Termični motorji: princip delovanja, naprava, shema

Razmislimo o termičnih motorjih, načinu delovanja teh mehanizmov. V zemeljski skorji in oceani se lahko rezerve notranje energije štejejo za neomejene. Za rešitev praktičnih problemov očitno ni dovolj. Za vožnjo stružnic in vozil mora biti znana naprava in načelo delovanja toplotnega motorja. Oseba potrebuje takšne naprave, ki lahko opravljajo koristno delo.

Termalni motorji, načelo delovanja, ki ga bomo upoštevali, so glavni na našem planetu. V njih je notranja energija pretvorjena v mehansko obliko.

Značilnosti toplotnega motorja

Kakšno je načelo toplotnega motorja? Na kratko lahko predstavimo na preprostem poskusu. Če vlijete vodo v epruveto, jo zaprite s pluto, jo zavrite in izletite. Razlog za motenje vtikača je, da para opravlja notranje delo. Procesu spremlja pretvorba notranje energije pare v kinetično vrednost za vtikač. Termični motorji, katerih delovanje je podobno opisanemu eksperimentu, se razlikujejo po strukturi. Namesto epruvete se uporablja kovinski valj. Vtičnik se zamenja z batom, ki se prilega stenam, ki se premikajo vzdolž cilindra.

Algoritem delovanja

Kakšno je načelo toplotnega motorja? Razred 10 obravnava to vprašanje v lekcijah fizike. Termalni stroji kličejo mehanizme, kjer se spremeni pretvorba notranje energije goriva v mehansko obliko.

Za učinkovito delo motorja je treba na obeh straneh bata ali lopatic močne turbine ustvariti diferenčni tlak. Da bi dosegli to razliko v tlaku, se temperatura delovnega tekočine poveča za tisoče stopinj glede na njegovo povprečje v okolju. Med zgorevanjem goriva pride do podobnega zvišanja temperature.

Temperaturne spremembe

Vsi sodobni termični stroji razlikujejo delovno telo. Imenujejo se plin, kar naredi koristno delo v procesu širitve. Začetna temperatura, označena s T1, pridobi v parnih kotlovih ali turbinah. To se imenuje temperatura grelca. Med izvajanjem dela pride do postopne izgube plinske energije. To povzroči neizogibno hlajenje delovne tekočine do določenega T2. Temperatura mora biti nižja od temperature okolice, sicer bo tlak plina nižji od atmosferskega tlaka in motor ne bo deloval.

Indeks T2 se imenuje temperatura hladilnika. V svoji kvaliteti je atmosfera ali posebna naprava, potrebna za kondenzacijo in hlajenje izpušne pare.

Nekaj ​​dejstev

Torej termični motorji, katerih princip delovanja temelji na razširitvi delovne tekočine, ne morejo dati vse notranje energije za izvedbo dela. V vsakem primeru se bo nekaj toplote preneslo v ozračje (hladilnik) skupaj s izpušno vodo ali izpušnimi plini turbin ali motorjev z notranjim zgorevanjem.

Učinkovitost termičnih strojev

Kakšno je načelo delovanja termalni stroj?Toplotna učinkovitost motorja odvisno od količine koristnega dela plina. Ob upoštevanju dejstva, da ni mogoče popolnoma vklopiti notranje energije v delo toplotnega motorja, je mogoče razložiti nepovratnost naravnih procesov in pojavov. V tem primeru, če opazimo spontano vračanje toplote iz grelca do hladilnika, bi se notranja energija v celozaslonskem načinu preoblikoval v koristnem delu s pomočjo toplote motorja.

Koeficient učinkovitosti je razmerje med koristnim delom toplotnega motorja in količino toplote, ki se prenese v hladilnik. V fiziki je navadno ta vrednost izražena kot odstotek. To je princip toplotnega motorja. Njegova shema je jasna in preprosta, dostopna pa tudi dijakom srednjih šol. Zakoni termodinamike omogočajo izračun maksimalne vrednosti učinkovitosti.

Izum termalnega stroja

Prvi izumitelj avtomobila, ki uporablja toploto, je postal Sadi Carnot. Razvil je idealen stroj, v katerem je idealen plin delovno telo. Poleg tega je znanstvenik lahko določil indeks učinkovitosti za takšno napravo z uporabo temperature hladilnika in grelnika.

Carnot je lahko določil razmerje med resničnim termičnim strojem, ki deluje na osnovi grelnika in hladilnikom, to je zrakom ali kondenzatorjem. Zaradi matematične formule, ki jo je Carnot predlagal za svoj prvi idealni termični stroj, se določi največja učinkovitost. Med temperaturo grelca in hladilnikom obstaja neposredna povezava.

Da bi stroj pravilno deloval, temperatura ne sme biti manjša od njegove vrednosti v zunanjem zraku. Če želite, lahko dvignete temperaturo grelca, ne pozabite, da ima vsako trdno telo določeno toplotno upornost. Ko se segreje, izgubi elastičnost in ko se doseže tališče, se preprosto topi. Zahvaljujoč inovacijam, ki so bile dosežene v sodobni inženirski industriji, se učinkovitost termičnega motorja postopno povečuje. Na primer, trenje med posameznimi deli se zmanjša, izgube zaradi nepopolnega izgorevanja goriva se odpravijo.

Motor z notranjim zgorevanjem

Gre za termični stroj, kjer se v obliki delovne tekočine uporabljajo visokotemperaturni plini, ki se dobijo med zgorevanjem različnih vrst goriv znotraj komore. Obstajajo štirje takti v delovanju avtomobilskega motorja. Med sestavnimi deli so vstopni in izstopni ventili, zgorevalna komora, bat, valj, svečka, povezovalni drog in vztrajnik.

Zaključek

Trenutno se uporabljajo različne vrste avtomobilskih motorjev: dizel, karburator. Kljub razlikam v porabljenem gorivu imajo podobno načelo delovanja. Zaradi toplotne energije, ki nastane pri zgorevanju bencina, poteka pretvorba toplotne energije v drugo vrsto.

V prvi fazi opazimo gladko gibanje ventila, postopek je posledica polnjenja komore z delovno mešanico. Na koncu prvega droga se zaporni ventil zapre. Nadalje se bat pomika navzgor in tako nastane stiskanje delovne mešanice. Pojav iskre v sveči vodi k vžigu vnetljive mešanice. Tlak, ki ga povzročajo hlapi zraka in bencina na boku, vodi do spontanega gibanja navzdol, zato se ura imenuje »delovni hod«. Gonilo se sproži v gibanju. Na četrti stopnji se odpre izpušni ventil, izpušni plini se izpuščajo v ozračje.