Термомотори: принцип на работа, устройство, схема

Нека разгледаме термичните двигатели, принципа на функциониране на тези механизми. В земната кора и океаните запасите от вътрешна енергия могат да се считат за неограничени. За да се решат практически проблеми, явно не е достатъчно. Устройството и принципът на работа на топлинния двигател трябва да бъдат известни, за да задвижват стругове и превозни средства. Човек се нуждае от такива устройства, които могат да направят полезна работа.

Топлинните двигатели, принципът на действие, който ще разгледаме, са основните на нашата планета. В тях вътрешната енергия се трансформира в механична форма.

Характеристики на топлинен двигател

Какъв е принципът на топлинния двигател? Накратко тя може да бъде представена на прост експеримент. Ако излеете вода в епруветка, затворете я с корк, я загрейте, ще излети. Причината за заглушаване на щепсела е, че парата изпълнява вътрешна работа. Процесът се придружава от преобразуването на вътрешната енергия на парата в кинетична стойност на щепсела. Топлинните двигатели, чийто принцип на работа е подобен на описания експеримент, се различават по структура. Вместо епруветка се използва метален цилиндър. Щепселът се заменя с бутало, което прилепва плътно към стените, движещи се по цилиндъра.

Алгоритъмът на действие

Какъв е принципът на топлинния двигател? Клас 10 разглежда този въпрос в уроците по физика. Термични машини, които момчетата наричат ​​механизми, където се наблюдава трансформацията на вътрешната енергия на горивото в механична форма.

За да се направи полезна работа на двигателя, трябва да се създаде диференциално налягане от двете страни на буталото или лопатките на мощна турбина. За да се постигне тази разлика в налягането, температурата на работния флуид се повишава с хиляди градуса в сравнение със средната за околната среда. Има подобно увеличение на температурата по време на изгарянето на горивото.

Температурни промени

Всички съвременни термични машини отличават работното тяло. Те се наричат ​​газ, което прави полезна работа в процеса на разширяване. Първоначалната температура, означена като T1, придобива в парни котли или турбини. Това се нарича температурата на нагревателя. По време на изпълнението на работата се наблюдава постепенна загуба на газ. Това води до неизбежно охлаждане на работния флуид до определена Т2. Температурата трябва да е по-ниска от температурата на околната среда, в противен случай налягането на газа ще е по-ниско от атмосферното налягане и двигателят няма да работи.

Индексът Т2 се нарича температурата на хладилника. В своето качество има атмосфера или специално устройство, необходимо за кондензация и охлаждане на отработената пара.

Някои факти

Така че, термодвигателите, чийто принцип на работа се основава на разширяването на работния флуид, не могат да дадат цялата вътрешна енергия за изпълнение на работата. Във всеки случай, част от топлината ще бъде прехвърлена в атмосферата (хладилник) заедно с отработената пара или отработените газове на турбините или двигателите с вътрешно горене.

Ефективност на топлинните машини

Какъв е принципът на действие термична машина?Ефективност на термичния двигател зависи от количеството полезна работа, извършвана от газа. Като се има предвид, че е невъзможно да се трансформират напълно вътрешната енергия в работата на топлинния двигател, е възможно да се обясни необратимостта на природни процеси и явления. В този случай, ако наблюдаваната спонтанно връщане на топлина от нагревателя към охладителя, вътрешната енергия на цял екран ще се трансформира в полезна работа с помощта на топлина двигателя.

Коефициентът на ефективност е съотношението на полезната работа, извършвана от топлинния двигател, до количеството топлина, което се прехвърля в хладилника. Във физиката е обичайно да се изрази тази стойност като процент. Това е принципът на топлинния двигател. Схемата му е ясна и проста, достъпна е и за ученици от гимназията. Законите на термодинамиката правят възможно изчисляването на максималната стойност на ефективността.

Изобретението на термична машина

Първият изобретател на колата, използвайки топлината, стана Сади Карно. Разработил идеална машина, в която идеалният газ е работещото тяло. Освен това ученият е успял да определи коефициента на ефективност за такова устройство, използвайки температурите на хладилника и нагревателя.

Карно е успял да определи връзката между истинска термична машина, функционираща на базата на нагревател, и хладилник, който е въздух или кондензатор. Благодарение на математическата формула, предложена от Carnot за неговата първа идеална термична машина, се определя максималната ефективност. Има пряка връзка между температурата на нагревателя и хладилника.

За да работи машината правилно, температурата не трябва да е по-ниска от стойността й в атмосферния въздух. Ако желаете, можете да повишите температурата на нагревателя, без да забравяте, че всяко твърдо тяло има определена топлоустойчивост. Тъй като се нагрява, губи еластичността си и когато достигне точката на топене, то се разтапя. Благодарение на иновациите, постигнати в съвременната инженерна индустрия, ефективността на термичните двигатели постепенно се увеличава. Например, намалява се триенето между отделни части, елиминират се загубите вследствие на непълно изгаряне на горивото.

Двигател с вътрешно горене

Това е термична машина, където под формата на работен флуид се използват високотемпературни газове, получени при изгарянето на различни видове гориво в камерата. Има четири такта в работата на двигателя на автомобила. Сред съставните му части са входните и изходните вентили, горивната камера, буталото, цилиндъра, свещта, свързващия прът и маховика.

заключение

В момента се използват различни видове автомобилни двигатели: дизел, карбуратор. Въпреки разликите в използваното гориво, те имат подобен принцип на работа. Поради топлинната енергия, генерирана при изгарянето на бензина, се извършва преобразуването на топлинната енергия в друг тип.

На първия етап се наблюдава гладко движение на клапата, процесът се дължи на пълненето на камерата с работната смес. В края на първата лента всмукателният клапан затваря. По-нататък буталото се движи нагоре, така се получава компресията на работна смес. Появата на искра в свещ води до запалване на запалима смес. Налягането, упражнявано от парата на въздуха и бензина върху буталото, води до неговото спонтанно движение надолу, така че часовникът се нарича "работен ход". Коляновият вал се задвижва. На четвъртия етап се отваря изпускателният вентил, а отработените газове се изхвърлят в атмосферата.