnızca yaklaşan akışın hız yükünü kullanır. İçlerinde bulunan olumlu özellikleri: tasarım basitliği, hafiflik ve uçuşun karesiyle orantılı olarak jet itişinde artış Bu nedenle, özellikle yüksek süpersonik uçuş hızlarında faydalıdırlar.Dezavantajı düşük uçuş hızlarında ihmal edilebilir itme gücüdür, bu nedenle ramjet motorları, yalnızca kalkış sırasında ve düşük uçuş hızlarında gerekli itişi sağlayan diğer motorlarla kombinasyon halinde uçaklarda kullanılabilir. helikopterlerde kullanılır (ana rotor kanatlarının uçlarına takılır).
"> Titreşimli bir WFD, havanın yanma odasına sürekli olarak değil, periyodik olarak darbeler halinde girmesiyle doğrudan akışlı olandan farklıdır. Odadaki basınç, yakıtın yanması nedeniyle yükselir. düşük uçuş hızları Tasarımı basittir.Ana dezavantajı yüksek yakıt tüketimi Titreşimli WJE'ler düşük itme gücüne sahiptir ve yalnızca ses altı hıza sahip uçaklar için tasarlanmıştır.
"> Kompresör WFD'leri, bir gaz türbini veya bir uçak pistonlu motor tarafından tahrik edilen bir santrifüj veya eksenel kompresöre sahiptir ve buna göre turbo-kompresör (veya turbojet) ve motor-kompresör olarak ikiye ayrılır.
"> Turbo kompresör (veya turbojet) WFD'ler en yaygın kullanılanlardır. Çoğu askeri ve sivil uçak bu motorlarla donatılmıştır, helikopterlerde kullanılır. Hem ses altı hem de ses üstü hızlarda uçuşlar için uygundurlar; mermili uçak Süpersonik turbojet motorları, havacılık uçaklarının ilk aşamalarında kullanılabilir.
">
Benzersiz bir çalışma yazma siparişi verin
slayt 2
Isı motorları - buhar türbinleri - yüksek sıcaklıkta buhar üretmek için tüm nükleer santrallerin yanı sıra elektrik akımı jeneratörlerinin rotorlarını çalıştırdıkları termik santrallere kurulur. Isı motorları: buhar motoru, jet motoru, içten yanmalı motor, buhar türbini.
slayt 3
Bir ısı motorunun üç ana parçası
Isı motorlarında mekanik çalışma, çalışma sıvısı olarak adlandırılan belirli bir maddenin genleşme sürecinde gerçekleştirilir. Isıyı bir ısı makinesine aktaran daha yüksek sıcaklıktaki bir termal rezervuara ısıtıcı, çalışma sıvısını orijinal durumuna döndürmek için kalan ısıyı alan ısıl rezervuara ise buzdolabı denir.
slayt 4
Ana parçaların konsepti
Isıtıcı Q1 ısı miktarını çalışma sıvısına aktarır Çalışma sıvısı Çalışma yapar Buzdolabı Alınan ısı miktarının bir kısmını tüketir Q2
slayt 5
UZAK GEÇMİŞTE...
Isı motorlarının tarihi uzak geçmişe uzanıyor. İki bin yıldan fazla bir süre önce, MÖ 3. yüzyılda, büyük Yunan makinist ve matematikçi Arşimet'in buharla ateşlenen bir top yaptığını söylüyorlar. Arşimet topunun çizimi ve açıklaması 18 yüzyıl sonra büyük İtalyan bilim adamı, mühendis ve sanatçı Leonardo da Vinci'nin el yazmalarında bulundu. Bu silah nasıl ateşlendi?
Slayt 6
Arşimet Topu
Namlunun bir ucu ateşte şiddetle ısıtıldı. Daha sonra namlunun ısıtılmış kısmına su döküldü. Su anında buharlaştı ve buhara dönüştü. Genişleyen buhar, çekirdeği güç ve kükreme ile dışarı attı. Burada bizim için ilginç olan, topun namlusunun, çekirdeğin bir piston gibi kaydığı bir silindir olmasıdır.
Slayt 7
Isı motorlarının yaratılış tarihi
Kim ve ne zaman icat edildi? Devi Papin, buhar makinesinin mucitlerinden biri olan İngiliz fizikçidir. 1680 - Buhar kazanını icat etti 1681 - Bir emniyet valfi sağladı 1690 - İlk önce pistonu yükseltmek için buhar kullandı ve buhar motorunun kapalı termodinamik döngüsünü tanımladı. 1707 - Motorunun bir tanımını sundu 18. yüzyılın sonlarında - ilk buhar motorları yapıldı. 1774 - İlk evrensel buhar motoru İngiliz mucit James Watt tarafından yapıldı. 1775'ten 1785'e kadar Watt, 56 buhar makinesi yaptı. 1785'ten 1795'e kadar bu tür 144 makine aynı şirket tarafından teslim edildi. 1770: Fransız bir mühendis olan Jean Cugno, topçu parçalarını taşımak için tasarlanmış ilk kendinden tahrikli arabayı yaptı. 1803 – İngiliz mucit Richard Trevithick ilk buharlı lokomotifi tasarladı. 5 yıl sonra Trevithick yeni bir buharlı lokomotif inşa etti. 1816'da 30 km / s'ye kadar bir hız geliştirdi. - Hiçbir desteği olmayan trevithik iflas etti ve 1860'ta Güney Amerika'ya gitti. Fransız tamirci Lenoir, 1878'de içten yanmalı motoru icat etti. - Alman mucit Otto, dört zamanlı içten yanmalı bir motor tasarladı. 1825 – Alman mucit Daimler bir benzinli içten yanmalı motor yarattı Yaklaşık aynı zamanda, Benzinli motor Rusya'da Kostovich tarafından geliştirildi. 1896 - Alman mühendis Rudolf Diesel, yanıcı bir karışımın değil, havanın sıkıştırıldığı bir içten yanmalı motor tasarladı. 29 Eylül 1913'te en ucuz yakıtla çalışan ve verimi %31-44 olan en ekonomik ısı motorlarıdır. - Londra'ya giden bir vapura bindim. Ertesi sabah onu kulübede bulamadılar. Geceleri kendini Manş Denizi'ne atarak intihar ettiği sanılıyor.
Slayt 8
İçten yanmalı motor (ICE)
İki versiyonda bulunan en yaygın ısı motorlarından biri: benzinli içten yanmalı motor ve dizel motor şeklinde. Günümüzde yakıt olarak hidrojenin kullanılacağı içten yanmalı motorlar tasarlanmaktadır. 1876 - Nikolaus Otto. İçten yanmalı motorun ana kısmı, içinde yakıtın yakıldığı bir veya daha fazla silindirdir. Bu nedenle motorun adı. Teknolojide en yaygın olanı dört zamanlı içten yanmalı motordur.
Slayt 9
Isı motorları nasıl düzenlenir?
Isı motorları çeşitli şekillerde düzenlenebilir, ancak herhangi bir ısı motorunda çalışan bir madde veya makinenin çalışan kısmında mekanik iş yapan bir gövde, çalışan maddenin enerji aldığı bir ısıtıcı ve bir buzdolabı olmalıdır. çalışan vücuttan ısı alır. Isı motorları şunları içerir: buhar motoru, içten yanmalı motor, buhar ve gaz türbinleri, jet motoru. Yakıtları katı ve sıvı yakıt, güneş ve nükleer enerjidir. Çalışma ortamı su buharı veya gaz olabilir.
Slayt 10
Isı motorlarının kullanımı
Çoğu aracı hareket ettirmek için elektrik üretmek için ısı motorlarına ihtiyaç vardır. En büyük önemi, jeneratörlerin rotorlarını döndürmek için enerji santrallerinde güçlü buhar türbinlerinin kullanılmasıdır. Buhar türbinleri, atom çekirdeğinin enerjisinin yüksek sıcaklıkta buhar üretmek için kullanıldığı nükleer santrallere de kurulur. Modern ulaşımda her türlü ısı makinesi kullanılmaktadır. Pistonlu içten yanmalı motorlar otomobillerde, traktörlerde, kundağı motorlu biçerdöverlerde, dizel lokomotiflerde, havacılıkta gaz türbinlerinde ve uzay roketlerinde jet motorlarında kullanılmaktadır. Isı motorlarının çevreye bazı zararlı etkileri vardır: Isı motoru verimliliği η
slayt 11
Bu susturucular arabalara takılır ve eğer orada değilse, egzoz gazları büyük bir gürültü ile salınır. Gerçek şu ki, egzoz gazları silindirden salındığında atmosferik havadan çok daha yüksek bir basınca sahiptir. Yüksek hızda genişleyerek gürültü yaratırlar. Susturucunun anlamı, motor silindirinden gaz çıkış oranını azaltmaktır. ... motorları yakıt ve hava karışımı ile çalışan uçakların kaldırma yüksekliğinin sınırlı olması. Bunun nedeni, yüksek irtifalarda havanın seyrekleşmesi ve içinde yeterli oksijen bulunmamasıdır. Hadi tatile gidelim!
slayt 12
Tüm slaytları görüntüle
Bu mekanizmaların çalışma prensibi olan ısı motorlarını düşünün. Yerkabuğunda ve dünya okyanuslarında, iç enerji rezervleri sınırsız olarak kabul edilebilir. Pratik sorunları çözmek için açıkça yeterli değil. Torna tezgahlarını, araçları harekete geçirmek için bir ısı motorunun cihazı ve çalışma prensibi bilinmelidir. İnsan, faydalı işler yapabilen cihazlara ihtiyaç duyar.
İlkesini ele alacağımız ısı motorları gezegenimizdeki ana motorlardır. İç enerjinin mekanik bir forma dönüşmesi onlarda gerçekleşir.
Isı motoru özellikleri
Bir ısı motorunun çalışma prensibi nedir? Kısaca basit bir deneyle gösterilebilir. Bir test tüpüne su dökerseniz, mantarı kapatın, kaynatın, uçup gidecektir. Mantarın patlamasının nedeni, buharın yaptığı iç iştir. Sürece, buharın iç enerjisinin mantar için kinetik bir değere dönüştürülmesi eşlik eder. Çalışma prensibi açıklanan deneye benzeyen ısı motorları yapı bakımından farklılık gösterir. Test tüpü yerine metal bir silindir kullanılır. Tapa, duvarlara sıkıca oturan ve silindir boyunca hareket eden bir piston ile değiştirilir.
Eylem algoritması
Bir ısı motorunun çalışma prensibi nedir? 10. sınıf fizik derslerinde bu konuyu ele alır. Adamlar, yakıtın iç enerjisinin mekanik bir forma dönüşmesinin gözlemlendiği ısı motorları mekanizmaları diyorlar.
Motorun faydalı bir iş çıkarması için güçlü bir türbinin piston veya kanatlarının her iki tarafında bir basınç farkı oluşturulmalıdır. Böyle bir basınç farkı elde etmek için, çalışma sıvısının sıcaklığı, ortamdaki ortalama değerine kıyasla binlerce derece yükselir. Yanma işlemi sırasında sıcaklıkta benzer bir artış meydana gelir.
Sıcaklık değişiklikleri
Tüm modern ısı motorlarında çalışan bir sıvı bulunur. Genişleme sürecinde faydalı işler yapan bir gaz olarak adlandırmak gelenekseldir. T1 ile gösterilen ilk sıcaklık, bir makinenin veya türbinin buhar kazanında elde edilir. Bu göstergeye ısıtıcının sıcaklığı denir. İş yapma sürecinde gaz tarafından kademeli bir enerji kaybı olur. Bu, çalışma sıvısının belirli bir T2 göstergesine kaçınılmaz olarak soğumasına yol açar. Sıcaklık değeri ortam değerinden düşük olmalıdır, aksi takdirde gaz basıncı atmosfer basıncından daha düşük bir değere sahip olacak ve motor çalışmayacaktır.
T2, buzdolabı sıcaklığı olarak adlandırılır. Egzoz buharının yoğuşması ve soğutulması için gerekli atmosfer veya özel bir cihazdır.
bazı gerçekler
Dolayısıyla çalışma akışkanının genleşmesi prensibine dayanan ısı motorları, işi yapmak için tüm iç enerjiyi veremezler. Her durumda, ısının bir kısmı egzoz buharı veya türbinlerden veya içten yanmalı motorlardan çıkan egzoz gazları ile birlikte atmosfere (buzdolabına) aktarılacaktır.
Isı motorlarının verimliliği
Hangi çalışma prensibi, gazın yaptığı faydalı iş miktarına bağlıdır. İç enerjiyi tamamen bir ısı motorunun çalışmasına dönüştürmenin imkansız olduğu gerçeğini göz önünde bulundurarak, doğal süreçlerin ve fenomenlerin geri döndürülemezliğini açıklamak mümkündür. Buzdolabından ısıtıcıya kendiliğinden bir ısı dönüşü gözlemlenmesi durumunda, iç enerji bir ısı motoru vasıtasıyla tamamen faydalı işe dönüştürülecektir.
Bir ısı makinesinin yaptığı faydalı işin, buzdolabına aktarılan ısı miktarına oranına denir. Fizikte bu değeri yüzde olarak ifade etmek gelenekseldir. Bu, bir ısı motorunun çalışma prensibidir. Şeması açık ve basittir, lise öğrencileri için bile erişilebilir. Termodinamik yasaları, verimlilik faktörünün maksimum değerini hesaplamayı mümkün kılar.
Isı motorunun icadı
Isı kullanan bir makinenin ilk mucidi Sadi Carnot'tur. İdeal bir gazın çalışma ortamı olarak hareket ettiği ideal bir makine geliştirdi. Ek olarak, bilim adamı, buzdolabının ve ısıtıcının sıcaklıklarını kullanarak böyle bir cihazın verimlilik indeksini belirleyebildi.
Carnot, bir ısıtıcı temelinde çalışan gerçek bir ısı motoru ile hava veya kondansatör olan bir buzdolabı arasındaki ilişkiyi belirlemeyi başardı. Carnot'un ilk ideal ısı motoru için önerdiği matematiksel formül sayesinde maksimum verim değeri belirlenir. Isıtıcının sıcaklığı ile buzdolabının sıcaklığı arasında doğrudan bir ilişki vardır.
Makinenin tam olarak çalışabilmesi için sıcaklık değerinin çevredeki havadaki değerinden az olmaması gerekmektedir. İstenirse, her katının belirli bir ısı direncine sahip olduğunu unutmadan ısıtıcının sıcaklığını artırabilirsiniz. Isıtıldığında elastikiyetini kaybeder ve erime noktasına ulaştığında basitçe erir.
Modern mühendislik endüstrisinde elde edilen yenilikler sayesinde, ısı motorunun verimliliğinde kademeli bir artış var. Örneğin, tek tek parçaları arasındaki sürtünme azalır, yakıtın eksik yanmasından kaynaklanan kayıplar ortadan kalkar.
İçten yanmalı motor
Çeşitli tipteki yakıtların hazne içerisinde yanması sırasında elde edilen, yüksek sıcaklıktaki gazların çalışma sıvısı şeklinde kullanıldığı bir ısı motorudur. Bir otomobil motorunun çalışmasında dört çevrim vardır. Bileşenleri arasında emme ve egzoz valflerini, yanma odasını, pistonu, silindiri, bujiyi, bağlantı çubuğunu ve volanı adlandıracağız.
Çözüm
Şu anda çeşitli otomobil türleri, karbüratör kullanılmaktadır. Kullanılan yakıttaki farklılıklara rağmen, benzer bir çalışma prensibine sahiptirler. Benzinin yanması sırasında oluşan termal enerji nedeniyle, termal enerji başka bir forma dönüştürülür.
İlk aşamada, valfin aşağı doğru düzgün bir hareketi gözlenir, haznenin çalışma karışımı ile doldurulması nedeniyle işlem gerçekleşir. İlk strokun sonunda, giriş valfi kapanır. Daha sonra çalışma karışımı sıkıştırılırken piston yukarı doğru hareket eder. Mumda bir kıvılcım oluşması, yanıcı karışımın tutuşmasına neden olur. Hava ve benzin buharlarının pistona uyguladığı basınç, pistonun kendiliğinden aşağı doğru hareketine yol açar, bu nedenle çevrime “strok” denir. Krank mili tahrik edilir. Dördüncü aşamada egzoz valfi açılır, egzoz gazları atmosfere itilir.
Bugünkü toplantımız ısı motorlarına ayrılmış. Çoğu ulaşım türünü harekete geçiren, bize sıcaklık, ışık ve rahatlık getiren elektriği almamızı sağlayan onlardır. Isı motorları nasıl düzenlenir ve çalışma prensibi nedir?
Isı motorları kavramı ve çeşitleri
Isı motorları, yakıtın kimyasal enerjisini mekanik işe dönüştüren cihazlardır.
Bu şu şekilde yapılır: genişletme gaz ya pistona bastırarak hareket etmesine neden olur ya da türbin kanatlarına dönmesini söyler.
Gazın (buharın) bir pistonla etkileşimi, karbüratör ve dizel motorlarda (ICE) gerçekleşir.
Gazın rotasyon yaratan hareketine bir örnek, uçak turbojet motorlarının çalışmasıdır.
Isı motorunun yapısal şeması
Tasarımlarındaki farklılıklara rağmen, tüm ısı motorlarında bir ısıtıcı, bir çalışma maddesi (gaz veya buhar) ve bir buzdolabı bulunur.
Yakıt ısıtıcıda yakılır, bunun sonucunda ısı miktarı Q1 salınır ve ısıtıcının kendisi T1 sıcaklığına ısıtılır. Çalışan madde genişliyor, A işi yapıyor.
Ancak Q1 ısısı tamamen işe dönüştürülemez. Q2'nin belirli bir kısmı, ısıtılmış bir gövdeden ısı transferi yoluyla, geleneksel olarak T2 sıcaklığındaki bir buzdolabı olarak adlandırılan çevreye salınır.
Buhar motorları hakkında
Bu buluşun kronolojisi, buharla ateşlenen bir top icat eden Arşimet dönemine kadar uzanır. Ardından projelerini sunan bir dizi şanlı isim gelir. Cihazın en etkili versiyonu Rus mucit Ivan Polzunov'a ait. Öncüllerinden farklı olarak, teklif etti. 2 silindirin alternatif çalışmasının kullanılması nedeniyle çalışma milinin sürekli stroku.
Buhar motorlarında yakıtın yanması ve buhar oluşumu, çalışma odasının dışında gerçekleşir. Bu nedenle dıştan yanmalı motorlar olarak adlandırılırlar.
Aynı prensipte, buhar ve gaz türbinlerinde çalışma sıvısı oluşur. Uzak prototipleri, buharla döndürülen bir toptu. Bu mekanizmanın yazarı, makinelerini ve cihazlarını eski İskenderiye'de yaratan bilim adamı Heron'du.
İçten yanmalı motorlar hakkında
19. yüzyılın sonlarında Alman tasarımcı August Otto içten yanmalı motorun tasarımını önerdi hava-yakıt karışımının hazırlandığı bir karbüratör ile.
Çalışmalarına daha yakından bakalım. Her iş döngüsü 4 döngüden oluşur: emme, sıkıştırma, güç vuruşu ve egzoz.
İlk vuruş sırasında, yanıcı karışım silindire enjekte edilir ve piston tarafından sıkıştırılır. Sıkıştırma maksimuma ulaştığında, elektrikli ateşleme sistemi (mumdan kıvılcım) devreye girer. Bu mikro patlama sonucunda yanma odasındaki sıcaklık 16.000 - 18.000 dereceye ulaşır. Oluşan gazlar pistona baskı yapar, iterek pistona bağlı krank milini döndürür. Bu, arabayı harekete geçiren çalışma vuruşudur.
Ve soğutulan gazlar egzoz valfi aracılığıyla atmosfere salınır. Cihazın verimliliğini artırmaya çalışan geliştiriciler, yanıcı karışımın sıkıştırma oranını arttırdı, ancak daha sonra kendiliğinden "programın önünde" ateşledi.
almanca Mühendis Dizel bu zorluktan ilginç bir çıkış yolu buldu ...
Dizel motorun silindirlerinde, pistonun hareketi nedeniyle temiz hava sıkıştırılır. Bu, sıkıştırma oranını birkaç kez artırmayı mümkün kıldı. Yanma odasındaki sıcaklık 900 dereceye ulaşır. Sıkıştırma strokunun sonunda, oraya dizel yakıt püskürtülür. Böyle ısıtılmış hava ile karıştırılan küçük damlalar kendiliğinden tutuşur. Ortaya çıkan gazlar, genişleyerek, çalışma strokunu gerçekleştirerek pistona baskı uygular.
Yani, dizel motorlar karbüratörden farklıdır:
- Kullanılan yakıtın cinsine göre. Karbüratör motorları - benzin. Dizel - sadece dizel yakıt tüketin.
- Dizel, daha yüksek sıkıştırma oranı nedeniyle karbüratörlü motorlardan %15-20 daha ekonomiktir, ancak bakımı, rakibi benzinli motora göre daha pahalıdır.
- Dizel motorun dezavantajları arasında, soğuk Rus kışlarında dizel yakıtın kalınlaşması ve ısıtılması gerekiyor.
- Amerikalı bilim adamları tarafından yapılan son araştırmalar, dizel motorlardan kaynaklanan emisyonların, bileşim olarak benzinli muadillerinden daha az zararlı olduğunu göstermiştir.
İki tip içten yanmalı motor arasındaki uzun süreli rekabet, kullanım alanlarının dağılımı ile sona erdi. Dizel motorlar daha güçlü olarak deniz taşımacılığına, traktörlere ve ağır hizmet araçlarına, karbüratörlü motorlar ise hafif ve orta hizmet araçlarına, motorlu teknelere, motosikletlere vb.
Verimlilik faktörü (COP)
Herhangi bir mekanizmanın işleyişinin verimliliği, verimliliği ile belirlenir. Egzoz buharını atmosfere bırakan bir buhar motoru %1-8 gibi çok düşük bir verimliliğe, benzinli motorlara %30'a kadar, geleneksel bir dizel motora ise %40'a kadar varan bir verime sahiptir. Elbette her zaman mühendislik düşüncesi durmadı ve verimliliği artırmanın yollarını aradı.
yetenekli fransız mühendis Sadi Carnot ideal bir ısı motorunun çalışma teorisini geliştirdi.
Akıl yürütmesi şu şekildeydi: döngülerin tekrarlanabilirliğini sağlamak için, çalışma maddesinin ısıtıldığında genleşmesinin, orijinal durumuna sıkıştırılmasıyla değiştirilmesi gerekir. Bu işlem ancak dış kuvvetlerin çalışması nedeniyle gerçekleştirilebilir. Ayrıca, bu kuvvetlerin işi, çalışan akışkanın kendisinin faydalı işinden daha az olmalıdır. Bunu yapmak için, buzdolabında soğutarak basıncını azaltın. Daha sonra tüm döngünün grafiği kapalı bir kontur gibi görünecek ve daha sonra Carnot döngüsü olarak tanındı. İdeal bir motorun maksimum verimi aşağıdaki formülle hesaplanır:
η verimliliğin kendisi olduğunda, T1 ve T2 ısıtıcı ve soğutucunun mutlak sıcaklıklarıdır. T= t+273 formülüyle hesaplanırlar, burada t, Santigrat cinsinden sıcaklıktır. Verimliliği artırmak için, malzemenin ısı direnci ile sınırlanan ısıtıcının sıcaklığının arttırılması veya buzdolabının sıcaklığının düşürülmesi gerektiği formülden görülebilir. Maksimum verimlilik, teknik olarak da mümkün olmayan T = 0K'da olacaktır.
Gerçek katsayı her zaman ideal bir ısı motorunun verimliliğinden daha azdır. Gerçek katsayıyı ideal olanla karşılaştırarak, mevcut motoru iyileştirmek için rezervleri belirlemek mümkündür.
Bu yönde çalışmak tasarımcılar en yeni nesil benzinli motorları yakıt enjeksiyon sistemleriyle donattı(enjektörler). Bu, tam yanmasını sağlamak için elektroniklerin kullanılmasına ve buna bağlı olarak verimliliğin artmasına izin verir.
Kullanılan yakıtın kalitesini artırmanın yanı sıra temas eden motor parçalarının sürtünmesini azaltmanın yolları aranıyor.
Doğa eskiden insanı tehdit ediyordu ama şimdi insan doğayı tehdit ediyor.
Şimdiki nesil, mantıksız insan faaliyetlerinin sonuçlarıyla uğraşmak zorunda. Ve ulaşımda, tarımda kullanılan büyük hacimli ısı motorlarının yanı sıra enerji santrallerinin buhar türbinleri, doğanın kırılgan dengesinin ihlaline önemli bir katkı sağlar.
BT zararlı etkiler devasa emisyonlarda kendini gösteriyor ve atmosferdeki artan karbondioksit seviyeleri. Yakıt yanma sürecine atmosferik oksijen tüketimi eşlik eder.öyle bir ölçekte ki, tüm karasal bitki örtüsü tarafından üretimini aşıyor.
Motorlardan gelen ısının önemli bir kısmı çevreye dağılır. Sera etkisi ile şiddetlenen bu süreç, Dünya'daki yıllık ortalama sıcaklığın artmasına neden oluyor. Ve küresel ısınma, tüm uygarlık için feci sonuçlarla doludur.
Durumun ağırlaşmasını önlemek için egzoz gazlarını etkin bir şekilde temizlemek, egzoz gazlarındaki zararlı maddelerin içeriğine daha sıkı gereksinimler getiren yeni çevre standartlarına geçmek gerekir.
Sadece yüksek kaliteli yakıt kullanmak çok önemlidir. Hidrojenin yakıt olarak kullanılmasından iyi beklentiler beklenir, çünkü yandığında zararlı emisyonlar yerine su oluşur.
Yakın gelecekte benzinli araçların önemli bir bölümünün yerini elektrikli araçlar alacak.
Bu mesaj sizin için yararlı olduysa, sizi görmekten memnun olurum.
KAZAKİSTAN CUMHURİYETİ EĞİTİM VE BİLİM BAKANLIĞI KAZAKİSTAN-AMERİKAN SERBEST ÜNİVERSİTE KOLEJİ
konuyla ilgili: Isı motorları
Kontrol:
Maksimenko T.P.
Gerçekleştirilen:
09 OGKh - 1 grubunun öğrencisi
Şuşanikova Yu.Yu.
Ust-Kamenogorsk şehri
Plan
Isı motorlarının tarihi
Isı motoru çeşitleri
a) buhar motoru
b) içten yanmalı motor
c) buhar ve gaz türbinleri
d) jet motoru
Isı motorları ile ilgili çevre sorunları
Çevre sorunlarını çözmenin yolları
Isı motorlarının tarihi
Isı motorlarının tarihi uzak geçmişe uzanıyor. İki bin yıldan fazla bir süre önce, MÖ 3. yüzyılda, büyük Yunan makinist ve matematikçi Arşimet'in buharla ateşlenen bir top yaptığını söylüyorlar. Arşimet topunun çizimi ve açıklaması 18 yüzyıl sonra büyük İtalyan bilim adamı, mühendis ve sanatçı Leonardo da Vinci'nin el yazmalarında bulundu.
Yaklaşık üç yüzyıl sonra, Akdeniz'in Afrika kıyısındaki kültürel ve zengin bir şehir olan İskenderiye'de, tarihçilerin Heron olarak adlandırdığı seçkin bilim adamı Heron'u yaşadı ve çalıştı.
İskenderiye. Heron, o dönemde bilinen çeşitli makineleri, cihazları, mekanizmaları tanımladığı, bize ulaşan birkaç eser bıraktı.
Heron'un yazılarında, şimdi Heron'un topu olarak adlandırılan ilginç bir cihazın açıklaması var. Yatay bir eksen etrafında dönebilecek şekilde sabitlenmiş içi boş bir demir bilyedir. Heron'un topu, modern jet motorlarının bir prototipidir.
O zaman, Heron'un icadı uygulama bulamadı ve sadece eğlenceli kaldı. 15 yüzyıl geçti. Orta Çağ'dan sonra gelen bilim ve teknolojinin yeni çiçeklenmesi sırasında Leonardo da Vinci, buharın iç enerjisini kullanmayı düşünüyor. El yazmalarında bir silindir ve bir pistonu gösteren birkaç çizim var. Silindirdeki pistonun altında su vardır ve silindirin kendisi ısıtılır. Leonardo da Vinci, suyun ısıtılması sonucu oluşan, hacmi genişleyen ve artan buharın bir çıkış yolu arayacağını ve pistonu yukarı iteceğini varsaymıştı. Piston yukarı doğru hareketi sırasında faydalı işler yapabilirdi.
Buhar enerjisini biraz farklı kullanan bir motor hayal ettim,
Büyük Leonardo'dan bir asır önce yaşayan Giovanni Branca. Bıçaklı bir tekerlekti, ikincisi, tekerleğin dönmeye başladığı için bir buhar jeti ile kuvvetle vuruldu. Aslında, ilk buhar türbiniydi.
XVII-XVIII yüzyıllarda İngilizler, buhar motorunun icadı üzerinde çalıştılar.
Thomas Savery (1650-1715) ve Thomas Newcomen (1663-1729), Fransız Denis Papin
(1647-1714), Rus bilim adamı İvan İvanoviç Polzunov (1728-1766) ve diğerleri.
Papin, bir pistonun serbestçe yukarı ve aşağı hareket ettiği bir silindir yaptı. Piston, bloğun üzerine atılan ve pistonu takiben yükselen ve düşen bir yük ile bir kablo ile bağlandı. Papin'e göre, piston, su pompalayan bir su pompası gibi bir makineye bağlanabilir. Popox, silindirin alt menteşeli kısmına döküldü ve ardından ateşe verildi. Ortaya çıkan gazlar, genişlemeye çalışarak pistonu yukarı itti. Bundan sonra silindir ve piston dışarıdan diyot suyu ile ıslatıldı. Silindirdeki gazlar soğudu ve piston üzerindeki basınçları azaldı. Piston, kendi ağırlığının ve dış atmosfer basıncının etkisi altında, yükü kaldırırken alçaldı.
Motor faydalı işler yaptı. Pratik amaçlar için uygun değildi: çalışmasının teknolojik döngüsü çok karmaşıktı. Ayrıca, böyle bir motorun kullanımı güvenli olmaktan uzaktı.
Ancak modern bir içten yanmalı motorun özelliklerini Palen'in ilk otomobilinde görmemek mümkün değil.
Papin yeni motorunda barut yerine su kullandı. Bu motor, toz olandan daha iyi çalıştı, ancak ciddi pratik kullanım için de çok az kullanıldı.
Dezavantajlar, motorun çalışması için gerekli buharın hazırlanmasının silindirin kendisinde gerçekleşmesinden kaynaklanıyordu. Ancak, örneğin ayrı bir kazanda elde edilen hazır buhar silindire verilirse ne olur? Daha sonra dönüşümlü olarak buharı ve ardından soğutulmuş suyu silindire vermek yeterli olacaktır ve motor daha yüksek hızda ve daha düşük yakıt tüketiminde çalışacaktır.
Bu, bir madenden su pompalamak için bir buhar pompası yapan İngiliz Thomas Savery olan Denis Palen'in çağdaşı tarafından tahmin edildi. Makinesinde, silindirin dışında - kazanda buhar hazırlandı.
Severi'nin ardından, buhar motoru (aynı zamanda madenden su pompalamak için de uyarlanmıştır) İngiliz demirci Thomas Newcomen tarafından tasarlanmıştır. Kendinden önce icat edilenlerin çoğunu ustaca kullandı. Newcomen Papin pistonlu bir silindir aldı, ancak Severi gibi pistonu kaldırmak için buharı ayrı bir kazanda aldı.
Newcomen'in makinesi, tüm öncekiler gibi, aralıklı olarak çalıştı - pistonun iki vuruşu arasında bir duraklama vardı. Dört ya da beş katlı bir bina kadar yüksekti ve bu nedenle olağanüstüydü: elli at ona zar zor yakıt getirmeyi başardı. Görevliler iki kişiden oluşuyordu: stoker sürekli olarak fırınlara kömür atıyor ve tamirci, buhar ve soğuk suyu silindire veren muslukları çalıştırıyordu.
Evrensel bir buhar makinesinin yapılması 50 yıl daha aldı. Bu, Rusya'da, uzak eteklerinden birinde oldu - o zamanlar parlak bir Rus mucit olan bir askerin oğlu Ivan Polzunov'un çalıştığı Altay.
Polzunov, Barnaul fabrikalarından birinde inşa etti. Nisan 1763'te Polzunov hesaplamaları tamamlar ve projeyi değerlendirmeye sunar. Polzunov'un farkında olduğu ve eksikliklerin açıkça farkında olduğu Severi ve Newcomen'in buhar pompalarının aksine, bu evrensel bir sürekli makine projesiydi. Makine, havayı eritme fırınlarına zorlayan körük körükleri için tasarlandı. Ana özelliği, çalışma milinin boşta duraklamalar olmadan sürekli olarak sallanmasıydı. Bu, Polzunov'un Newcomen'in makinesinde olduğu gibi, bir Silindir yerine iki dönüşümlü olarak çalıştığı gerçeğiyle sağlandı. Bir silindirde buharın etkisiyle piston yükselirken, diğerinde buhar yoğunlaştı ve piston aşağı indi. Her iki piston da, dönüşümlü olarak bir yöne veya diğerine döndükleri bir çalışma şaftı ile bağlanmıştır. Makinenin çalışma vuruşu, Newcomen'de olduğu gibi atmosfer basıncından değil, silindirlerdeki buharın çalışmasından dolayı gerçekleştirildi.
1766 baharında, Polzunov'un öğrencileri, ölümünden bir hafta sonra makineyi test ettiler. 43 gün çalıştı ve üç eritme fırınının körüklerini harekete geçirdi. Sonra kazan bir sızıntı verdi; (silindir duvarı ile piston arasındaki boşluğu azaltmak için) pistonların etrafına sarılan deri aşındı ve araba sonsuza kadar durdu. Onunla başka kimse ilgilenmedi.
Yaygın olarak kullanılan başka bir evrensel buhar motorunun yaratıcısı İngiliz tamirci James Watt (1736-1819) idi. Newcomen'in makinesini geliştirmek için çalışırken, 1784'te her ihtiyaca uygun bir motor yaptı. Watt'ın icadı bir patlama ile karşılandı. Avrupa'nın en gelişmiş ülkelerinde, fabrikalarda ve fabrikalarda el emeğinin yerini giderek daha fazla makine işi aldı. Evrensel motor üretim için gerekli hale geldi ve yaratıldı. Watt motoru, pistonun ileri geri hareketini tekerleğin dönme hareketine dönüştüren sözde krank mekanizmasını kullanır.
Daha sonra makineler icat edildi: Watt, buharı dönüşümlü olarak ya pistonun altına ya da pistonun üstüne yönlendirerek, her iki vuruşunu da (yukarı ve aşağı) işçilere dönüştürdü. Araba daha güçlü hale geldi. Buhar, daha sonra geliştirilip isimlendirilen özel bir buhar dağıtım mekanizması ile silindirin üst ve alt kısımlarına yönlendirildi.
Sonra Watt, piston hareket ederken her zaman silindire buhar beslemenin hiç gerekli olmadığı sonucuna vardı. Buharın bir kısmının silindire girmesine izin vermek ve pistona hareket etmesini söylemek yeterlidir ve daha sonra bu buhar genişlemeye başlayacak ve pistonu en uç konumuna hareket ettirecektir. Bu, arabayı daha ekonomik hale getirdi: daha az buhar gerekliydi, daha az yakıt tüketildi.
Günümüzde en yaygın ısı motorlarından biri içten yanmalı motordur (ICE). Arabalara, gemilere, traktörlere, motorlu teknelere vs. kurulur, tüm dünyada yüz milyonlarca bu tür motor vardır.
Isı motoru çeşitleri
Isı motorları şunları içerir: buhar motoru, içten yanmalı motor, buhar ve gaz türbinleri, jet motoru. Yakıtları katı ve sıvı yakıt, güneş ve nükleer enerjidir.
Buhar motoru- ısıtılmış buharın enerjisini pistonun ileri geri hareketinin mekanik çalışmasına ve ardından milin dönme hareketine dönüştüren harici bir yanmalı ısı motoru. Daha geniş anlamda, bir buhar motoru, buhar enerjisini mekanik işe dönüştüren herhangi bir dıştan yanmalı motordur. Bir buhar motorunu çalıştırmak için bir buhar kazanı gereklidir. Genişleyen buhar, hareketi diğer mekanik parçalara iletilen buhar türbininin pistonu veya kanatları üzerine baskı yapar. Dıştan yanmalı motorların avantajlarından biri, kazanın buhar motorundan ayrılması nedeniyle, odundan uranyuma kadar hemen hemen her tür yakıtı kullanabilmeleridir. Buhar motorlarının ana avantajı, hemen hemen her türlü ısı kaynağını mekanik işe dönüştürmek için kullanabilmeleridir. Bu onları, her biri belirli bir yakıt türünün kullanılmasını gerektiren içten yanmalı motorlardan ayırır. Bu avantaj, nükleer enerji kullanırken en belirgindir, çünkü bir nükleer reaktör mekanik enerji üretemez, sadece buhar motorlarını (genellikle buhar türbinleri) çalıştıran buharı üretmek için kullanılan ısı üretir. Ayrıca güneş enerjisi gibi içten yanmalı motorlarda kullanılamayan başka ısı kaynakları da vardır. İlginç bir yön, Dünya Okyanusunun sıcaklık farkının enerjisinin farklı derinliklerde kullanılmasıdır. Stirling motoru gibi diğer dıştan yanmalı motor türleri de benzer özelliklere sahiptir; bunlar çok yüksek verimlilik sağlayabilir, ancak modern buhar motorlarından önemli ölçüde daha büyük ve ağırdır.
İçten yanmalı motor(kısaltılmış içten yanmalı motor), çalışma alanında yanan yakıtın (genellikle sıvı veya gaz halindeki hidrokarbon yakıtlar) kimyasal enerjisinin mekanik işe dönüştürüldüğü bir ısı motoru türüdür. İçten yanmalı motorların nispeten kusurlu bir ısı motoru türü olmasına rağmen (yüksek gürültü, toksik emisyonlar, daha az kaynak), özerklikleri nedeniyle (gerekli yakıt en iyi elektrikli pillerden çok daha fazla enerji içerir), içten yanmalı motorlar çok Örneğin, ulaşımda yaygın.
gaz türbini(lat. turbo'dan fr. türbin girdap, döndürme), sıkıştırılmış ve ısıtılmış gazın enerjisinin şaft üzerinde mekanik işe dönüştürüldüğü bıçak aparatında sürekli bir ısı motorudur. Doğrudan türbine bağlı bir kompresör ve bunların arasında bir yanma odasından oluşur. (Gaz türbini terimi, türbin elemanının kendisine de atıfta bulunabilir.) Kompresörden gelen sıkıştırılmış atmosferik hava, yakıtla karıştığı ve karışımın tutuştuğu yanma odasına girer. Yanma sonucunda gaz akışının sıcaklığı, hızı ve hacmi artar. Ayrıca, sıcak gazın enerjisi işe dönüştürülür. Türbinin meme kısmına girerken sıcak gazlar genişler ve termal enerjileri kinetik enerjiye dönüştürülür. Daha sonra türbinin rotor kısmında gazların kinetik enerjisi türbin rotorunun dönmesine neden olur. Türbin gücünün bir kısmı kompresörü çalıştırmak için kullanılır ve geri kalanı faydalı güç çıkışıdır. Gaz türbini motoru, kendisiyle aynı şaft üzerinde bulunan yüksek hızlı bir jeneratörü çalıştırır. Bu ünite tarafından tüketilen iş, gaz türbin motorunun faydalı işidir. Türbin enerjisi uçaklarda, trenlerde, gemilerde ve tanklarda kullanılmaktadır.
Gaz türbinli motorların avantajları
Pistonlu motora kıyasla çok yüksek güç-ağırlık oranı;
Pistonlu motorlara göre maksimum hızda yüksek verim.
Bir pistonlu motordan çok daha az titreşimle tek yönde hareket.
Pistonlu motordan daha az hareketli parça.
Düşük işletme yükleri.
Yüksek dönüş hızı.
Düşük maliyet ve yağlama yağı tüketimi.
Gaz türbinli motorların dezavantajları
Malzemelerin daha güçlü ve ısıya daha dayanıklı olması gerektiğinden, maliyeti benzer boyuttaki pistonlu motorlardan çok daha yüksektir.
Makine operasyonları da daha karmaşıktır;
Kural olarak, rölantide pistonlu motorlardan daha az verimliliğe sahiptirler.
Güç ayarlarındaki değişikliklere gecikme yanıtı.
Bu eksiklikler, tank, helikopter, büyük tekne vb. araçlara göre daha küçük, daha ucuz ve daha az düzenli bakım gerektiren karayolu taşıtlarının boyut ve güç olarak yadsınamaz avantajlarına rağmen neden gaz türbinli motorları kullanmadığını açıklamaktadır.
Buhar türbünü Türbin rotoru adı verilen tek bir eksene sabitlenmiş bir dizi dönen disk ve bunlarla değişen, stator adı verilen bir tabana sabitlenmiş bir dizi sabit disktir. Rotor disklerinin dış tarafında bıçaklar bulunur, bu bıçaklara buhar verilir ve diskleri döndürür. Stator diskleri, buhar akışını sonraki rotor disklerine yönlendirmeye yarayan, zıt açılarda ayarlanmış benzer kanatlara sahiptir. Her rotor diski ve buna karşılık gelen stator diskine türbin aşaması denir. Her türbinin kademelerinin sayısı ve boyutu, kendisine sağlanan hız ve basınçtaki buharın faydalı enerjisini en üst düzeye çıkaracak şekilde seçilir. Türbinden çıkan egzoz buharı kondensere girer. Türbinler çok yüksek bir hızda döner ve bu nedenle, dönüşü diğer ekipmanlara aktarırken genellikle özel kademeli şanzımanlar kullanılır. Ek olarak, türbinler dönüş yönlerini değiştiremezler ve genellikle ek ters mekanizmalara ihtiyaç duyarlar (bazen ek ters dönüş aşamaları kullanılır). Türbinler, buhar enerjisini doğrudan rotasyona dönüştürür ve ileri geri hareketi rotasyona dönüştürmek için ek mekanizmalar gerektirmez. Ayrıca türbinler, pistonlu makinelerden daha kompakttır ve çıkış mili üzerinde sabit bir kuvvete sahiptir. Türbinler daha basit bir tasarıma sahip oldukları için daha az bakım gerektirirler. Buhar türbinlerinin ana uygulaması elektrik üretimidir (dünya elektrik üretiminin yaklaşık %86'sı buhar türbinleri tarafından üretilir), ayrıca genellikle deniz motorları (nükleer gemiler ve denizaltılar dahil) olarak kullanılırlar. Bir dizi buhar türbini lokomotifi de inşa edildi, ancak bunlar yaygın olarak kullanılmadı ve yerini hızla dizel ve elektrikli lokomotifler aldı.
Jet motoru- başlangıç enerjisini çalışma sıvısının jet akımının kinetik enerjisine dönüştürerek hareket için gerekli çekiş kuvvetini yaratan bir motor. Çalışma sıvısı motordan yüksek hızda akar ve momentumun korunumu yasasına göre motoru ters yönde iten reaktif bir kuvvet oluşur. Çalışma sıvısını hızlandırmak için, bir şekilde ısıtılmış bir gazın yüksek bir sıcaklığa (sözde. termal jet motorları) ve diğer fiziksel ilkelerin yanı sıra, örneğin, bir elektrostatik alanda yüklü parçacıkların hızlanması (bkz. iyon motoru). Bir jet motoru, gerçek motoru pervane ile birleştirir, yani diğer gövdelerle destek veya temas olmaksızın yalnızca çalışma sıvısı ile etkileşim yoluyla çekiş oluşturur. Bu nedenle, çoğunlukla uçakları, roketleri ve uzay araçlarını sevk etmek için kullanılır.
Jet motorlarının iki ana sınıfı vardır:
Hava jetli motorlar, atmosferden alınan yanıcı oksijen havasının oksidasyon enerjisini kullanan ısı motorlarıdır. Bu motorların çalışma sıvısı, emme havasının geri kalan bileşenleri ile yanma ürünlerinin bir karışımıdır.
Roket motorları - çalışma sıvısının tüm bileşenlerini gemide içerir ve vakum dahil her ortamda çalışabilir.
Bir jet motorunu karakterize eden ana teknik parametre, itme kuvvetidir (aksi takdirde - itme kuvveti) - motoru cihazın hareket yönünde geliştiren kuvvet.
Roket motorları, itmeye ek olarak, motorun mükemmellik derecesinin veya kalitesinin bir göstergesi olan özel dürtü ile karakterize edilir. Bu gösterge aynı zamanda motorun verimliliğinin bir ölçüsüdür. Aşağıdaki çizelge, hava hızına bağlı olarak farklı jet motorları için bu göstergenin üst değerlerini grafiksel olarak sunar ve her motor tipinin kapsamını görmenizi sağlayan bir Mach numarası şeklinde ifade edilir.
Isı motorlarının çevre sorunları
Ekolojik krizler, ekosistem içindeki ilişkilerin ihlali veya biyosferde antropojenik faaliyetlerden kaynaklanan ve insanın bir tür olarak varlığını tehdit eden geri dönüşü olmayan olaylar. Bir kişinin doğal yaşamına ve toplumun gelişimine yönelik tehdit derecesine göre, olumsuz bir ekolojik durum, ekolojik bir felaket ve ekolojik bir felaket ayırt edilir.
Isı motorlarından kaynaklanan kirlilik:
Kimyasal.
Radyoaktif.
Termal.
Isı motorlarının verimliliği
Yakıt yakıldığında, atmosferdeki oksijen kullanılır, bunun sonucunda havadaki oksijen içeriği yavaş yavaş azalır.
Yakıtın yanmasına karbondioksit, azot, kükürt ve diğer bileşiklerin atmosfere salınması eşlik eder.
Kirlilik Önleme Tedbirleri:
1. Zararlı emisyonların azaltılması.
2. Egzoz gazı kontrolü, filtre modifikasyonu.
Termal. Parametreleri tanımlamak için termal motorlar iş akışı analizi yapmak motor. İdeal döngünün termodinamik çalışmasını yürütürken termal motor; çevrim işinin belirlenmesi, ısıl verim. ...
termal hesaplama motor (2)
Test çalışması >> FizikDiğer çeşitler termal motorlar, aynı zamanda elektrik motorlar. Kullanılmış literatür listesi Efendiev A.M. -" termal motorlar ve süper şarj cihazları", yöntem ...
