Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего сгорания. КПД

Тепловые двигатели
Тепловые двигатели — это устройства, которые совершают механическую работу за счёт внутренней энергии топлива.
А каков принцип действия теплового двигателя?

Тепловые двигатели
Значит, газ под поршнем выполняет механическую работу.

Джеймс Уатт
1736–1819
Паровой двигатель Уатта

Джеймс Уатт
1736–1819
Первый паровой автомобиль

Виды тепловых двигателей
Паровая машина
Двигатель внутреннего сгорания
Паровая и газовая турбины
Реактивный двигатель

Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.
А каков принцип действия ДВС?

Двигатель внутреннего сгорания
1
2
3
4
5
6
7
1 — цилиндр;
2 — поршень;
3 — шатун;
4 — коленчатый вал;
5 — впускной клапан;
6 — выпускной клапан;
7 — свеча зажигания.

Двигатель внутреннего сгорания
I такт — впуск;
II такт — сжатие;
III такт — рабочий ход;
IV такт — выпуск.
Мёртвые точки — это крайнее верхнее и нижнее положение поршня в цилиндре двигателя.
Только третий такт является рабочим.

Г. Даймлер
1834–1900
1886

К. Бенц
1844–1929
1886

Г. Форд
1863–1947
1892

Двигатель внутреннего сгорания
В каждом из цилиндров поочерёдно осуществляется рабочий ход.

Паровая турбина
Паровая турбина — тепловой двигатель, в котором энергия пара преобразуется в механическую работу.
Вал
Диск
с лопастями
Сопло
А каков принцип действия паровой турбины?

Паровая турбина

Паровая турбина
Паровая турбина — тепловой двигатель, в котором энергия пара преобразуется в механическую работу.

Сади Карно
1796–1832
Нагреватель
Рабочее тело
Холодильник
Q1
Q2
А

Коэффициент полезного действия
Коэффициент полезного действия (КПД) — это отношение полезной работы, совершённой двигателем, к энергии, полученной от нагревателя.
Сади Карно
1796–1832

Коэффициент полезного действия
Коэффициент полезного действия (КПД) — это отношение полезной работы, совершённой двигателем, к энергии, полученной от нагревателя.
Сади Карно
1796–1832

Н. Кюньо
1725–1804
η ≈ 1%
Первый паровой автомобиль

Ф. Порше
1875–1951
η ≈ 20–40%