Тепловыми двигателями называют машины, в которых происходит превращение теплоты, полученной при сгорании топлива, в механическую работу. Вещество, производящее работу в тепловых машинах, называют рабочим телом или рабочим веществом. Тепловые машины могут быть устроены различно, но все они обладают общим свойством – периодичностью действия, или цикличностью, в результате чего рабочее тело возвращается в исходное состояние. КПД любого теплового двигателя не может быть равен 100%. Для тепловых двигателей эта невозможность определяется из II закона термодинамики: не существует такого термодинамического процесса, единственным результатом которого было бы превращение некоторого количества теплоты в работу. Работа А в тепловых машинах равна разности теплоты, полученной от нагревателя, и теплоты, отданной охладителю, которым чаще всего является либо атмосфера, либо специальное устройство. Экспериментальные задания 8f класс Задание 1 Цель: Используя ЦОРы , , , объяснить принцип действия тепловых машин.

1. Тепловая машина Ньюкомена 8f класс Устройство пароатмосферной машины Ньюкомена

8f класс Принцип действия машины Ньюкомена. После заполнения цилиндра паром его подвод перекрывался и открывался клапан, обеспечивающий доступ воды из водяного бака в цилиндр, после чего пар, заполняющий рабочий цилиндр, конденсировался и под действием разряжения поршень двигался вниз. Затем кран подвода воды в цилиндр закрывался, вода и конденсат сливались и открывался подвод пара в цилиндр, при этом коромысло двигателя, под действием веса столба воды в водоподъемнике опускалось вниз, поднимая при этом рабочий поршень вверх, и цикл повторялся вновь. Противовесы служили для компенсации массы деталей, участвующих в работе подъемника. Первые двигатели Ньюкомена выполняли 6-8 ходов в минуту, позже скорость движения была доведена до ходов в минуту. Основной недостаток двигателей Ньюкомена был связан с их чрезвычайной громоздкостью и прерывистым характером движения насоса.

Воду, находящуюся в котле нагревают до кипения. Когда давление пара превосходит давление над котлом, открывается клапан и пар попадает в сопло турбины. На вал турбины насажен диск, по ободу которого закреплены лопатки. 8f класс 2. Паровая турбина Устройство и принцип действия паровой турбины Около лопаток расположено сопло, в которое поступает пар из котла. Струя пара, вырываясь из сопла, оказывает давление на лопатки и приводит диск турбины во вращательное движение. В современных турбинах применяют несколько дисков, насаженных на общий вал. Пар последовательно проходит через лопатки всех дисков, отдавая каждому из них часть своей энергии. Энергия пара превращается в механическую энергию.

8f класс 3. Газовая турбина Устройство газовой турбины

8f класс Принцип действия газовой турбины Газовая турбина была двигателем, совмещавшим в себе полезные свойства паровых турбин (передача энергии к вращающемуся валу непосредственно, без использования сложных механических передач) и ДВС (отсутствие парового котла и всего его сложного хозяйства). Устройство газовой турбины показано на рисунке. Двигатель состоит из компрессора, подогревателя, камеры сгорания и собственно самой турбины. В компрессоре, по устройству не отличающемся от турбины, происходит сжатие окислителя (воздуха), в подогревателе – подогревание окислителя, в камере сгорания – смешивание его с топливом и сгорание. В турбине проходит передача энергии газов лопаткам рабочих колёс. Сама турбина устроена также, как и паровая: имеется и направляющий аппарат, и рабочие колёса с лопатками. Газовая турбина является сложным двигателем, при постройке которого не обойтись без сложных расчётов. Но она, а точнее её «гибрид» с реактивными двигателями – турбореактивный двигатель – открыл для современной авиации скорости, превышающие скорость звука. Вывод: тепловые машины превращают внутреннюю энергию газа или пара в механическую энергию.