motor de vacuum - masina de foc de respirație

Articolul descrie modelul actual al motorului de vid. Considerăm principiul de funcționare a acestei mașini extraordinare, precum și rezultatele unui studiu experimental de putere si eficienta acestui model.

Ce este un motor de vid? Dacă încercați să se uite la aceste informații cerere on-line, apoi găsi cu ușurință o mulțime de motoare proiecte de lucru pe misteriosul „energia de vid“. Pentru unele dintre aceste proiecte poate părea interesantă, dar aproape nici un beneficiu de la ei. Cel mai bun caz, ele fac parte din domeniul science fiction, și cel mai rău caz - la pseudostiinta.

Doar rețineți că acesta va fi un reprezentant destul de exotic al motoarelor termice. unitatea noastră pe principiul de lucru este foarte diferit de omologii lor și, în special, de la motorul cu ardere internă, familiar majoritatea cursului fizicii școlare. Mai mult decât atât, această mașină ar trebui să fie atribuită motoarelor cu ardere externă. Aici, flacăra arde motorului. De altfel, trebuie spus că motoarele din această clasă au o serie de avantaje față de motoarele cu ardere internă. Ele sunt mai simple în design și, în consecință, sunt mai durabile. Datorită combustie externă, acestea sunt potrivite pentru aproape orice combustibil. Și un alt important în această epocă de curățenie a mediului pentru combaterea avantaj - ca urmare a procesului de ardere uniformă în astfel de motoare reduce cantitatea de emisii nocive în atmosferă, deoarece există o ardere mai completă a combustibilului. Datorită acestor avantaje, motoarele cu combustie externă sunt deja utilizate în mod activ în anumite aplicații tehnice. De exemplu, în motoarele Stirling instalațiile de energie solară (referitoare, de asemenea, la motoarele cu combustie externă) transformarea energiei luminii solare concentrat în energie mecanică.

2. Cum funcționează

După o astfel de introducere intrigant se înțelege, în cele din urmă, în principiu, activitatea motorului nostru de outlandish. Fig. 2 prezintă elementele principale ale motorului și scopul lor.

Luați în considerare întregul ciclu de lucru în etape.

1) Supapa este deschisă, pistonul se deplasează spre dreapta (fig. 3a) și un aer cald intră în cilindru (motorul suge literalmente flacăra în cilindru).

2) Pistonul în mișcarea sa atinge un punct mort (Fig. 3b), supapa se închide, aerul din cilindru este răcit prin peretele cilindrului, iar pistonul începe să inverseze mișcarea, adică. K. Presiunea din cilindru devine mai mică decât presiunea atmosferică exterioară.

3) Sub diferența de presiune în interiorul și exteriorul pistonul se deplasează spre supapa (Fig. 3).

4) Pistonul ajunge la al doilea punct mort în apropierea valvei (fig. 3 g) și sub acțiunea de inerție al volantului trece punctul mort. Pistonul începe deplasarea spre dreapta. Apoi, ciclul se repetă. Acum, după ce se explică principiul de funcționare, este clar de ce motorul este numit vid. Faptul că diferența de presiune pe piston, necesară pentru funcționarea acestuia, nu se realizează în detrimentul gazului încălzit la presiune ridicată, și în detrimentul gazului de joasă presiune răcite, care creează un vid în cilindru similar. Motorul „highlight“ este faptul că cursa de operare se produce din cauza presiunii atmosferice. De asemenea, realizarea principiului de funcționare, este clar că numele liric „mașină de foc-respirație“ nostru ar trebui în acest caz să fie luată literal. După ce motorul într-adevăr „respiră“ de alcool arzător cu flacără și „respiră“ produse de ardere.

3. Stabilirea probleme fizice

Cum se poate face arborele motorului se rotesc cu frecvențe diferite, lăsând posibilitatea de a măsura puterea lui? Nu a fost o idee foarte simplă: (. Figura 4), este necesar să se lichideze axa firului roților motoare, agățate la capătul greutatea ei, se măsoară viteza roții, care este proporțională cu turația motorului.

Dacă remediați mașina pe marginea mesei, inclusiv transmiterea de mișcare înainte, atunci când greutatea de încărcare a motorului va crește. La fiecare sarcină de greutate pe motor rapid iese atunci când sarcina de ridicare viteza devine constantă. Dacă vom împărți variația energiei potențiale a sarcinii într-un moment în care creșterea în înălțime a puterii utile primite: (1)

Prin măsurarea timpului de creștere a diferitelor bunuri la o înălțime fixă ​​poate fi calculată frecventa turației motorului prin formula (2) în cazul în care - raza axei roții. Modificatorul 10 este necesară pentru recalculează viteza de rotație a roților motoare la turația motorului, adică. K. Rotația de la arborele motorului la roțile este transmisă prin intermediul cutiei de viteze la un raport de transmisie egal Evident, cu cât masa de încărcare mai mică frecvența rotațiilor motorului Astfel, prin măsurarea în timp ce ridicarea bunurilor de mase diferite și cu formulele (1) și (2) Este posibil să se construiască dependență a fost făcută. Grafic relație obținută experimental este prezentat în Fig. 5.

Figura arată că puterea maximă a motorului atunci când motorul frecvența viteză de rotație de aproximativ 285 rot / min. De ce este puterea motorului în timp ce reducerea frecvenței de viteză crește mai întâi și apoi scade (secțiunile AC și CD în fig. 5)? Cum poate fi explicat acest lucru calitativ? Pentru a răspunde la întrebarea aveți nevoie de mai mult timp pentru a înțelege principiul de funcționare a motorului și să ia în considerare faptul că puterea este proporțională cu produsul dintre forța care acționează asupra pistonului și viteza pistonului. Când reducerea vitezei de girație a vitezei pistonului este redusă, dar gazul de răcire în cilindru are loc în timpul perioadei mai mari de timp. Evident, atunci când acest gaz este răcit la o temperatură mai joasă. Acest lucru duce la o creștere a diferenței de presiune pe ambele părți ale pistonului. Ca o consecință, crește forța care acționează asupra pistonului. Așa că am stabilit experimental valoarea optimă a frecvenței turației motorului și a explicat putere calitativ în raport cu frecvența de viteză.

Ne întoarcem acum la al doilea set de probleme fizice. Estimăm eficiența motorului pentru funcționarea la putere maximă. Conform formulei cunoscute pentru eficiență: (3)

Aici - munca valoroasă făcută de motor, - energia cheltuită pentru funcționarea motorului. În cazul nostru, lucru util este ridicarea sarcinii la o înălțime de H: (4) energia consumată - aceasta este

energia care este eliberată în timpul arderii alcoolului: (5) unde q - ars masa de alcool în timpul ridicării încărcăturii și căldura de combustie specifică. Astfel, folosind datele experimentale și formulele (3) - (5), am fost capabili să evalueze eficiența motorului. Se obține o extrem de mică valoare ° 0,01%, ceea ce nu este surprinzător, deoarece aproape toate lampa spirit de putere termică (care este de aproximativ 150 W) consumată pentru încălzirea mediului înconjurător.

În ciuda eficienței energetice scăzute, trebuie să recunoaștem că aparatul de vid luat în considerare este în curs de dezvoltare jucăria tehnică originală. În primul rând, chiar și doar pentru a colecta astfel de lucruri „minune a tehnologiei“, cu propriile sale mâini de piese individuale este foarte interesant. În al doilea rând, reflecțiile privind principiul de funcționare a motorului, așa cum am văzut, duce la probleme fizice de divertisment. Sperăm că, în momentul în care citiți acest articol din cititorul curios având întrebări interesante.