Тепловые двигатели и их воздействие на окружающую среду

План:
Что такое тепловой двигатель;
История создания теплового двигателя;
Современные виды тепловых двигателей;
Экологические проблемы;
Решение экологических проблем.

Тепловым двигателем называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

История появления тепловых двигателей уходит в далекое прошлое. Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были надены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи.

И.И.Ползунов
Т.НЬЮКОМЕН
Д.Папин
Леонардо Да Винчи

Виды современных тепловых двигателей:
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС);
Газотурбинные;
Ракетные;
Ядерные.

Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания — тепловой двигатель, который преобразовывает теплоту сгорания топлива в механическую работу.
По сравнению с паромашинной установкой двигатель внутреннего сгорания:
•принципиально проще. Нет парокотельного агрегата.
•компактнее
•легче
•экономичнее
•требует жидкое топливо лучшего качества.

РАЗЛИЧАЮТ ДВС:
Бензиновые
Бензиновые карбюраторные;
Бензиновые инжекторные;
Дизельные, с воспламенением от сжатия;
Газовые;
Газодизельные;
Роторно-поршневой;
Комбинированный двигатель внутреннего сгорания.
По способу осуществления рабочего цикла :
• четырехтактные
• двухтактные
По числу цилиндров :
• одноцилиндровые
• двухцилиндровые
• многоцилиндровые

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Газотурбинный двигатель (ГТД) - тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении или с прерывистым сгоранием топлива при постоянном объёме.
Газовые турбины используются в кораблях, локомотивах и танках. Множество экспериментов проводилось с автомобилями, оснащенными газовыми турбинами.

Ракетный двигатель
Ракетный двигатель (РД) - реактивный двигатель, использующий для своей работы только вещества и источники энергии, имеющиеся в запасе на перемещающемся аппарате (летательном, наземном, подводном). Т. о., в отличие от воздушно-реактивных двигателей, для работы РД не требуется окружающая среда (воздух, вода).

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.

Экологическая обстановка
Загрязнения от тепловых двигателей:
Химическое.
Радиоактивное.
Тепловое.
КПД тепловых двигателей <40%, вследствие чего больше 60% теплоты двигатель отдаёт холодильнику
• При сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается
• Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа, азотных, серных и других соединений

Влияние на человека и окружающую среду
Вибрации, резонансные колебания негативно влияют на внутренние органы и психику;
Угарный газ, наличие смертельных исходов;
Загрязнение воды, рек, озер при мытье и со стоком;
Низкий КПД из-за потерь тепла, усиливает парниковый эффект;
Негативно влияют на растительный и животный мир, вызывая мутации, губят грибы, ягоды, коллективные сады;
Продукты жизнедеятельности двигателей делают почву нежизнеспособной;
Выхлопы вызывают раковые заболевания;
Выхлопы способствуют токсикомании, ведущей к деградации;
Истощение природных ресурсов, их сжигание вместо тонкой переработки.

Пути решения экологических проблем

Электромобили
Электромобиль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т. п.), а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей, а также от троллейбусов и трамваев.

Достоинства электромобиля
Отсутствие вредных выхлопов;
Более высокая экологичность;
Простота техобслуживания, большой межсервисный пробег, дешевизна;
Низкая пожаро- и взрывоопасность при аварии;
Простота конструкции (простота электродвигателя и трансмиссии; отсутствие необходимости в переключении передач);
Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного зарядного устройства;
Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время;
Меньший шум;
Возможность торможения самим электродвигателем без использования механических тормозов — отсутствие трения и соответственно износа тормозов;
Простая возможность реализации полного привода и торможения путем применения схемы «мотор-колесо», что позволяет легко реализовать систему поворота всех четырех колес, вплоть до положения перпендикулярного кузову электромобиля.

Недостатки электромобиля
Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов , либо работают при слишком высоких температурах;
При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии;
Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов, которые часто содержат ядовитые компоненты и кислоты;
Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей ;
Для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции);
При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей ;
Длительное время зарядки аккумуляторов;
Малый пробег от одного заряда;
Ухудшение характеристик батарей на холоде.