Тепловые двигатели

Реферат

Действительно ли история тепловых двигателей — это история прогресса?

Тепловые двигатели чрезвычайно важны для жизни человека, технологии, энергии и транспорта. Изобретение парового двигателя имело большое значение для перехода к механическому производству и позволило создать пароход (1807 г.) и паровоз (1814 г.).

Изобретение паровой турбины позволило значительно увеличить мощность электростанций. Сегодня паровая турбина является важнейшим первичным двигателем на тепловых и атомных электростанциях.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания оживило автомобильную и авиационную промышленность.

Тепловой двигатель

Однократное преобразование тепла в работу не интересует техника. Действительно существующие тепловые двигатели (паровые двигатели, двигатели внутреннего сгорания и т.д.) работают циклически. Процесс теплообмена и преобразования полученного количества тепла в работу повторяется периодически. Для этого рабочий орган должен выполнять круговой процесс или термодинамический цикл, в котором исходное состояние периодически восстанавливается.

Работа А, выполняемая рабочим органом за цикл, равна количеству тепла Q, получаемого за цикл. Отношение работы A к количеству тепла Q1, которое рабочий получает от нагревателя во время цикла, называется нагревательной машиной/эффективностью η.

Эффективность показывает, какая часть тепловой энергии, которую рабочий орган получает из «горячего» теплоаккумулятора, преобразована в полезную работу. Остальная часть (1 — η) была отдана «бесполезна» холодильнику. Эффективность тепловой машины всегда меньше единицы (η < 1).

Двигатели, используемые в технологии, используют различные циклические процессы.

История теплового двигателя

Первым устройством, преобразующим тепло в энергию, может быть паровая пушка «Архитронито». Его название можно перевести как сильный гром. Леонардо да Винчи имеет описание этого устройства, которое приписывается Архимеду.

Прототипом теплового двигателя является так называемый «Эолипиль», созданный в I веке до н.э. выдающимся ученым и изобретателем того времени, Героном Александрийским.

17 стр., 8017 слов

Карбюраторный двигатель, принцип работы

... и запасные части. Раздел 1. Устройство 1.1. Общее устройство и принципы работы Система питания карбюраторного двигателя. Эта система служит для приготовления горючей смеси, подачи ее к цилиндрам ... Фильтр тонкой очистки топлива. ( рис. 6 ) Фильтр крепится к кронштейну, устанавливаемому на двигателе перед карбюратором. Фильтрующий элемент 3 разборной конструкции, включающий в себя: алюминиевый каркас ...

Этот эолипир представлял собой полую сферу, которая могла быть вынуждена вращаться под ним огнем. Для этого в вертикальной плоскости была предусмотрена сфера с двумя диаметрально противоположными, изогнутыми, выступающими трубками, а под ней был помещен сосуд, частично заполненный водой. Когда под сосудом возник пожар, в нем кипела вода, и выпущенный пар проникал по паровым трубам во внутреннюю полость сферы и выходил из нее по изогнутым трубам, вызывая вращение сферы.

По сути, эолипир — это не более чем паровая турбина. Конечно, эолипир не подходит под определение теплового двигателя, потому что он ничего не приводит в движение, это просто красивая игрушка, но в нем тепло естественным образом преобразуется в механическую работу, а идея использования энергии пара при ускорении и подаче сопел в кольцевом направлении была впоследствии использована для создания паровых турбин.

В шестидесятых годах XVIII века. Век — замечательный человек, сформировавшийся в дикой природе Алтая. Изобретатель и конструктор, технолог и машиностроитель, проектировщик лесопильных и горно-металлургических предприятий, специалист по рудам и строительным материалам, опытный шахтер и металлург, механик и математик, физик и метеоролог, мастер тонких экспериментов и умелый приборостроитель, преподаватель и график — таков был этот выдающийся представитель российского технического мышления — И.И.Ползунов.

Он поставил перед собой задачу создать «пожарную машину, способную исправить то, что должно быть сделано по нашей воле».

22 января 1765 года Колёво-Воскресенское горное управление приняло решение по гусенице, которое подтвердило решение, принятое в прошлом году, но до сих пор не выполнено. Строительство началось, но оно должно было осуществляться в полном противоречии с пожеланиями изобретателя. Вместо небольшого опытного завода пришлось сразу же начать строительство огромной производственной «большой строительной машины». В отличие от необходимости изучать и готовить новые техники, людям в то время приходилось сразу же включаться в грандиозную конструкцию и строить машину, которая достигала высоты 11 метров. Главными помощниками Ползунова считались молодые студенты, особенно Дмитрий Лезвин и Иван Черницын.

20 мая 1765 года уже были закончены сто десять частей завода, не считая котла с арматурой и налоговой ставкой. Отдельные части весили более ста семидесяти пуделей. Наибольший диаметр котла составлял 3,5 метра. Высота паровых цилиндров составляла 2,8 метра. В конце 1765 года было завершено строительство гусеничной тепловой станции. На берегу рабочего пруда находилось машиностроительное предприятие высотой более 18 метров.

В условиях феодального крепостничества паровая машина И. И. Ползунова, конечно, не могла быть универсально циркулирующей. Однако использование отдельных двигателей и в любом случае использование уже построенного двигателя было возможным и разумным. Это поняли ведущие российские личности. A. И. Порошин, который уже был старше и на пенсии, настаивал на продолжении дела Ползунова в 1767 году. Однако он не был поддержан ни кабинетом министров, отвечающим за Алтай, ни Академией наук. Определенную роль сыграл тот факт, что Паллас и Фалк увидели эту машину в природе и впервые описали ее в прессе, все перекрутилось, вплоть до имени создателя новой машины. Старт Паллас и Фалк завершил Ирман и Меллер и физически уничтожил машину Crawler.

9 стр., 4047 слов

Тепловые двигатели и их применение

Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта. Паровые машины, Паросиловая станция. паросиловой ... быть непомерно велик. Кроме увеличения к. п. д. теплового двигателя, можно пойти по пути использования «тепловых отбросов», т. е. теплоты, отводимой водой, охлаждающей конденсатор. ...

Уатт Джеймс (19.1.1736, Гринок, Шотландия — 19.8.1819, Хитфилд, Англия), английский изобретатель, создатель универсального парового двигателя, член Лондонского королевского общества (1785).

С 1757 года он работал механиком в Университете Глазго, где познакомился со свойствами пара, а сам с большой точностью исследовал зависимость температуры насыщенного пара от давления с помощью котла Д. Папена. В 1765 г. У. построил экспериментальную машину с цилиндром диаметром 16 см, а в 1768 г. — первый большой паровой двигатель.

В 1774 г. паровой двигатель был закончен, дальнейшие испытания показали, что этот двигатель более чем в два раза эффективнее лучших машин Newcomen. В 1782 году он получил английский патент на паровой двигатель с расширением. В. ввел первую единицу мощности — лошадиную силу (позже его имя было изменено на другую единицу мощности — ватт).

Благодаря своей эффективности паровой двигатель U. получил широкое распространение и сыграл важную роль в переходе к машинному производству.

Карно (Никола Леонар) Сади (1796-1832), французский физик и инженер, один из основоположников термодинамики. Работа Карнота стала фактически первым серьезным теоретическим исследованием принципов термических машин. Хотя он воспользовался идеей, уже отвергнутой многими физиками в то время, что приток тепла вызывает нагрев материи, а отток — ее охлаждение, ему удалось обнаружить ряд определений, которые играют решающую роль в работе этих машин.

Попытки Carno связать эффективность (действенность) отопительной машины (что также является ее термином) непосредственно с температурой отопления и холодильника потерпели неудачу по той простой причине, что в то время не была известна абсолютная шкала температур.

Но он многое понял. Например, он подробно проанализировал, выгоднее ли использовать водяной пар или воздух в качестве рабочего материала в тепловой машине, доказал, что теоретически максимально возможная эффективность не зависит от конструкции тепловой машины, а определяется только температурой отопления и холодильника, и установил много других важных моментов.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания, тепловой двигатель, в котором химическая энергия сжигания топлива в рабочей камере преобразуется в механическую работу.

Первый практически полезный постоянный ток газа был построен французским механиком Э. Ленуаром (1860).

В 1876 году немецкий изобретатель Н. Отто построил более совершенный 4-тактный газовый D.V.s. По сравнению с паровым двигателем D.V.s. он принципиально проще, так как исключается одно звено в процессе преобразования энергии — паровая котельная установка. Это улучшение привело к большей компактности D.V.S., меньшей массе на привод и более высокому КПД, но при этом потребовало более качественного топлива (газа, масла).

В 1880-е годы О.С. Костович построил первый в России бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 году немецкий инженер Р. Дизель, работавший над повышением эффективности Д.В.С., предложил двигатель с самовоспламенением. Улучшение этого Д.В.С. в «Л». Нобелевский завод в Санкт-Петербурге (ныне «Русское Дизельное») в 1898-99 гг. дал возможность использовать в качестве топлива масло. Это делает D.V.S. самым экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1901 году в США был разработан первый трактор с Д.В.П. Дальнейшее развитие автомобиля Д.В.П. позволило братьям О. и Райту построить первый самолет с Д.В.П., полеты на котором начались в 1903 году. В том же 1903 году русские инженеры установили Д.В.С. на корабле «Вандал», создав первый теплоход. В 1924 году, после проекта Ya. В 1924 году в Ленинграде по проекту Й. М. Гаккеля был создан первый вагонный локомотив, отвечающий практическим требованиям.

9 стр., 4468 слов

Техническое обслуживание дизельных двигателей

... двигателя. курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.01.2011 Устройство системы питания дизельного двигателя. Фильтр тонкой очистки топлива и питание дизеля КамАЗ-740 воздухом. Основные возможные неисправности в системе, способы их устранения. Перечень работ при ...

В зависимости от вида топлива Д. В. С. делятся на жидкотопливные и газовые двигатели. По способу заполнения цилиндра свежим зарядом — для 4-х и 2-х тактных двигателей. По способу приготовления горючей смеси топлива и воздуха — для двигателей с наружной и внутренней смесью. Двигатели с внешней смесью включают в себя карбюраторные двигатели, в которых в карбюраторе образуется горючая смесь жидкого топлива и воздуха, и газовые смеси, в которых в смесителе образуется горючая смесь газа и воздуха. В ДВС с внешним перемешиванием рабочая смесь в цилиндре воспламеняется электрической искрой. В двигателях с внутренним перемешиванием (дизельные двигатели) топливо саморазжигается при впрыске в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Gas D.V.S. работает в основном с природным газом и газами, полученными в результате производства жидкого топлива. Газовые двигатели, использующие природный газ, применяются на стационарных электростанциях, газоперекачивающих агрегатах и т.д. Для автомобилей используются сжиженные бутановые и пропановые смеси (см. автомобиль «Газобалон»).

Максимальная эффективная эффективность самого передового Ц.К.Е. составляет около 44%.

Основным преимуществом Д.В.С., как и других тепловых двигателей (например, реактивных), перед гидравлическими и электрическими двигателями, является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т.д.), в этом контексте заводы, оборудованные Д.В.С., могут свободно передвигаться и оседать где угодно. Это привело к широкому применению Д.В.С. на транспортных средствах (автомобилях, сельскохозяйственных и дорожно-строительных машинах, самоходной военной технике и т.д.).

Тепловые двигатели

Черепанов, русский изобретатель, крепостной заводчик Демидов: отец Ефим Алексеевич (1774-1842) и сын Мирон Ефимович (1803-49).

Они построили первый в России паровоз.

В 1869 году братья Пьер и Эрнест Мишо создали первый мотоцикл во Франции. Это был мотоцикл с маленьким одноцилиндровым паровым двигателем. Блок двигателя был соединен с блоком на заднем колесе гибким кожаным ремнем.

АВТОМОБИЛЬНОЕ (от авто… и лат. мобильное — мобильное, легко передвигаемое), транспортное безрелезовая машина в основном на колесном приводе, приводимом в движение собственным двигателем (внутреннее сгорание, электрическое или паровое).

Первый паровоз был построен в 1769-70 гг. Ж. Куно (Франция), с двигателем внутреннего сгорания Г. Даймлера, К. Бенца (Германия) 1885-86 г.г. Различают легковые автомобили (легковые и автобусные), грузовые автомобили, специальные автомобили (пожарные, санитарные и т.д.) и гоночные автомобили. Скорость движения легковых автомобилей до 300 км/ч, гоночных автомобилей до 1020 км/ч (1993 г.), грузоподъемность грузовых автомобилей до 180 тонн.

8 стр., 3995 слов

Техническое обслуживание и диагностика неисправностей двигателя автомобиля ВАЗ

... с синей меткой (наименьшего диаметра), 2 — зеленой, 3 — красной. Рис.2 Двигатель ВАЗ 2111 (поперечный разрез) 1 — шкив привода генератора (демпфер); 2 — ... Рис.1 Двигатель ВАЗ 2111 (продольный разрез) 1 — шкив привода генератора (демпфер); ... и левая опоры аналогичны по конструкции. Справа на двигателе (по ходу автомобиля) расположены: приводы распределительного вала и насоса охлаждающей жидкости ...

Создателем первого автомобиля является немецкий инженер Карл Бенц. Однако есть и более ранние модели самоходных машин, такие как подъемник улиток Demetrius от Фалерского, который был создан около 2000 лет назад.

В 1885 году Бенц построил трехколесный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания собственной конструкции, но не выезжал за пределы завода. Когда 29 января 1886 года он подал заявку на патент на VRS 37435 для самоходного экипажа как такового, появилась возможность провести публичную демонстрацию своего изобретения. Отправка состоялась 3 июля 1886 года.

Декада 1896 — 1905 гг. считается в истории автомобиля декадой первооткрывателей. Завод «Панар-Левазор» (Франция) построил и начал производство первых четырехцилиндровых двигателей в 1896 году. В 1897 году немецкая электротехническая фирма «R. Bosch» нашла практическое решение для электрического зажигания с автоматическим выключателем. В 1901 году автомобиль Mercedes увидел свет, который был моделью для многих заводов и стал классикой на долгое время.

Механик-самоучка Иван Кулибин (1735-1818) родился в Нижнем Новгороде в 1735 году как сын семьи мелкого купца муки. Его отец был старообрядцем, который воспитывал сына по строгим правилам и приучал его к труду. После того, как он начал учебу, Иван не мог остановиться и приступить к ней, так как у него не было другой возможности самостоятельно изучать науки с помощью книг, в том числе и трудов Михаила Ломоносова.

Иван Кулибин изобрел трехколесный «скутер» в 1791 году. Каток управлялся «мышечной силой». Слуга, находившийся «на каблуках», нажал на педали, из которых шестерня механизма защелки, установленного на маховике, нажала через коробку передач на одно из задних колес. Роль тормозов играли пружины. Когда дорога наклонена или после разгона, слуга мог отдохнуть — «скутер» ехал сам по себе. Подшипники скольжения уменьшили трение. Модель «мотороллера» не сохранилась, она была восстановлена по оставшимся чертежам, и теперь вы можете посмотреть, как она работала в Государственном Политехническом музее в Москве.

Среди тепловых двигателей победителями стали паровые двигатели. Только они до сих пор служат на тепловых и атомных электростанциях и мощных кораблях!

Экологические проблемы тепловых двигателей

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИСИС, нарушение связей в экосистеме или необратимые события в биосфере, вызванные антропогенной деятельностью, угрожающей существованию человека как вида. Неблагоприятная экологическая ситуация, экологическая катастрофа и экологическая катастрофа отличаются по степени угрозы природной жизни людей и развитию общества.

31 стр., 15105 слов

Физическая основа и виды тепловых двигателей

... История появления тепловых двигателей уходит в далекое прошлое. Говорят, еще две с лишним тысячи лет ... пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: ... француз Дени Папен (1647-1714), русский ученый Иван Иванович Ползунов (1728-1766) и многие другие. Папен ... двигателей скоростного транспорта. Именно это и побудило меня к написанию этого реферата. ...

Загрязнение тепловыми двигателями:

  1. Химический.
  2. Радиоактивный.
  3. Тепловой.

КПД тепловых двигателей < 40%, в результате чего на холодильник выделяется более 60% тепла, выделяемого двигателем.

При сжигании топлива используется кислород из атмосферы, так что содержание кислорода в воздухе постепенно снижается.

Заключение

Сжигание топлива сопровождается выбросом в атмосферу углекислого газа, азота, серы и других соединений.

Меры по предотвращению загрязнения:

  1. сокращение вредных выбросов.
  2. контроль выхлопных газов, модификация фильтров.
  3. сравнение эффективности и экологических показателей различных видов топлива, переход транспорта на газовое топливо

Перспективы использования электродвигателей, пневмоавтомобилей, автомобилей на солнечных батареях.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/rol-teplovyih-dvigateley-v-jizni-cheloveka/

  1. Учебник по элементарной физике Г.С. Ландсберга. Том I. Механика. Жара. Молекулярная физика / Г.С. Ландсберг . М.: Шрайк, 1994. — с. 608, болен.
  2. Стирлинговые двигатели: Сборник статей / Перевод с английского Б.В. Сутугиной; под редакцией доктора технических наук, профессора В.М. Бродянского. — М.: «Мир», 1974.
  3. Двигатель Стирлинга / [В.Н. Даниличев, С.И. Ефимов, В.А. Звонок и др.]; под ред. — М.: «Машиностроение», 1972.
  4. Мамин Р.Г. Охрана природы. Экология здоровья / Р.Г. Мамин. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. — с. 238
  5. Голубев А. Новиков Б.И. Окружающая среда и транспорт / А.Г. Голубев, Б.И. Новиков. М.: Транспорт, 1984 — с. 207.