Виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели

Тепловые машины реализуют в своей работа превращение одного вида энергии в другой.
Таким образом машины- устройства которые служат для преобразования одного вида энергии в другой

Тепловые преобразуют внутреннюю энергию в механическую. Внутренняя энергия тепловых машин образуется за счет энергии топлива

Самое начало
Говорят, ещё две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий математик и механик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара.
Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро

Геронов шар
Примерно тремя столетиями позже в Александрии – культурном и богатом городе на Африканском побережье Средиземного моря – жил и работал выдающийся учёный Герон.
В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром. Он представляет собой полый железный шар, закреплённый так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в шар. Из шара он вырывается наружу через изогнутые трубки. При этом шар приходит во вращение. Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения шара. Геронов шар – это прообраз современных реактивных двигателей

Паровая турбины
Парова́я турби́на (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) — это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

Двухкорпусная паровая турбина.

Газовая турбина
Газовая турбина— это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Состоит из копрессора, соединённого напрямую с турбиной, и камерой сгорания между ними. (Термин Газовая турбина может также относится к самому элементу турбина.)

Модель двигателя внутреннего сгорания
свеча
впускной клапан
выпускной клапан
цилиндр
поршень
шатун
кулачки
коленвал

Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.
Несмотря на то, что ДВС являются относительно несовершенным типом тепловых машин, он очень широко распространен, например в транспорте.

Общий вид двигателя внутреннего сгорания

Виды двигателей внутреннего сгорания
Двухтактные
В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала.
Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из двух этапов:
Сжатие
Расширение
Схема
Четырехтактные
Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов:
Впуск
Сжатие
Сгорание и расширение
Выпуск
Схема

Схема работы 2-тактного и 4-тактного двигателя
2-тактный двигатель
4-тактный двигатель

Такты работы двухтактного двигателя
Сжатие Расширение

Такты работы четырехтактного двигателя
Впуск
Сжатие
Рабочий Ход
Выпуск

Дизель
Ди́зельный двиѓатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения топлива от сжатия. Дизельные двигатели работают на дизельном топливе (в просторечии - "солярка").

Паровая машина
Парова́я маши́на — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу.

Реактивный двигатель
Реактивный двигатель — двигатель-движитель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и в соответствии с законом сохранения импульса образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении.

Ядерный двигатель
Ядерный двигатель использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги.
Традиционный ЯД в целом представляет собой конструкцию из ядерного реактора и собственно двигателя. Рабочее тело (чаще - аммиак или водород) подаётся из бака в активную зону реактора где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу.

Экологические проблемы использования тепловых машин.
Топки тепловых электростанций, двигатели внутреннего сгорания автомобилей, самолетов и других машин выбрасывают в атмосферу вредные для человека, животных и растений вещества, например сернистые соединения, оксиды азота, углеводороды, оксид углерода, хлор.
Эти вещества попадают в атмосферу, а из нее- в различные части ландшафта.

Решение проблем экологии

Электромобили

Преимущества электромобиля: 1. Отсутствие вредных выхлопов. 2. Простота конструкции и управления, высокая надежность и долговечность экипажной части .
3. Возможность подзарядки от бытовой электрической сети. 4. Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счет подзарядки аккумуляторов в ночное время. 5. Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. 6. Аккумуляторные батареи служат около трех лет, или 85 000-100 000 км пробега. 7. КПД электродвигателя составляет 90-95%. В городском цикле автомобиль задействует около 3 л. с. двигателя. Городской автотранспорт может быть заменен на электромобили.

Недостатки электромобиля:
аккумуляторы пока не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости. Имеющиеся высокоэнергоемкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения редкоземельных металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора >300° С). Впрочем, энергоемкость таких АБК увеличилась за XX век в 4 раза (до 40-45 Вт/ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы.
шум работающего электромотора довольно велик, в чем может лично убедиться каждый пассажир троллейбуса или поезда метро.