Содержание
Тепловые двигатели. Паровая машина » Детская энциклопедия (первое издание)
Генераторы энергии и двигатели
Двигатель внутреннего сгорания
Тепловой двигатель — это машина, преобразующая тепло в механическую работу. Современная техника знает четыре вида тепловых двигателей: паровую машину, паровую турбину, двигатель внутреннего сгорания и газовую турбину. Они очень непохожи друг на друга, и прежде всего — по роду используемого в них рабочего вещества: в паровых двигателях работает пар, в газовых — газы.
Затем тепловые двигатели делятся на поршневые и роторные. В поршневых — пар или газ давит на поршень, который движется внутри цилиндра двигателя и передает производимую им работу коленчатому валу. В роторных — струя газа или пара отдает энергию своего движения лопаткам, насаженным на диски или на барабан. К поршневым двигателям относятся паровая машина и двигатели внутреннего сгорания; к роторным — паровая и газовая турбины.
Каждый из тепловых двигателей, в зависимости от его особенностей, имеет в технике свое применение.
Чтобы ясно представить себе, почему в том или ином конкретном случае применяется тот или иной тип двигателя, необходимо подробно ознакомиться с основами их устройства и действия.
Вверху — пар (черные стрелки) поступает в трубу а, проходит через золотник 4, через канал а и давит на поршень 2, движущийся в цилиндре 1 вправо. Из другой полости цилиндра отработавший пар (белые стрелки) проходит через канал б, через золотник и уходит в трубу 5. Движение поршня передается через шток 6 и шатун 7 коленчатому валу. 8, на котором насажен маховик 9. От этого же вала через тягу II и шток 10 приводится в движение золотник. Внизу показано обратное движение поршня.
Паровая машина — это поршневой двигатель, преобразующий потенциальную энергию пара в механическую работу. Основная часть ее — цилиндр 1, в котором движется поршень 2. Пар из парового котла, поступая то в одну, то в другую часть цилиндра, заставляет поршень двигаться вправо и влево. Это движение передается через шток 6 и шатун 7 коленчатому валу с ведущим шкивом.
Пар из котла поступает по трубе в камеру. В ней расположен золотник 4 парораспределения, который приводится в движение от вала 8 через тягу 11 и шток 10. Двигаясь вправо и влево, золотник впускает пар то в одну, то в другую полость цилиндра. Когда пар входит в одну из них (например, в левую), то из другой он выходит (через отверстие 5 в трубу). Чтобы коленчатый вал вращался равномерно, на него насажен тяжелый маховик 9.
В течение всего XIX в. паровая машина была самым распространенным двигателем. Она приводила в движение станки заводов и фабрик, винты пароходов, колеса паровозов, обслуживала рудники, шахты, стройки. Но в XX в. она постепенно утратила свое былое значение. Бурно развивавшейся технике понадобились двигатели большей скорости и мощности, легкие и экономичные. Паровая машина оказалась неспособной удовлетворить эти требования. Ведь мощность ее зависит от давления пара, размеров цилиндра и числа оборотов.
Если увеличивать давление, то цилиндр надо делать меньше, чтобы он был прочнее.
Если же увеличивать размер цилиндра, он будет давать меньшее число оборотов, так как быстрое движение поршня вызовет громадную силу инерции. Поэтому мощность паровых машин ограниченна. Самые мощные машины этого типа — по 17 500 л. с. каждая — были установлены на океанском пароходе, построенном в 1900 г. В настоящее время паровую машину применяют главным образом в качестве двигателя паровоза и локомобиля — легкой паросиловой установки на колесах, используемой в сельском хозяйстве.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Генераторы энергии и двигатели
Двигатель внутреннего сгорания
Тепловые двигатели | Физика
Развитие техники во многом зависит от умения как можно более полно использовать те запасы внутренней энергии, которые содержатся в топливе.
Использовать внутреннюю энергию — значит совершить полезную работу, например переместить поршень, поднять груз и т. д.
Проделаем опыт. Нальем в пробирку немного воды, затем плотно закроем ее пробкой и нагреем воду до кипения.
Под давлением образовавшегося пара пробка выскочит и поднимется вверх. Сначала в этом опыте энергия топлива перешла во внутреннюю энергию пара. Затем пар, расширяясь, совершил работу — поднял пробку.
Если мы заменим пробирку прочным металлическим цилиндром, а пробку — плотно пригнанным поршнем, способным двигаться внутри цилиндра, то получим простейший тепловой двигатель.
Тепловым двигателем называют устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива.
Существуют разные виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, газовая и паровая турбины, реактивный двигатель. В каждом из них энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара), который затем, расширяясь, совершает работу. В процессе совершения этой работы часть внутренней энергии газа превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя.
Совершая работу, тепловой двигатель использует лишь некоторую часть той энергии, которая выделяется при сгорании топлива.
Физическая величина, показывающая, какую долю составляет совершаемая двигателем работа от энергии, полученной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя.
КПД теплового двигателя находят по формуле
где Q — количество теплоты, полученное в результате сгорания топлива; А — работа, совершаемая двигателем.
В результате того, что А всегда меньше Q, коэффициент полезного действия любою теплового двигателя оказывается меньше 100 %.
Первые тепловые двигатели были построены в конце XVIII в. Это были паровые машины.
Основной частью паровой машины является цилиндр, внутри которого находится поршень. Поршень приводится в движение паром, который поступает из парового котла.
Первая универсальная паровая машина была построена английским изобретателем Джеймсом Уаттом. Начиная с 1768 г. на протяжении многих лет он занимался усовершенствованием ее конструкции. При поддержке крупного промышленника Болтона за десять лет в период с 1775 по 1785 г.
фирма Уатта построила 66 паровых машин: из них 22 для медных рудников, 17 для металлургических заводов, 7 для водопроводов, 5 для каменноугольных шахт и 2 для текстильных фабрик. За следующее десятилетие той же фирмой было поставлено уже 144 такие машины.
Изобретение паровой машины сыграло огромную роль в переходе к машинному производству. Недаром на памятнике Уатту написано: «Увеличил власть человека над природой».
1. Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела. 2. Что называют тепловым двигателем? 3. Назовите виды тепловых двигателей. 4. Что называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя? 5. Кто изобрел паровую машину?
Типы тепловых двигателей — двигатель внутреннего сгорания и двигатель внешнего сгорания
Тепловые двигатели можно найти везде, куда бы вы ни пошли. В холодильнике есть тепловой двигатель, который помогает охлаждать продукты. Вы также можете найти тепловые двигатели в своем автомобиле.
Они также присутствуют во всех видах кондиционеров. Основное значение тепловой машины состоит в том, чтобы производить механическую энергию с помощью тепловой энергии. Существуют две основные классификации тепловых двигателей, основанные на процессе сгорания. Двумя типами тепловых двигателей являются двигатели внутреннего сгорания и двигатели внешнего сгорания. Прежде чем мы рассмотрим классификацию тепловых двигателей, давайте разберемся, что же такое тепловой двигатель.
Что такое тепловая машина?
Мы знаем, что тепловой двигатель используется для производства механической энергии, используя тепловую энергию в качестве источника. Если быть точным, он использует топливо, такое как бензин или дизельное топливо, и преобразует свою химическую энергию в тепловую путем его сжигания. Затем эта тепловая энергия используется для перемещения механических частей, производя таким образом механическую энергию. По определению, это считается термодинамической системой.
Рассмотрим систему с тепловым двигателем, как показано на рисунке. Для работы тепловой машины нам нужны три основных компонента. Этими компонентами являются двигатель, который производит работу, источник, который обеспечивает тепловую энергию при более высоких показаниях температуры, и поглотитель, используемый для охлаждения двигателя для защиты двигателя от перегрева. Теперь, когда вы знаете, как работает тепловой двигатель, мы рассмотрим различные типы тепловых двигателей.
1. Двигатель внутреннего сгорания
Как следует из названия, сгорание топлива, обычно называемое сгоранием, происходит внутри системы. Он широко известен как двигатели внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания — это тип теплового двигателя, который использует рабочее топливо, такое как бензин и дизельное топливо, в качестве источника тепловой энергии. Принцип работы заключается в том, что он производит работу за счет сжигания топлива и создания среды высокого давления.
Затем это высокое давление используется для запуска турбины или поршня, который преобразует тепловую энергию в механическую.
Двигатель внутреннего сгорания подразделяется на три основных типа, а именно:
Преимущества двигателей внутреннего сгорания
Недостатки двигателей внутреннего сгорания
2. Двигатель внешнего сгорания
Как следует из названия, сжигание топлива, или обычно известное как сгорание, происходит вне системы. Он широко известен как двигатель EC. В этом двигателе тепло от сгоревшего топлива передается вторичной жидкости, которая служит топливом для двигателя.
Примеры: В паровой машине теплота сгорания используется для производства пара, который используется в поршневой машине для выполнения полезной работы.
В газовой турбине замкнутого цикла теплота сгорания во внешней топке передается газу, обычно воздуху, который является рабочим телом цикла.
Преимущества двигателей с электронным управлением
Недостатки двигателей с электронным управлением
Интересные факты
Типы тепловых двигателей [внутреннего и внешнего сгорания]
Двигатель внутреннего сгорания
Напишите комментарий о типах тепловых двигателей [внутреннего и внешнего сгорания] | Сравнение
Содержание
Что такое тепловая машина?
Прежде чем перейти к тепловым двигателям (Классификация тепловых двигателей), давайте сначала разберемся, что такое двигатель.
Двигатель — это устройство, которое преобразует одну форму энергии в другую.
Двигатели можно разделить на два типа, т. е. двигатели внутреннего сгорания и двигатели не внутреннего сгорания.
Примерами двигателей не внутреннего сгорания являются ветряная турбина и гидротурбина. Примером двигателя внутреннего сгорания является тепловой двигатель.
Теперь перейдем к определению тепловых двигателей.
Тепловая машина представляет собой устройство, преобразующее химическую энергию топлива в тепловую энергию и использующее эту тепловую энергию для выполнения полезной работы.
Типы тепловых двигателей
Тепловые двигатели можно разделить на двигатели внутреннего и внешнего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания — это двигатели, в которых топливо сжигается внутри цилиндра. Химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию, которая в конечном итоге преобразуется в механическую энергию.
Двигатели внешнего сгорания — Двигатели, в которых топливо сжигается вне цилиндра и с помощью рабочей жидкости подводится к цилиндру. Химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию, которая в конечном итоге преобразуется в механическую энергию.