Презентация на тему «Тепловые машины»

Тепловые машины. Паровая турбина. Двигатель внутреннего сгорания. Газовая турбина и реактивные двигатели.

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

Двухкорпусная паровая турбина в разрезе.

Двухкорпусная паровая турбина.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигателем внутреннего сгорания называется тепловая машина, в которой в качестве рабочего тела используются газы высокой температуры, образующиеся при сгорании жидкого или газообразного топлива непосредственно внутри камеры поршневого двигателя или газовой турбины.

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

Карбюраторный, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Карбюраторный, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Первый такт. Всасыванье. 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.

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 1-10 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.

Реактивные двигатели. Впервые возможность и необходимость использования жидкостными ракетными двигателями для запуска человека в космическое пространство были обоснованы К.Э.Циолковским в 1903 году. Он предложил конструкцию ракеты, схема которой достаточно хорошо показана на рисунке.

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

Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Еще в 1824г. 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.

Если абсолютная температура горячего тела равна Т 1, а холодного- Т 2, то максимальный КПД машины равен: η макс =. Более высокого КПД при данных значениях температур получить невозможно.

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.

Особую опасность в увеличении вредных выбросов в атмосферу представляют двигатели внутреннего сгорания, установленные на автомобилях, самолетах, ракетах. Число их угрожающе растет, а отчистка отработанных газов затруднена. Проводится регулировка двигателей для более полного сгорания топлива и уменьшения содержания угарного газа СО в выбрасываемых продуктах сгорания. Разрабатываются двигатели, не выбрасывающие вредные вещества с отработанными газами, например работающие на смеси водорода и кислорода.