Деякі види теплових двигунів

 Історія промислового застосування теплових двигунів починається з парової машини, яку створив англійський учений Джеймс Ватт у 1768 р. Протягом декількох років Ватт удосконалював її конструкцію. Від 1776 р. машини Ватта почали широко застосовувати в шахтах і на металургійних заводах Англії. У XX ст. на зміну першим паровим машинам прийшли сучасні двигуни внутрішнього згоряння, парові й газові турбіни, реактивні двигуни. Із цього уроку  ви дізнаєтесь, як працюють деякі з них.

Тема уроку " Деякі види теплових двигунів"

Відкрийте підручник § 17

Перегляньте відео

Парова турбіна (від латин. turbo — вихор, швидке обертання) — один із прикладів парових теплових двигунів. У парових двигунах енергія, яка виділяється під час згоряння палива, йде на утворення водяної пари та її нагрівання, а вже потім нагріта пара, розширюючись, виконує механічну роботу. Отже, робочим тілом парової турбіни є пара, яка утворюється з води й у спеціальних парових котлах нагрівається до температури близько 600 °С. Із котла пара під високим тиском надходить до турбіни.

Одним із найпоширеніших видів теплових двигунів, що використовують у транспортних засобах, є двигун внутрішнього згоряння, який сконструював німецький винахідник Ніколаус Отто. У процесі роботи двигуна внутрішнього згоряння паливо згоряє безпосередньо всередині його циліндрів, звідси й походження назви двигуна. Двигуни внутрішнього згоряння працюють на рідкому паливі або газі.

Робочий цикл чотиритактного двигуна складається відповідно з чотирьох тактів. 

I такт — усмоктування . Поршень рухається вниз, у циліндрі падає тиск. У цей час відкривається впускний клапан і пальна суміш усмоктується в циліндр. Наприкінці I такту впускний клапан закривається. 

II такт — стиснення. Поршень рухається вгору і стискає пальну суміш. Коли поршень доходить до крайнього верхнього положення, проскакує іскра і пальна суміш займається. Обидва клапани закриті.

III такт — робочий хід . Розжарені гази штовхають поршень униз. Рух поршня передається шатуну, який штовхає колінчастий вал і примушує його обертатися, — двигун виконує корисну роботу. Наприкінці III такту відкривається випускний клапан. 

IV такт — випускання. Поршень рухається вгору і через випускну трубу виштовхує продукти згоряння в атмосферу. Наприкінці IV такту випускний клапан закривається. Випускання відпрацьованих газів супроводжується передачею деякої кількості теплоти довкіллю. 

Як і в будь-якому тепловому двигуні, у двигуні внутрішнього згоряння є нагрівник (повітряна суміш, що горить), робоче тіло (розжарені гази), холодильник (довкілля). За цикл гази штовхають поршень тільки один раз, тому для рівномірної роботи двигунів ставлять чотири, шість і більше циліндрів. Останнім часом дедалі ширше застосовують дизельні двигуни, названі на честь німецького інженера Рудольфа Дізеля . Ці двигуни, зокрема, не мають свічок запалювання, вони можуть бути й двотактними, їхній ККД більш високий. У двигунів, описаних вище, ККД становить 20–25 %, у дизельних — 40 %.

Домашнє завдання 

Опрацювати § 17

Вправа 17 №5.