«Тепловые машины»

Двигатели Механические Тепловые Электрические Реактивные ПоршневыеТурбинные Паровая машина Двигатель внутреннего сгорания

Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Еще в 1824 г. Французский ученый С.Карно показал, что в любой тепловой машине можно получить полезную работу лишь в том случае, если энергия путем теплообмена переходит от горячего тела к холодному; при этом лишь часть этой теплоты может пойти на совершение полезной работы.

КПД идеальной тепловой машины Впервые наиболее совершенный циклический процесс, состоящий из изотерм и адиабат, был предложен французским физиком и инженером С. Карно в 1824 г. Цикл Карно – самый эффективный цикл, имеющий максимальный КПД. Для повышения КПД двигателя нужно повышать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника. p O

Запасается и используется клеткой 1520 к Дж КПД=55% КЛЕТОЧНОЕ ДЫХАНИЕ C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 +6H 2 O к Дж 38 АДФ + 38 H 3 PO 4 38 АТФ+38 H 2 O Двигатель внутреннего сгорания КПД ~ % Дизельный двигатель КПД ~ % Паровоз КПД ~ %

Проследим историю развития тепловых двигателей

Леонардо Да Винчи Архимед Дени Папен Герон Александрийский Иван Иванович Ползунов Джеймс Уатт

Инженер Герон создал первую паровую машину еще до 100 г. н.э. Пар вырывался из трубок, и машина вращалась

Архимед изобрел пушку которая стреляла за счет энергии пара

Французский инженер Кюньо построил первую самодвижущуюся тележку (лафет), для перевозки тяжелых орудий

Русский механик Иван Ползунов создал паровую машину непрерывного действия

1860 г. Француз Ленуар построил устройство, в котором горючее сгорало внутри самого устройства, а не снаружи как у паровых машин

1876 г. Немецкий изобретатель Отто создал двигатель внутреннего сгорания ДВС, который работал по четырехтактной системе

1886 г. Немецкий инженер Даймлер построил бензиновый двигатель, в котором использовал карбюратор

1876 г. Первый автомобиль

1879 г. Проект бензинового двигателя появился в России. Его создал капитан морского флота Костович Огнеслав Стефанович

1897 г. Немецкий инженер Дизель создал двигатель внутреннего сгорания. В последствии названный дизельным

Реактивные двигатели. Впервые возможность и необходимость использования жидкостными ракетными двигателями для запуска человека в космическое пространство были обоснованы К.Э.Циолковским в 1903 году.

Двигатель внутреннего сгорания это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Основными типами ДВС являются: Бензиновые Дизельные Газовые Газодизельные Роторно-поршневые Газотурбинные двигатели

Разрез простейшего двигателя внутреннего сгорания. 1,2-клапаны. 3-поршень. 4-шатун. 5-коленчатый вал. 6-маховик. 7-свеча.

Первый такт. Всасывание. Поршень движется вниз из крайнего верхнего положения и впускной клапан открыт. При опускании поршня через этот клапан в камеру сгорания всасывается горючая смесь – пары бензина с воздухом. В конце такта первый клапан закрывается, второй закрыт. Карбюраторный, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Второй такт. Сжатие. Поршень начинает подниматься вверх, сжимая горючую смесь. Незадолго до того как поршень придет в крайнее верхнее положение, в запальной свече проскакивает искра, и горючая смесь воспламеняется.

Третий такт. Рабочий ход. У газообразных продуктов сгорания температура достигает ْ С, а давление соответственно МПа. Эти газы с большой силой давят на поршень, который опускается вниз и с помощью шатуна и кривошипа приводит во вращение коленчатый вал.

Четвертый такт. Выхлоп. В конце рабочего хода, когда поршень приходит в крайнее нижнее положение, открывается выхлопной клапан. Поршень, поднимаясь вверх, выталкивает отработавшие газы в атмосферу. После этого начинается снова первый такт- всасывание горючей смеси.

Паровая турбина. 1-Котел. 2-Паропровод. 3-Ротор. 4-Генератор. 5-Конденсатор. 6-Насос. 7-Топка.

Двухкорпусная паровая турбина в разрезе.

Двухкорпусная паровая турбина.

Жидкостные ракетные двигатели. 1- камера сгорания. 2- насосы. 3- выходное сопло. 4- жидкое горючее. 5- окислитель..

Холодильная установка. На рисунке показана схема устройства холодильной установки. Для охлаждения используется вещество, которое легко испаряется, например аммиак(кипит при -33,4ْ С) или фреон(кипит при - 29,8ْْْْْ С).

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

ТЕПЛОВЫЕ МАШИНЫ ОТХОДЫ ТЕПЛОВЫХ МАШИН О 2 СО 2 СО Pb Hg W Ni Радио- активные элементы Соединения Cl, F S N C F SO 2 NO Сажа Cl – C -Cl SO 3 NO 2 F N 2 O (фреон) Шум Тепло Аэрозоли Бензо(а)- пирен

Соединения азота t N 2 + O 2 = 2NO 2NO + O 2 = 2NO 2 2NO 2 + H 2 O =HNO 2 + HNO 3 Соединения серы SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 2H 2 SO 3 + O2 2H 2 SO 4

ШКАЛА ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ Шум Уровень шума, дБ Выстрел из винтовки; выстрел из орудия Старт космической ракеты 150 Взлет реактивного самолета, 25 м 140 Молния; реактивный самолет 130 Дискотека; оркестр поп-музыки 110 Пневматическая дрель 100 Отбойный молоток 90 Тяжелый транспорт 80 Салон автомобиля 70 Машбюро; обычный разговор 60 Читальный зал 40 Сельская местность 30 Шепот, 1 м 20 Зимний лес в безветренную погоду 0

Наш мир так же сложен и так же легко уязвим, как паутина. Коснитесь единой паутинки и дрогнут все остальные. А мы не просто касаемся паутины, мы оставляем в ней зияющие дыры, ведем, можно сказать, биологическую битву против окружающей среды… Дж. Даррелл