Презентація на тему «Теплові двигуни» (варіант 4)

Теплові двигуни
Призначення.
Будова і принцип дії.
Застосування.

Типи теплових двигунівМожуть бути різні механізми перетворення теплової енергії у енергію механічну. Виділяють поршневі, турбінні двигуни. У поршневому дигуні відбувається розширення газу, що тисне напоршень, змушуючи його переміщатися. У турбодвигуні розширення газу діє на лопатки колеса турбіни, спричиняючи його обертання. Прикладами поршневих двигунів є парові машини і двигуни внутрішнього згорання (карбюраторні і дизельні). Турбіни двигунів бувають газові (наприклад, в авіаційних турбореактивних двигунах) і парові.
Паровий двигун.

Теплові двигуни
Левова частина двигунів на Землі – це теплові двигуни. І хоча винайшли їх досить давно, уявити сучасне життя без них просто неможливо. Дійсно, більшість літаків, кораблів, машин та автомобілів обладнані саме такими двигунами. Отже, що ж розуміють під тепловими двигунами?
Теплові двигуни – це пристрої, що перетворюють енергію палива в механічну енергію.

Двигуни внутрішнього згоряння.
Двигу́н вну́трішнього згора́ння - це тип двигуна, теплова машина, в якій хімічна енергія палива (звичайно застосовується рідке або газоподібне вуглеводневе паливо), що згоряє в робочій зоні, перетвориться в механічну роботу.
Одним із найпоширеніших видів теплової машини є двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), який нині широко використовується в різних транспортних засобах, зокрема в автомобілях.

Принцип дії
Розглянемо принцип дії чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння. Основним його елементом є циліндр із поршнем, усередині якого відбувається згоряння палива (звідси походить назва двигуна). Як правило, їх кілька. Тому кажуть про дво-, чотири- чи восьмициліндрові двигуни.

Принцип дії двигуна
Циліндр має два отвори з клапанами — впускним і випускним. Робота ДВЗ ґрунтується на чотирьох послідовних процесах — тактах, які весь час повторюються. Перший такт — це впуск пальної суміші, що здійснюється через впускний клапан, коли поршень рухається вниз. Після того, як поршень досягне нижньої точки, всмоктування палива припиняється і обидва клапани закриваються. Під час другого такту, коли поршень рухається вгору, відбувається стискання суміші, внаслідок чого її температура підвищується. У верхній точці поршня суміш запалюється електричною іскрою від свічки. Вона миттєво спалахує, через значне нагрівання розширюється й тисне на поршень. Сила тиску штовхає поршень донизу, відбувається третій такт — робочий хід, під час якого виконується робота. За допомогою шатунного механізму рух поршня передається колінчатому валу, який з'єднано з колесамиавтомобіля

Принцип дії двигуна
Виконуючи роботу, суміш розширюється й одночасно охолоджується. Після проходження поршнем нижньої точки відкривається випускний клапан і під час руху поршня вгору відбувається четвертий такт — випуск відпрацьованих газів. Таким чином, робочий цикл чотиритактного двигуна завершується, і згодом все починається з першого такту. Оскільки з чотирьох тактів ДВЗ лише один — робочий, двигун має інерційний механізм — маховик. Він запасає енергію, за рахунок якої колінчастий вал обертається під час виконання решти тактів.Маховик може бути виконано у вигляді корзини зчеплення або шестерні на яку передається крутний момент від пускового двигуна (стартера), також маховиком є щоки колінчатого вала багатоциліндрового двигуна.

Застосування
В основному чотиритактні двигуни застосовують на автомобілях, тракторах та іншій техніці. Вище було описано простий двигун, який складається з основних деталей ДВЗ. Зараз буде описано повний склад ДВЗ: Основними складовими частинами ДВЗ є блок циліндрів, головка газорозподільного механізму, картер двигуна, впускний та випускний колектори, карбюратор, електрообладнання та система охолодження.

ККД теплового двигуна

Теплові двигуни й охорона природи.
Повсюдне застосування теплових двигунів з метою одержання зручної для використання енергії зв'язано з впливом на навколишнє середовище. Відповідно до законів термодинаміки виробництво електричної і механічної енергії в принципі не може бути здійснене без відводу в навколишнє середовище значної кількості теплоти, що повинно привести до поступового підвищення середньої температури на Землі. Зараз потужність двигунів у цілому складає близько 1010 квт. Коли ця потужність досягне 3*1012 квт, то середня температура підвищиться приблизно на один градус. Подальше підвищення температури може створити загрозу танення льодовиків і катастрофічного підвищення рівня Світового океану. Крім того, на Землі може виникнути “паровий ефект”.
Застосування парових турбін на електростанціях вимагає великих площ під ставки для охолодження відпрацьованої пари.

Теплові двигуни й охорона природи.
Необхідно підвищувати ефективність споруджень, що перешкоджають викиду в атмосферу шкідливих речовин, домагатися більш повного згоряння палива в автомобільних двигунах. Уже зараз не допускаються до експлуатації автомобілі з підвищеним змістом СО у відпрацьованих газах. Створюють електромобілі, які здатні конкурувати зі звичайними, і можливість застосування пального без шкідливих речовин у відпрацьованих газах, наприклад у двигунах, що працюють на суміші водню з киснем.