ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

1.Устройство, способное совершать работу, называется ДВИГАТЕЛЕМ,
Двигатель, превращающий энергию сгоревшего топлива в механическую энергию, называется ТЕПЛОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (сокращённо ТД).

К ТД относятся: ДВС (карбюраторный – η = 25 %, дизельный η= 40 %);

реактивный двигатель – η = 25 %;

паровая машина - η = 7-12 %;

паровая турбина - η = 60 %.

2. Для того, чтобы ТД совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня. Разность давлений создаётся за счёт повышения температуры газа внутри цилиндра на сотни и тысячи градусов по сравнению с температурой окружающей среды.

3. Для того, чтобы ТД работал, необходимо 3 условия:

а) НАГРЕВАТЕЛЬ (сгорающее топливо);

б) РАБОЧЕЕ ТЕЛО (газ, образовавшийся в результате сгорания топлива);

в) ХОЛОДИЛЬНИК (окружающая среда или конденсор).

4. Совершая работу, газ теряет энергию и охлаждается до некоторой температуры Т2. Эта температура не должна быть ниже температуры окружающей среды, т. к в этом случае Р2 в цилиндре будет меньше Р окружающей среды, и в этом случае двигатель совершать работу не будет.

5. Посчитаем КПД теплового двигателя.

КПД любой машины, любого

механизма вычисляется по формуле:

Обозначим: Qн – кол-во теплоты, полученное от нагревателя;

Qх – кол-во теплоты, отданное холодильнику.

Тогда Аполезн = |Qн| -|Qх| ; Азатр = |Qн|

6. В 1824 г. франц. военный инженер и учёный Сади Карно придумал идеальный тепловой двигатель с идеальным газом в качестве рабочего

тела.

Карно доказал, чтобы наиболее экономичным является цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат.

Р

1 Этот процесс, состоящий из двух изотерм

изотерма и двух адиабат, впоследствии назвали

4 2 адиабата циклом Карно.

КПД идеального теплового двигателя Карно

изотера 3 V рассчитал по формуле:

7. Ни один реальный тепловой двигатель не может иметь КПД больше идеального! (КПД реального ТД ≈%; КПД идеального ТД≈60 -80%)

η< 100% всегда! ( Если η = 100%, то Тх =0, чего быть не может)

8. Все ТД выбрасывают отработанные газы в окружающую среду, поэтому в связи с их применением возникает угроза ЗАГРЯЗНЕНИЯ окружающей среды:

а) выделяется угарный газ, сернистые соединения, оксиды азота, а это – прямая угроза здоровью человек;

б) повышение концентрации СО2 в атмосфере ведёт к потеплению климата на планете, что создаёт угрозу ледникам (возникает «парниковый эффект»).

Сейчас доля ТД в общем числе двигателей составляет ≈ 90 %. Поэтому ставится задача уменьшить число ТД и заменить более экологически чистыми: газовыми, электрическими.

9. ТД применяются:

а) в сельхозмашинах и автомобилях;

б) в бензопилах;

в) в космических ракетах;

Тепловые двигатели дают дешёвую электроэнергию, т. на тепловых и атомных электростанциях стоят паровые турбины.