Какие виды тепловых двигателей: Какие виды тепловых двигателей вам известны? Какие переходы и превращения энергии происходят в них?

Тепловые двигатели. Виды тепловых двигателей

Тепловой двигатель — это аппарат, который совершает работу за счет использования энергии топлива. Машина, работающая на таком двигателе, превращает тепловую энергию в механическую и применяет зависимость расширения вещества от значения температуры.

Первая тепловая машина появилась в Римской империи. Это была турбина внешнего сгорания, работающая на пару. Но из-за низкого развития техники это изобретение не получило развития. На прогресс оно никак не повлияло и вскоре было забыто. Позже в Китае появилось пороховое орудие и пороховая ракета. Это было сравнительно простое устройство. С точки зрения механики пороховая ракета не являлась тепловым двигателем, а с точки зрения физики являлась тепловой машиной. Уже в 17 веке ученые пытались изобрести на основе порохового орудия тепловой двигатель.

Виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели внешнего сгорания:

1. Двигатель Стирлинга — это тепловой аппарат, в котором газообразное или жидкое рабочее тело совершает движения в замкнутом пространстве. Это устройство основано на периодическом охлаждении и нагреве рабочего тела. При этом извлекается энергия, которая возникает при изменении объема рабочего тела. Двигатель Стирлинга может работать от любого источника тепла.

2. Паровые машины. Главный их плюс — это простота и отличные тяговые качества, на которые не влияет скорость работы. При этом можно обходиться без редуктора. Этим паровая машина отличается в лучшую сторону от двигателя внутреннего сгорания, выдающего на малых оборотах недостаточное количество мощности. По этой причине паровую машину удобно использовать в качестве тягового двигателя. Недостатки: низкий КПД, невысокая скорость, постоянный расход воды и топлива, большой вес. Раньше паровые машины были единственным двигателем. Но они требовали много топлива и замерзали зимой. Затем их постепенно вытеснили электродвигатели, ДВС, паровые турбины и газовые, которые обладают компактностью, более высоким КПД, универсальностью и эффективностью.

Тепловые двигатели внутреннего сгорания:

1. ДВС (расшифровывается как двигатель внутреннего сгорания) — это двигатель, в процессе работы которого, часть сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию. Поршневые ДВС различаются по виду топлива (газовые и жидкостные), по рабочему циклу (двух- и четырехтактные), по способу приготовления рабочей смеси (карбюраторные, дизели), по типу преобразования энергии (турбинные, комбинированные, поршневые и реактивные). Первый ДВС был придуман и создан Э. Ленуаром в 1860 году. Рабочий цикл состоит из четырех тактов, по этой причине этот двигатель еще называют четырехтактным. В настоящее время такой двигатель чаще всего встречается на автомобилях.

2. Роторный ДВС. В качестве примера можно привести электрическую тепловую станцию, работающую в базовом и пиковом режимах. Этот вид двигателя относительно прост и может быть создан в любых размерах. Вместо поршней используется ротор, вращающийся в специальной камере. В ней расположены впускные отверстия и выпускные, а также свеча зажигания. При таком типе конструкции четырехтактный цикл осуществляется без механизма газораспределения. В роторном ДВС можно использовать дешевое топливо. Также он практически не создает вибраций, дешевле и надежнее в производстве, чем поршневые тепловые двигатели.

3. Ракетные и реактивные тепловые двигатели. Суть этих устройств состоит в том, чтобы тяга создавалась не с помощью винта, а посредством отдачи выхлопных газов двигателя. Могут создавать тягу в пространстве без воздуха. Бывают твердотопливные, гибридные и жидкостные).

И последний подвид — это турбовинтовые тепловые двигатели. Создание энергии происходит за счет винта и за счет отдачи газов выхлопных.

Виды тепловых двигателей

Фгоу  спо  ленинградский технический колледж 
 
 

РЕФЕРАТ

На тему:

< Виды тепловых двигателей> 
 
 
 
 
 

Подготовил: уч-ся группы 1м

Каменев николай 
 
 
 

2010г

      Виды тепловых двигателей.  

Тепловые двигатели — машины, в которых внутренняя энергия топлива

превращается в механическую энергию.

Виды двигателей:

-паровая машина,

-двигатель внутреннего  сгорания,

-паровая и газовая  турбины,

-реактивный двигатель.

      Первый универсальный тепловой двигатель был создан в России выдающимся изобретателем, механиком Воскресенских заводов на Алтае И. И. Ползуновым.   Кроме того, Ползунов внес серьезные усовершенствования в конструкцию рабочих органов двигателя, применил оригинальную систему паро- и водораспределения, и в отличие от машин Ньюкомена ось вала его машины была параллельна плоскости цилиндров. Проект своей машины Ползунов изложил в 1763 г. в записке, адресованной начальнику Колывано-Воскресенского горного округа А. И. Порошину. Свою машину И. И. Ползунов начал строить в 1764 г. К нему прикомандировали четырех учеников, которых он должен был обучить не только теории, но и ремеслам. Машина была изготовлена в декабре 1765 г.

А в мае 1766 г. ее создатель умер от чахотки. Машина была испытана уже после его смерти в октябре 1766 г. и работала, в общем, удовлетворительно.   Как всякий первый образец, она нуждалась в доработке, к тому же в ноябре обнаружилась течь котла. Но изобретателя не было в живых, а без него устранением недостатков никто не занимался. Машина бездействовала до 1779 г., а затем была разобрана.

  Один из самых распространенных  тепловых двигателей существующий  в двух вариантах: в виде  бензинового ДВС и дизеля. Сегодня  проектируются ДВС, в которых  в качестве горючего будет  использоваться водород. 1876 год – Николаус Отто. Основная часть ДВС — один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда, и название двигателя. Наибольшее распространение в технике получил четырехтактный ДВС.   1-ый такт — впуск (всасывание) . Поршень, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь. 2-ой такт сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь. 3-ий такт рабочий ход. Смесь поджигается электрической искрой свечи. Сила давления газов (раскаленных продуктов сгорания) толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым совершается полезная работа. 4-ый такт выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.Из четырех тактов только один — третий — является рабочим. Поэтому двигатель снабжают маховиком (инерционным двигателем, запасающим энергию).

 

, двигатель, создающий  необходимую для движения силу  тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. В кинетическую (скоростную) энергию реактивной струи в Р.

д. могут преобразовываться различные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая, солнечная). Р. д. (двигатель прямой реакции) сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т. е. обеспечивает собственное движение без участия промежуточных механизмов.

История создания дизельного двигателя 

Изобретатель дизельного двигателя  Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) родился 18 марта 1858 года в Париже, его родители эмигрировали во Францию из Германии. Когда мальчику было 11 лет, началась Франко-прусская война, из-за которой семье Рудольфа вновь пришлось эмигрировать, на этот раз в Англию. Через некоторое время он уезжает к родственникам в немецкий город Аугсбург, там заканчивает училище (1873 год) и поступает в политехническую школу. А уже в 1875 году Рудольф с блеском сдает вступительные экзамены в Высшую политехническую школу в Мюнхене, которую впоследствии успешно оканчивает.В 20-летнем возрасте Дизель возвращается во Францию, чтобы стать главой парижского завода акционерного общества Le refrigerateur («Холодильник»). На этом месте он проработал 12 лет и стал одним из членов правления Акционерного общества холодильных машин. За это время он создал много чертежей и расчетов двигателей, работающих на аммиаке. Дизель фонтанировал идеями построения двигателей для самых разных агрегатов – от моторчиков для швейных машинок до устройств, работающих на солнечных батареях. Он пытался рассчитать самый эффективный двигатель с лучшим КПД.С этим багажом бумаг в 1890 году Рудольф отправился в Берлин, где его посетила гениальная идея. Сам он описал это событие так: «В неустанной погоне за целью, в итоге бесконечных расчетов родилась наконец-то идея, наполнившая меня огромной радостью. Нужно вместо аммиака взять сжатый горячий воздух, впрыснуть в него распыленное топливо и одновременно с сгоранием расширить его так, чтобы возможно больше тепла использовать для полезной работы».Блестящая идея, пришедшая на ум Дизелю, дала старт огромной работе, началом которой послужил патент, носящий название «Рабочий процесс и способ выполнения одноцилиндрового и многоцилиндрового двигателей», выданный 28 февраля 1892 года. Через год был создан первый опытный двигатель, его собрали в Аугсбурге под руководством Дизеля. Во время его испытаний создавались и другие опытные модели, по истечении трех лет работы было создано еще три мотора, последние два из них показали более-менее стабильный ход.Первый образец работал на угольной пыли, но в нем не охлаждались стенки с помощью воды. Для второго образца в качестве топлива выбрали керосин, это дало результат – во время испытаний в 1894 году он работал без нагрузки. Опираясь на данные, полученные во время опытов, ученый создает третий образец, в котором учтены ошибки первых двух. Этот вариант был сырым макетом современного дизельного двигателя, в нем использовался сжатый воздух для подачи топлива в цилиндры и распыления. Третья модель во время испытаний 1 мая 1895 года проработала 30 минут, а впоследствии были проведены тесты с различными нагрузками.Четвертая версия, самая совершенная из всех предыдущих, была создана в 1896 году.

Мощность этой модели составила 20 л. с., давление в цилиндрах достигало 35 атмосфер, температура воздуха при сжатии составляла 600-800 градусов по Цельсию, что позволяло использовать ее в промышленных целях. КПД этого мотора был около 34%, что превышало на 15% показатели лучших паровых машин. Измерения зимой 1897 года показали расход 0,24 г керосина на 1 л. с. в час, эффективный КПД составлял 0,26, а термический – 0,29. Таким образом, этот двигатель являлся лучшим силовым агрегатом того времени.Первый дизельный двигатель был создан в 1897году на заводе в Аугсбурге. Его высота составляла 3 м, он развивал 172 об./мин., единственный цилиндр имел диаметр 250 мм, ход поршня составлял 400 мм, а мощность варьировалась от 17,8 до 19,8 л. с. Расход топлива составлял 258 г нефти на 1 л. с. в час, термический КПД достиг 26,2%. Этот мотор был представлен на выставке паровых машин в 1898 году в Мюнхене. В одночасье Рудольф Дизель стал богачом – очень много компаний решило купить лицензии на его производство. Деньги дали возможность ученому заняться коммерцией – он покупал и продавал фирмы, стал основателем завода по производству электропоездов и даже вкладывал деньги в католические лотереи. Однако исследования он забросил.Первые выпущенные дизельные двигатели оказались недееспособными из-за заводских просчетов. Производители не задумались над тем, что создание двигателя требовало высокой точности в изготовлении деталей и использовании жаропрочных материалов. Это было слишком дорого для заводов, поэтому вскоре в адрес Дизеля понеслась жесткая критика. Его обвиняли в обмане, так как предприятия хотели наладить массовое производство дизелей, но из-за больших затрат они могли позволить себе лишь мелкосерийные партии. К их возмущениям присоединяются владельцы угольных шахт и прочие завистники. Под такой аккомпанемент фабрика в Аугсбурге, принадлежавшая Дизелю, стала банкротом. 

Рудольф начал  налаживать связи с другими странами, он обратился к промышленникам из Франции, Австрии, Швейцарии, России, Америки  и Бельгии. Так, права на производство и продажу дизельных двигателей купил Альфред Нобель, который собирался наладить эту работу в России. В 1898 году Эммануил Нобель сделал возможным производство дизельных моторов на фамильном заводе в Петербурге. В этом же году при содействии Нобеля был создан первый в мире двигатель с внутренним смесеобразованием. И уже через год заработал первый дизельный двигатель. Всего в 1899 году их было выпущено 7 штук мощностью 30 и 40 л. с. А через 13 лет штат работников завода увеличился до 1000 человек, что позволило наладить выпуск более 300 моторов в год.В 1908 году Дизель приступил к созданию двигателя, пригодного для работы с автомобилем. Он создал опытный экземпляр, по размерам и массе подобный бензиновому, который установил на грузовик, но тесты двигатель не прошел. Примерно в эти же годы его вновь признают на родине как выдающегося ученого и вручают диплом доктора-инженера в присутствии кайзера Вильгельма II. Помимо исследований по части двигателя Рудольф занимался созданием огнемета, работал с зажигательными смесями.

Еще он дорабатывал конструкцию реверсивного судового четырехконтактного мотора. В последнем он добился хороших результатов, благодаря чему в конце лета 1913 года его позвали в Англию. 

Смерть Рудольфа Дизеля так и осталась загадкой для  человечества. Это произошло 29 сентября 1913 года на лайнере «Дрезден». Корабль выехал из гавани Антверпена, после ужина в 11 часов вечера ученый отправился спать в свою каюту. На следующий день утром в ней никого не было, Дизель исчез с судна. Его тело было найдено через 10 дней командой бельгийского лоцманского катера. С утопленника сняли кольца, вынули из карманов кошелек, футляр для очков и аптечку, а труп погрузили в море. Сын Дизеля прибыл в Бельгию на опознание вещей, он подтвердил, что они принадлежали Рудольфу. Есть множество предположений о причине гибели ученого: одни говорили, что это самоубийство на фоне банкротства (в наследство семье осталось всего 20 тыс. марок), другие заявляли, что это несчастный случай, третьи были уверены в том, что его убили немецкие солдаты, чтобы не допустить утечки секретной информации. Были и приверженцы версии, что к смерти Дизеля причастен Людвиг Нобель. 

Дальнейшей  работой над дизельным мотором  занялся инженер Проспер Леранж, работник завода Benz&Cie. В 1909 году он получил патент на дизельный двигатель с предкамерой. Кроме того, он изобрел конусообразную предкамеру, форсунки с игольчатым клапаном и насос-форсунки. Первый грузовик, оснащенный дизельным двигателем, был выпущен в 1923 году на заводе в Мангейме. Это был 5-тонный Benz 5K3, в котором был установлен 4-цилиндровый дизельный двигатель с предкамерой объемом 8,8 л, он развивал мощность от 45 до 50 л. с. при 1000 об./мин. Практически одновременно с этим событием инженеры компании Daimler-Motoren-Gesellschaft создали атмосферный дизель аналогичной мощности, а также в компании MAN (Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg) был сконструирован дизель с прямым впрыском

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ.

Книга  Дизель Рудольфа «Создание дизельного двигателя»

http://gbogatih. narod.ru/phdvig2.htm

Яворский  Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике.

Типы тепловых двигателей [внутреннего и внешнего сгорания]

Двигатель внутреннего сгорания

25 апреля 2018 г. 5 декабря 2021 г. Напишите комментарий о типах тепловых двигателей [внутреннего и внешнего сгорания] | Сравнение

Содержание

Что такое тепловая машина?

Прежде чем перейти к тепловым двигателям (Классификация тепловых двигателей), давайте сначала разберемся, что такое двигатель.

Двигатель — это устройство, которое преобразует одну форму энергии в другую.

Двигатели можно разделить на два типа, т. е. двигатели внутреннего сгорания и двигатели не внутреннего сгорания. Примерами двигателей не внутреннего сгорания являются ветряная турбина и гидротурбина. Примером двигателя внутреннего сгорания является тепловой двигатель.

Теперь перейдем к определению тепловых двигателей.

Тепловая машина представляет собой устройство, преобразующее химическую энергию топлива в тепловую энергию и использующее эту тепловую энергию для выполнения полезной работы.

Типы тепловых двигателей

Тепловые двигатели можно разделить на двигатели внутреннего и внешнего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания — это двигатели, в которых топливо сжигается внутри цилиндра. Химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию, которая в конечном итоге преобразуется в механическую энергию.

Двигатели внешнего сгорания — Двигатели, в которых топливо сжигается вне цилиндра и с помощью рабочей жидкости подводится к цилиндру. Химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию, которая в конечном итоге преобразуется в механическую энергию.

Оба типа тепловых двигателей можно разделить на роторные и поршневые. В роторных двигателях работа получается от тепла с помощью роторных устройств (например, турбин). В поршневых двигателях теплота преобразуется в работу с помощью возвратно-поступательного механизма (например, поршня и цилиндра).

Ниже приведены некоторые сокращения

IC – внутреннего сгорания

EC – внешнего сгорания

Тепловые двигатели

1. Двигатели внутреннего сгорания

(i) Роторная

• Газовая турбина открытого цикла
• Двигатель Ванкеля

(ii) Поршневой

• Бензиновый двигатель
• Дизельный двигатель

2. Двигатель ЕС

(i) Поршневой двигатель

• Паровой двигатель
• Двигатель Стирлинга

(ii) Роторный

• Паровая турбина
• Газовая турбина замкнутого цикла

Сравнение двигателей внутреннего и внешнего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания	Двигатели внешнего сгорания
Низкая начальная стоимость	Первоначальная стоимость высока
Не может работать на твердом топливе	Может работать на твердом топливе
Они занимают меньше места	Им требуется больше места

Рекомендуемый источник изображения: Джефф Даль, CC BY-SA 4. 0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3235265

Что такое двигатель? Какие бывают виды тепловых двигателей?

Содержание

Делиться — значит заботиться :)-

Что вы узнаете из этой статьи?

• Концепция двигателя
• Определение тепловой машины
• Основные типы тепловой машины

Человек использует механическую энергию с самого начала своего существования. В древней цивилизации человек использовал собственные мышцы для выполнения работы или в качестве источника энергии. В более поздний период они использовали животных в качестве источника энергии. После того, как появилась наука, они использовали энергию ветра или воды для выполнения работы. Но когда человек научился искусству преобразования энергии из одной формы в другую, открылась новая эра механики. Это устройство, которое преобразует энергию из одной формы в другую, известное как двигатель.

 

Определение двигателя:

Любое устройство, преобразующее энергию из одной формы в другую, называется двигателем. Энергия существует в различных формах, таких как механическая энергия, химическая энергия, энергия ветра, энергия потока, электрическая энергия, магнитная энергия, энергия звука, энергия света и т. д.

Энергия может быть преобразована из одной формы в другую ( Первый закон термодинамики ) .

Любое устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в тепловую энергию и преобразует эту тепловую энергию в механическую энергию, известное как тепловой двигатель. Все автомобильные двигатели, газотурбинные двигатели, паротурбинные двигатели и т.д. являются тепловыми двигателями. На этом сайте мы сосредоточимся только на тепловых двигателях.

Основные типы двигателей:

В основном существует два типа тепловых двигателей . Первый известен как двигатель внутреннего сгорания (двигатель внутреннего сгорания), а другой известен как двигатель внешнего сгорания (двигатель EC). Двигатели подразделяются на поршневые и роторные.

Двигатель внутреннего сгорания:

Двигатель, в котором сгорание топлива (сжигание топлива или преобразование химической энергии топлива в тепловую энергию) происходит в закрытом цилиндре, известен как двигатель внутреннего сгорания. Все автомобильные двигатели являются двигателями внутреннего сгорания. Эти двигатели имеют более высокий тепловой КПД и низкое отношение массы к мощности.

Эти двигатели далее классифицируются на Роторный двигатель (двигатель Ванкеля) и поршневой двигатель (дизельный и бензиновый двигатель).

Поршневые двигатели внутреннего сгорания используются в автомобилях, мотоциклах, лодках, тихоходных самолетах и ​​т. д.

Роторные двигатели внутреннего сгорания используются в самолетах (газовая турбина открытого цикла) сгорание топлива происходит вне цилиндра, или двигатель известен как двигатель внешнего сгорания. Например, в паровом двигателе происходит сгорание топлива, которое преобразует воду в пар, и этот пар высокого давления используется для выполнения механической работы.