Motoare termice - Știință și Educație

Condițiile necesare pentru funcționarea motorului termic

motorul termic este numit aparatul în care are loc conversia energiei, care rezultă din arderea combustibilului în energie mecanică.

Substanța care produce lucru în motoarele de căldură, numită substanța fluidă sau de lucru de lucru. Într-un astfel de motor cu aburi a mediului de lucru este aburul și motoarele cu ardere internă - gaz.

Stabilim condițiile generale (aplicabile tuturor motoarelor termice) care sunt necesare pentru a transforma energia combustibilului în mișcare de mașini și mecanisme. Aceste condiții vom afla pe exemplul centralei electrice de abur, din care o diagramă este prezentată în figură.

O parte a centralei electrice de abur - cuptor cu cazan S. expansiune și deplasarea pistonului în cazan produce abur care este dirijat sub presiune prin conducta în motor cu abur cilindru M E. Aici, aburul efectuează lucrarea. Prin Un piston de placă fixă ​​este transformată în mișcare de rotație a unui volant, care conduce piesele de lucru de mașini-unelte, mașini agricole, alternatoare și așa mai departe. D.

Air nivel redus de dezvoltare, în principal la o creștere a vitezei, înălțime, sarcină utilă, gama, fiabilitatea zborului aeronavei, care depinde în mare măsură de îmbunătățirea capacității motorului.

Motoarele cu ardere internă cu elice, șuruburi nu asigură creșterea vitezei și altitudinea de zbor al aeronavei. Motivul pentru aceasta este după cum urmează.

Avion cu elice, se rotește din urmă picături de aer, provocând să se miște rapid. Potrivit lui Newton legea a treia a. exprimate prin masa de aer care acționează pe șurub, împingând-o înainte, creând astfel forța de tracțiune, de conducere întregul plan. Propulsia se obține prin aceasta, ca urmare a răspunsului de impact (reacție) a aerului evacuat cu șurub. Șurubul servește ca un intermediar, care datorită energiei de combustibil efectuează lucrările la mișcarea aeronavei.

Când dispozitivul motoarelor termice este importantă în primul rând pentru a se asigura că cea mai mare cantitate posibilă de energie combustibil combustibil transformată în energie mecanică, cu alte cuvinte, activitatea maximă obținută la costuri minime de combustibil. Apoi, motorul este economic. Cunoscând cantitatea de căldură Q1. transferat către fluidul de lucru din încălzitor, iar cantitatea de Q1 termic - Q2. transformată în energie mecanică, putem estima gradul de eficiență a acestui proces de conversie.

Raportul dintre cantitatea de căldură convertită energie mecanică a mașinii, la cantitatea de căldură produsă de încălzire se numește randamentul motorului termic (a. N. D.).

.. K masini n e, de obicei, sunt notate cu litere r | (greacă: „acest“):

Prin studierea condițiilor de obținere detrimentul energiei interne a aburului în motoarele cu aburi, 1824, stabilește o Karnou că eficiența oricărui motor termic reală nu poate depăși valoarea (T1 - T2). T1. unde T1 - încălzitoare de temperatură absolute și T2 - temperatura absolută a frigiderului. Mai aproape de. N. D. Motorul de la această valoare, motorul este perfect. Această concluzie este bine justificată în practică.

Luați în considerare, la fel ca în cel mai simplu caz, pentru a calcula activitatea desfășurată de gazul în timpul expansiunii.

Imaginați-vă că în cilindrul sub piston, care suprafață S este orice gaz a cărui presiune este egal cu p. Forța cu care gazul împinge pistonul, definit prin formula F = pS. Dacă este încălzit cu gaz la presiune constantă, se extinde și pistonul se deplasează pe o distanță h.

Gazul este apoi funcționează A = PSH. Dar Sh = V2 - V1 este creșterea volumului de gaz, prin urmare:

gaz de lucru sub expansiune izobară egală cu produsul presiunii gazului pentru a mări volumul său.

Ce determină eficiența motorului cu ardere internă? Ca orice motor termic, acest motor are o sursă de alimentare - un încălzitor (cum sursă este de combustibil de ardere) și frigider - aerul înconjurător. Cu cât mai mare diferența de temperatură între acestea, k mai mare. N. D. Engine.

Deoarece temperatura gazelor obținute prin arderea amestecului este mare (aproximativ 1600-1800 ° C), apoi. Motor cu ardere internă N. D. -considerabil superior. N. D. Motoarele cu abur. În practică, o. N. D. Motorul cu ardere internă atinge 20-30%.

Cum se poate îmbunătăți în continuare o. N. G. Din acest motor? Experiența și calculele arată că acest grad mai mare de compresie necesară pentru a obține un amestec. Cu toate acestea comprima foarte mult amestecul de combustibil de tip motoare carburatoare nu poate, așa cum este puternic încălzit, se va auto-aprindere prematur.

inginer german Diesel a inventat motorul numit pentru el, care lucrează la un astfel de ciclu, care evită dificultățile menționate mai sus și de a crește în mod semnificativ. N. D.

Printre motoarele termice ocupă o turbină cu abur importantă loc. Spre deosebire de motoarele alternative de abur în turbine cu abur nu folosesc energia presiunii de vapori și energia cinetică a unei perechi de siruri de caractere.

Să presupunem că presiunea vaporilor din boiler este egal cu p1. Pentru a da o pereche de liber să se scurgă din cazan prin orice orificiu sau prin duza - o duză. În cazul în care debitul prin duza presiunea aburului va scădea, iar la gura duzei ar fi egală cu o anumită presiune p2. Inițial a vitezei de vapori este zero, ieșirea din duză este crescută; în timp ce presiunea de vapori din duză scade.

Energia potențială a aburului la cădere de presiune este scăzut; respectiv, crește energia cinetică a aburului (conform legii conservării și transformării energiei). Efluentul din duza de abur lovește paletele rotorului și îl face să se rotească.

Schema de acțiune a unui tip de turbina prezentată în Fig. Un arbore plantat pe disc B, la care marginea paletelor fixe împotriva vanes ajutaje L. dispuse C., în care aburul din cazan. Duzele de abur și se dilată, ieșind din gura, de mare viteză, intră în canalele formate de lame, care se pierde o parte din energia cinetică care merge să aducă discul cu arborele într-o mișcare de rotație. Pa figură arată turbina roată-disc Laval (fără carcasă).

Motoarele cu abur și turbine cu abur pentru conversia energiei combustibilului în energie mecanică, utilizând vapori de apă, care este produsă în cazane de abur. Odata cu aceasta, există motoare termice în care cilindrii procesele de ardere au loc simultan, în care selecția și performanța energiei datorită părții lucru mecanic a acesteia; astfel de motoare sunt numite motoare cu combustie internă. Aceste motoare folosesc combustibili lichizi sau gazoși. Combustibilul lichid este vaporizat înainte de arderea sau prin pulverizare în aer.

Luați în considerare patru timpi motor de automobile dispozitiv carburator. Principiul de funcționare a motoarelor utilizate în tractoare și avioane, similare la drum.

Schema de motor cu ardere internă în patru timpi și o astfel de diagramă de funcționare a motorului descris în Fig.

Schema arată că în cilindru Un piston se poate deplasa liber V. La partea superioară a cilindrului sunt două supape. D este produsă prin orificiul supapei astfel numit un amestec gazos format din aer și particulele fine de combustibil lichid sau gazos. Valve E servește pentru a îndepărta gazele de eșapament din cilindru; C - aprinzător (lumânare), scopul care - aprinderea amestecului a fost localizat deasupra pistonului.

Una și principalele componente ale centralei electrice de abur - oală. Fiecare constă dintr-un cuptor cazan de abur pentru arderea combustibilului, camera de ardere, cazan de apă cu tambur și spațiu abur este închis ermetic. Fiecare cazan are o anumită capacitate, măsurată prin cantitatea de apă pe care este capabil să se evapore timp de o oră, la o anumită temperatură și presiune. O parte a cazanului, în care cuptorul intră în contact cu flacăra se numește suprafața de încălzire.

Figura prezintă un cazan tub de fum. In cadrul acestui cazan este amplasat un număr de tuburi A, în care produsele de ardere sunt ținute într-o cutie de fum B, în cazul în care se încadrează în coșul de fum. Aceste cazane sunt instalate pe motoare cu aburi și locomotive. Numeroase tuburi de fum produc suprafață de încălzire imensă prin care mai eficient energia utilizată obținută prin arderea combustibilului. Apa din aceste cazane este între tuburile de fum.

Puteți face cazane în mod diferit: prin conductele pentru a permite apei și între flacăra tuburilor. Aceste cazane sunt numite tub de apă.

Toate diferitele tipuri de motoare cu reacție constau din următoarele părți principale: 1) un rezervor de combustibil, 2) al camerei, unde este ars combustibilul, 3) dispozitive care furnizează combustibil în camera de ardere și evacuarea produselor de ardere. În funcție de tipul de combustibil utilizat, motoarele cu jet sunt împărțite în două grupe principale: motoare pentru combustibil solid, motoarele cu combustibil lichid.

Cel mai simplu exemplu al unui motor cu combustibil solid este o rachetă de pulbere. În arderea unei rachete sunt formate gaze propulsoare, care sunt evacuate din corpul de rachete, creând o forță jet.

Motoarele cu jet de lichid (LRE) arde substanțe inflamabile lichide (ulei, alcool, t. D.). motoare cu reacție lichide utilizate la sfârșitul aeronave al doilea război mondial pentru bombe cu rază lungă. Viteza de aeronave proiectil a fost 5400 kilometri pe oră la 290-300 gama km de calea de zbor și altitudinea de 100 km.

Pentru același gen face parte motoare de rachetă pentru comunicații interplanetare, inventat de K. E. Tsiolkovskim.

La motorul cu aburi energia aburului este transformată direct în energia mișcării pistonului.

Figura prezintă o diagramă a unui dispozitiv cu un singur cilindru al motorului cu aburi. Abur din cazan prin conducta A intră în distribuția aburului într-o cutie, și de acolo în cilindrul C de lucru - alternativ de una sau de cealaltă parte a pistonului. Distribuția aburului produs utilizând suveică Z.

Când aburul este alimentat în partea dreaptă a cilindrului, acesta împinge pistonul spre stânga, iar aburul de evacuare este deplasată și iese prin tubul de evacuare (în figură, această conductă nu este prezentată). Apoi, dimpotrivă, vaporii intră în partea stângă a cilindrului și împinge pistonul spre dreapta.

Când asistența tijă E a pârghiei și bielă F K piston este transformată în mișcări de rotație ale arborelui mașinii și volantul. La rândul său, volanta prin mecanismul de transmisie L și M deplasează bobina, care la rândul său admite aburul spre dreapta, partea stanga a pistonului.