Рефераты Теплові машини

Вернуться в Физика

Теплові машини
Теплові машини





Машини призначені для перетворення внутрішньої енергії палива на механічну
енергію, називають тепловими машинами.


Механічна енергія згодом може перетворитись на електричну енергію й будь-які
інші види енергії.


У більшості сучасних теплових машин механічну роботу здійснює газ, що розширюється
в процесі нагрівання. Цей газ називають робочим тілом. В автомобільному двигуні
робочим


Про коефіцієнт корисної дії теплових машин


Складним був шлях людства до першої теплової машини. Лише в середині XVIII
століття здійснилась давня мрія людини про використання енергії пари для виконання
роботи. Як виконується робота в паровій машині? У топці горить паливо. В результа­ті
його згоряння звільняється певна кількість енергії. Вона передається воді, яка
нагрівається до кипіння. Утворюється пара, її спрямовують у циліндр з поршнем.
Пара діє на поршень з певною силою. Поршень рухається? долаючи опір, що його
чинять зв'язані з ним механізми. Якщо, наприклад, з поршнем парової машини зв'язаний
через переда­вальний механізм підіймальний пристрій, то енергія пари здійснює
роботу, долаючи тертя в з'єднаннях машини і силу тяжіння вантажу, який піднімається.


Скільки роботи може виконати парова машина? Скільки завгодно. Якщо підтримувати
вогонь у топці і своєчасно замінювати зношені внаслідок тертя деталі машини,
то можна задовольнити в принципі будь-яку потребу в роботі. Але тут виникає
прин­ципово важливе запитання: скільки палива потрібно для виконання певної
роботи? Адже паливо — річ відносно дорога. Його треба видобувати, підвезти,
завантажити в топку. Крім того, паливо згоряє не повністю, утворюються відходи,
які треба періодично прибирати. Усе це потребує затрат праці.


Очевидно, економічно вигідною є така машина, яка при мінімальних затратах
праці дає макси­мально можливу кількість роботи. А яку максимальну роботу можна
дістати, затративши певну кількість палива? Питання далеко непросте. Перші па­рові
машини поглинали величезну кількість палива. Тому робота, яку вони виконували,
обходилась дорого.


Скільки ж можна дістати роботи, спаливши дану кількість палива? Досвід показує,
що в роботу перетворюється лише частина енергії, одержаної при спалюванні палива.
Якщо позначити її Q, а кількість виконаної роботи А, то відношення А / Q
дає величину, яка характеризує так званий коефіцієнт корисної дії
машини. Коефіцієнт корисної дії сучасних парових машин і турбін становить 6-30
%, автомобільних і авіаційних двигунів внутрішнього згоряння – 30 - 40 %. Це
означає, що з кожної тонни палива 600—700 кг витра­чається даремно.


Коли врахувати, яка величезна армія теплових двигунів обслуговує людину
і яка кількість палива спалюється ними щодня, то легко зрозуміти,


наскільки важливою науковою і технічною проблемою є збільшення енергії, що
перетворюється двигуном , у корисну роботу, або, іншими словами, підвищення
ККД двигунів.


У двигуні відбувається ланцюжок перетворень різних видів енергії. Розглянемо,
наприклад, перетво­рення енергії в автомобільному двигуні. Бензин — джерело
енергії. Він вприскується в циліндр. Суміш бензину з повітрям (робоча суміш)
запалюється електричною іскрою. Відбувається хімічна реакція-горіння. Вона супроводжується
виділенням великої кількості енергії. Енергія хімічна переходить у внутрішню..
Діставши певну кількість енергії, газ у циліндрі розширюється і рухає поршень
і зв'язану з ним систему важелів і шестерень, які передають зусилля на ведучі
колеса автомобіля. Таким чином, внутрішня енергія перетворюється в кінетичну
енер­гію поступального руху поршня, потім — у кінетичну енергію обертання вала,
шестерень і коліс.


При згорянні 1 кг бензину виділяється понад 4,6 • 107 Дж енергії. Коли б
уся енергія, що виді­ляється від згоряння бензину, перетворювалась у механічну
енергію руху автомобіля!


Зробимо невеликий підрахунок

Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100