Θερμικοί κινητήρες: αρχή λειτουργίας, συσκευή, σχέδιο

Ας εξετάσουμε τις θερμικές μηχανές, την αρχή της λειτουργίαςαυτούς τους μηχανισμούς. Στον φλοιό της γης και στους ωκεανούς, τα αποθέματα εσωτερικής ενέργειας μπορούν να θεωρηθούν απεριόριστα. Προκειμένου να επιλυθούν τα πρακτικά προβλήματα, είναι σαφώς ανεπαρκές. Η συσκευή και η αρχή της λειτουργίας της θερμικής μηχανής πρέπει να είναι γνωστές για την κίνηση των τόρνων και των οχημάτων. Ένα άτομο χρειάζεται τέτοιες συσκευές που μπορούν να κάνουν χρήσιμη εργασία.

Οι θερμικοί κινητήρες, η αρχή της οποίας θα εξετάσουμε, είναι οι κυριότερες στον πλανήτη μας. Σε αυτά η εσωτερική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική μορφή.

Χαρακτηριστικά μιας θερμικής μηχανής

Ποια είναι η αρχή της μηχανής θερμότητας; Εν συντομία μπορεί να εκπροσωπείται σε ένα απλό πείραμα. Εάν ρίχνετε νερό σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα, κλείστε το με φελλό, το βγάλουμε, θα πετάξει έξω. Ο λόγος για το μπλοκάρισμα του βύσματος είναι ότι ο ατμός εκτελεί εσωτερικές εργασίες. Η διαδικασία συνοδεύεται από τον μετασχηματισμό της εσωτερικής ενέργειας του ατμού σε μια κινητική τιμή για το βύσμα. Οι θερμικές μηχανές, η αρχή της οποίας είναι παρόμοια με το περιγραφέν πείραμα, διαφέρουν ως προς τη δομή. Αντί ενός δοκιμαστικού σωλήνα, χρησιμοποιείται ένας μεταλλικός κύλινδρος. Το βύσμα αντικαθίσταται από ένα έμβολο που ταιριάζει άνετα στα τοιχώματα που κινούνται κατά μήκος του κυλίνδρου.

Ο αλγόριθμος δράσης

Ποια είναι η αρχή της μηχανής θερμότητας; Ο βαθμός 10 θεωρεί αυτό το θέμα στα μαθήματα φυσικής. Θερμομηχανές οι οποίοι καλούν τους μηχανισμούς όπου παρατηρείται ο μετασχηματισμός της εσωτερικής ενέργειας του καυσίμου σε μια μηχανική μορφή.

Για να κάνετε μια χρήσιμη εργασία του κινητήρα,μια διαφορική πίεση δημιουργείται και στις δύο πλευρές του εμβόλου ή των λεπίδων ενός ισχυρού στροβίλου. Για να επιτευχθεί αυτή η διαφορά πίεσης, η θερμοκρασία του εργαζόμενου υγρού αυξάνεται κατά χιλιάδες βαθμούς σε σύγκριση με το μέσο όρο του στο περιβάλλον. Υπάρχει παρόμοια αύξηση της θερμοκρασίας κατά την καύση καυσίμου.

Αλλαγές θερμοκρασίας

Όλα τα σύγχρονα θερμικά μηχανήματα διακρίνονταισώμα εργασίας. Ονομάζονται φυσικό αέριο, το οποίο κάνει χρήσιμη εργασία στη διαδικασία επέκτασης. Η αρχική θερμοκρασία, που ονομάζεται T1, αποκτά στις μηχανές ατμού ή στους στρόβιλους. Αυτό ονομάζεται θερμοκρασία της θερμάστρας. Κατά τη διάρκεια της εργασίας, εμφανίζεται σταδιακή απώλεια ενέργειας αερίου. Αυτό οδηγεί στην αναπόφευκτη ψύξη του λειτουργικού ρευστού σε ένα ορισμένο Τ2. Η θερμοκρασία θα πρέπει να είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, διαφορετικά η πίεση αερίου θα έχει χαμηλότερη τιμή από την ατμοσφαιρική πίεση και ο κινητήρας δεν λειτουργεί.

Ο δείκτης Τ2 ονομάζεται θερμοκρασία του ψυγείου. Στην ποιότητά του υπάρχει μια ατμόσφαιρα ή μια ειδική συσκευή που είναι απαραίτητη για τη συμπύκνωση και την ψύξη του ατμού εξάτμισης.

Μερικά γεγονότα

Έτσι, οι θερμικές μηχανές, η αρχή της δράσηςη οποία βασίζεται στην επέκταση του υγρού λειτουργίας δεν είναι σε θέση να δώσει δουλειά για να κάνουν ολόκληρη την εσωτερική ενέργεια. Σε κάθε περίπτωση, κάποια θερμότητα θα μεταφερθεί στην ατμόσφαιρα (ψυγείο) μαζί με το αναλωθέν ατμού ή καυσαερίων του στροβίλου ή κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Αποτελεσματικότητα θερμικών μηχανημάτων

Ποια είναι η αρχή λειτουργίας μιας θερμικής μηχανής; Η απόδοση μιας μηχανής θερμότητας εξαρτάται από την ποσότητα χρήσιμης εργασίας που πραγματοποιείται από το αέριο. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι είναι αδύνατο να μετατραπεί πλήρως η εσωτερική ενέργεια στο έργο μιας θερμικής μηχανής, είναι δυνατόν να εξηγηθεί η μη αναστρέψιμη φυσικών διεργασιών και φαινομένων. Σε περίπτωση που υπήρχε μια αυθόρμητη επιστροφή της θερμότητας στο θερμαντικό σώμα από το ψυγείο, η εσωτερική ενέργεια στο σύνολό της θα μετατρεπόταν σε χρήσιμη εργασία μέσω μιας θερμικής μηχανής.

Ο συντελεστής απόδοσης καλείταιη αναλογία της χρήσιμης εργασίας που πραγματοποιείται από τη θερμική μηχανή, με την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στο ψυγείο. Στη φυσική, είναι συνηθισμένο να εκφράζεται αυτή η τιμή ως ποσοστό. Αυτή είναι η αρχή της μηχανής θερμότητας. Το πρόγραμμά του είναι σαφές και απλό, προσβάσιμο ακόμη και για τους μαθητές γυμνασίου. Οι νόμοι της θερμοδυναμικής καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό της μέγιστης τιμής της απόδοσης.

Η εφεύρεση μιας θερμικής μηχανής

Ο πρώτος εφευρέτης μιας μηχανής που χρησιμοποιεί θερμότητα,έγινε Sadi Carnot. Έχει αναπτύξει μια ιδανική μηχανή στην οποία το ιδανικό αέριο ήταν το σώμα εργασίας. Επιπλέον, ο επιστήμονας ήταν σε θέση να προσδιορίσει τον δείκτη αποτελεσματικότητας για μια τέτοια συσκευή, χρησιμοποιώντας τις θερμοκρασίες του ψυγείου και του θερμαντήρα.

Η Carnot ήταν σε θέση να καθορίσει τη σχέση μεταξύμια πραγματική θερμική μηχανή που λειτουργεί με βάση έναν θερμαντήρα, και έναν συμπυκνωτή, ο οποίος είναι ένας αέρας ή ένας συμπυκνωτής. Λόγω του μαθηματικού τύπου που προτείνει ο Carnot για την πρώτη του ιδανική θερμική μηχανή, προσδιορίζεται η μέγιστη απόδοση. Υπάρχει άμεση σύνδεση μεταξύ της θερμοκρασίας του θερμαντήρα και του ψυγείου.

Για να λειτουργήσει πλήρως το μηχάνημα,Η θερμοκρασία δεν πρέπει να είναι μικρότερη από την τιμή του στον ατμοσφαιρικό αέρα. Εάν είναι επιθυμητό, ​​μπορείτε να αυξήσετε τη θερμοκρασία του θερμαντήρα, χωρίς να ξεχνάτε ότι κάθε στερεό σώμα έχει κάποια θερμική αντίσταση. Καθώς θερμαίνεται, χάνει την ελαστικότητά του και όταν φτάσει το σημείο τήξης απλώς λιώνει.

Χάρη στις καινοτομίες που έχουν επιτευχθείσύγχρονη βιομηχανία μηχανικής, παρατηρείται σταδιακή αύξηση της απόδοσης της θερμικής μηχανής. Για παράδειγμα, μειώνεται η τριβή μεταξύ των επιμέρους τμημάτων της, εξαλείφονται οι απώλειες που οφείλονται στην ατελή καύση καυσίμου.

Μηχανή εσωτερικής καύσης

Πρόκειται για ένα θερμικό μηχάνημα, όπου στη μορφήτο σώμα εργασίας χρησιμοποιεί αέρια υψηλής θερμοκρασίας, που λαμβάνονται κατά την καύση διαφόρων τύπων καυσίμων μέσα στο θάλαμο. Υπάρχουν τέσσερις κύκλοι στη λειτουργία του κινητήρα του αυτοκινήτου. Μεταξύ των συστατικών του στοιχείων είναι οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής, ο θάλαμος καύσης, το έμβολο, ο κύλινδρος, το μπουζί, η ράβδος σύνδεσης και ο σφόνδυλος.

Συμπέρασμα

Αυτή τη στιγμή χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπουςκινητήρες αυτοκινήτων: ντίζελ, καρμπυρατέρ. Παρά τις διαφορές στο χρησιμοποιούμενο καύσιμο, έχουν μια παρόμοια αρχή λειτουργίας. Λόγω της θερμικής ενέργειας που παράγεται κατά την καύση βενζίνης, λαμβάνει χώρα η μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε άλλο τύπο.

Στο πρώτο στάδιο υπάρχει μια ομαλή κίνησηβαλβίδα κάτω, η διαδικασία οφείλεται στην πλήρωση του θαλάμου με το μείγμα εργασίας. Στο τέλος της πρώτης ράβδου, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει. Περαιτέρω το έμβολο κινείται προς τα πάνω, και έτσι συμβαίνει η συμπίεση ενός μίγματος εργασίας. Η εμφάνιση ενός σπινθήρα σε ένα κερί οδηγεί στην ανάφλεξη ενός εύφλεκτου μίγματος. Η πίεση που ασκείται από το ατμό αέρα και βενζίνης στο έμβολο οδηγεί στην αυθόρμητη προς τα κάτω κίνηση του, έτσι ώστε το ρολόι ονομάζεται "διαδρομή εργασίας". Ο στροφαλοφόρος οδηγείται σε κίνηση. Στο τέταρτο στάδιο, ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής, τα καυσαέρια εκλύονται στην ατμόσφαιρα.