Термические движки и их применение . реферат. читать текст оnline —

   Термический двигатель – устройство,
модифицирующее внутреннюю энергию горючего в механическую энергию.

   К термическим движкам относятся: паровая машина,
бензиновый двигатель, паровая и газовая турбины, реактивный
двигатель. Их топливом является жесткое и жидкое горючее, солнечная и атомная
энергии.

    Термические движки — паровые турбины —
инсталлируются на термических электрических станциях, где они приводят в движение роторы
генераторов электронного тока, также на всех атомных электрических станциях для
получения пара высочайшей температуры. На всех главных видах современного
транспорта в большей степени употребляются термические движки: на авто —
поршневые движки внутреннего сгорания, на аква — движки внутреннего
сгорания и паровые турбины, на жд — тепловозы с дизельными установками,
в авиации — поршневые, турбореактивные и реактивные движки. Без термических движков
современная цивилизация невообразима.  Мы не имели бы в обилии дешевенькую электроэнергию
и могли быть лишены всех движков высокоскоростного транспорта.

Паровые машины

Паросиловая
станция. Работа этих двига­телей
делается средством пара. В большущем боль­шинстве случаев — это водяной
пар, но вероятны ма­шины, работающие с парами других веществ (к примеру, ртути).
Паровые турбины ставятся на массивных электриче­ских станциях и на огромных
кораблях. Поршневые дви­гатели в текущее время находят применение исключительно в
жд и аква транспорте (паровозы и паро­ходы).

Для работы парового
мотора нужен ряд вспо­могательных машин и устройств. Все это хозяйство
совместно носит заглавие паросиловой станции. На паро­силовой станции все
время циркулирует одна и та же вода.

Рис.1. Схема оборудования

паросиловой станции

 

                     

Вода преобразуется в
пар в котле, пар производит работу в турбине (либо в поршневой машине) и опять
преобразуется в воду в барабане, охлаждаемом проточной водой (конден­сатор). Из
конденсатора получившаяся вода средством насоса через сборный, бак (сборник)
опять направляется в котел.

В этой схеме паровой
котел является нагревателем, а конденсатор — холодильником. Потому что в установке
цир­кулирует фактически одна и та же вода (утечка пара не­велика и добавлять
воды практически не приходится), то в котле практически не выходит накипи, т. е.
осаждения растворенных в воде солей. Это принципиально, потому что накипь плохо проводит
тепло и уменьшает коэффициент полезного деяния котла. В случае возникновения
накипи на стенах котла ее убирают.

Паровая турбина – термический двигатель ротационного
типа, модифицирующий потенциальную энергию пара поначалу в кинетическую энергию и
дальше в механическую работу. Паровые турбины используются в большей степени на
электрических станциях и на транспортных силовых установках – судовых и локомотивных,
также употребляются для приведения в движение массивных воздуходувок и других
агрегатов.

Турбина (см. набросок
2) состоит из сталь­ного цилиндра, снутри которого находится вал с ук­репленными
на нем рабочими колесами. На рабочих ко­лесах находятся особенные изогнутые
лопатки (b). Ме­жду рабочими колесами
помещаются сопла либо направляю­щие лопатки (a). Пар,
вырываясь из промежутков меж на­правляющими лопатками, попадает на лопатки
рабочего колеса. Рабочее колесо при всем этом крутится, производя ра­боту. Предпосылкой
вращения колеса в паровой турбине яв­ляется реакция струи пара. Снутри турбины
пар расширяется и охлаждается. Входя в турбину по узенькому паропроводу, он
выходит из нее по очень широкой трубе.

После тур­бины либо
поршневой машины пар поступает в конденсатор, играющий роль холодильника. В
конденсаторе пары долж­ны перевоплотиться в воду. Но пар конденсируется в воду
исключительно в том случае, если отводится выделяющаяся при конденсации теплота испарения.
Это делают с помощью прохладной воды. К примеру, конденсатор может быть уст­роен
в виде барабана, снутри которого размещены трубы с проточной прохладной
водой.

Зависимо от
степени расширения пара в рабочих лопатках различают активные и реактивные
турбины. Пар в активной турбине расширяется исключительно в соплах, и его давление при
прохождении каждого венца с рабочими лопатками не меняется. Потому активная
турбина именуется также турбиной равного давления. В соплах реактивных
турбин в отличие от активных происходит только частичное расширение пара;
предстоящее расширение происходит в рабочих лопатках. Потому время от времени реактивная турбина
именуется турбиной лишнего давления.



Отметим, что турбина может
крутиться исключительно в одном направлении и скорость вращения ее не может изменяться в
широких границах. Это затрудняет применение паро­вых турбин на транспорте, но
очень комфортно для враще­ния электронных генерато­ров.

Лопатки на рабо­чем колесе паровой турбины

Рис.2. Схема
устройства паровой турбины



Очень принципиальной для
элект­рических станций является возможность строить турби­ны на большенные
мощности (до 1 000 000 кВт и поболее), существенно превосходящие наибольшие
мощности дру­гих типов термических двигате­лей. Это обосновано равно­мерностью
вращения вала турбины. При работе турби­ны отсутствуют толчки, которые
получаются в поршневых машинах при движении поршня взад и вперед.

Поршневая паровая
машина. Базы
конструкции поршневой паровой машины, придуманной в конце XVIII века[1],
в главном сохранились до наших дней. В текущее время она отчасти вытеснена
другими ти­пами движков. Но у нее есть свои плюсы, за­ставляющие
время от времени предпочесть ее турбине. Это — про­стота воззвания с ней, возможность
поменять скорость и давать задний ход.

В базу короткой
систематизации паровой машины могут быть положены признаки:

·
по
предназначению:
стационарные, паровозные, судовые, локомобильные, авто и др.;

·
по
расположению и числу цилиндров: горизонтальные, вертикальные, наклонные; одноцилиндровые и
многоцилиндровые – тандем-машины и компаунд-машины;

·
по числу
оборотов:
тихоходные, среднеходные, быстроходные;

·
по давлению
и методу использования отработавшего пара: конденсационные, с выхлопом в атмосферу,
с противодавлением, с промежным отбором пара;

·
по действию
пара на поршень:
обычного и двойного деяния;

·
по типу
парораспределения:
золотниковые, клапанные, крановые, прямоточные.

Устройство паровой
машины показано на рисунке 3. Основная ее часть — металлический цилиндр 1, в
котором хо­дит поршень 2. Рядом с цилиндром размещен парорас­пределительный
механизм. Он состоит из золотниковой коробки, имеющей сообщение с паровым
котлом. Не считая котла, коробка средством отверстия 3 сообщается с кон­денсатором
(в паровозах в большинстве случаев просто через дымовую трубу — с атмосферой) и с
цилиндром средством 2-ух окон 4 и 5. В коробке находится
золотник 6, движимый особым механизмом средством тяги 7 так, что,
когда поршень движется вправо (рис. а), левая часть цилиндра через окно
4 сообщается с паровым котлом, а правая — через окно 5 с
атмосферой. Свежайший пар заходит в цилиндр слева, а отработанный пар из правой
части цилиндра уходит в атмосферу. Потом, когда поршень дви­жется влево (рис. б),
золотник передвигается так, что свежайший пар заходит в правую часть цилиндра,
а отрабо­танный пар из левой части уходит в атмосферу. Пар подается в цилиндр
не во всегда хода поршня, а исключительно в начале его. После чего благодаря
особенной форме золотника пар отсекается (перестает подаваться в цилиндр) и работа
делается расширяющимся и охлаждающимся паром. Отсечка пара дает огромную экономию
энергии.


Рис.3. Принцип деяния паровой машины


Коэффициент полезного деяния термического двига­теля. Предназначение
термического мотора — создавать меха­ническую работу. Но только часть
теплоты, приобретенной движком, затрачивается на совершение работы. Отношение
механической работы, совер­шаемой движком, к израсходованной энергии называет­ся
коэффициентом полезного деяния мотора (к. п. д.). К. п. д.
паросиловой станции может быть менее 10 — 15 %, паровой машины на паровозе –
8 %. Энергопотери, которые имеют место при работе пароси­ловой станции, можно
поделить на две части. Часть по­терь обоснована несовершенством конструкции и
может быть уменьшена без конфигурации температуры в котле и в конденсаторе.
К примеру, устроив более совершенную теп­ловую изоляцию котла, можно уменьшить
утраты теплоты в котельной. 2-ая, существенно большая часть, — по­теря
теплоты, переданной воде, охлаждающей конден­сатор, оказывается при данных
температурах в котле и в конденсаторе совсем неминуемой.

Рис.4. Примерный энергетический баланс

        паросиловой станции с турбиной



Большой научный и
технический опыт по устройству термических движков и глубочайшие теоретические
исследо­вания, касающиеся критерий работы термических движков, установили, что
к. п. д. термического мотора находится в зависимости от разности температур нагревателя
и холодильника. Чем больше эта разность, тем больший к. п. д. может иметь
паросиловая установка (естественно, при условии устранения всех технических несовершенств
конструкции, о которых упоминалось выше). Но если разность эта невелика, то
даже самая совершенная в техническом смысле машина не может дать значимого
к. п. д.

Заместо роста
температуры в котле можно было бы понижать температуру в конденсаторе. Но
это оказалось фактически невозможным. При очень низ­ких давлениях плотность
пара очень мала и при большенном количестве пара, пропускаемого за секунду
сильной турбиной, объем турбины и конденсатора при ней был должен бы быть безмерно
велик.

Не считая роста к.
п. д. термического мотора, можно пойти по пути использования «тепловых отбросов»,
т. е. теплоты, отводимой водой, охлаждающей конденсатор. Заместо того чтоб спускать
подогретую конденсатором воду в реку либо озеро, можно навести ее по трубам
водяного отопления либо использовать ее для промышленных целей. Можно также
создавать расширение пара в турбинах только до давления 5—6 атм. Из турбины
при всем этом выходит еще очень жаркий пар, способный служить для ряда промыш­ленных
целей.

Станция, использующая
отбросы теплоты, снабжает потребителей не только лишь электронной энергией,
получен­ной за счет механической работы, да и теплотой. Она назы­вается теплоэлектроцентралью
(ТЭЦ).

Рис.5. Примерный
энергетический баланс ТЭЦ

 

                      

Движки
внутреннего сгорания

Бензиновый
бензиновый двигатель. Часто встречающийся тип современного термического мотора — двигатель
внутреннего сгорания. Движки внутреннего сгорания инсталлируются на
автомобилях, самолетах, танках, тракторах, моторных лодках и т. д. Движки
внутреннего сгорания могут работать на водянистом горючем (бензин, керосин и т. п.)
либо на горючем газе, сохраняемом в сжатом виде в железных баллонах либо
добываемом сухой перегонкой из дерева (газогенераторные движки).

Разглядим устройство
четырехтактного бензино­вого мотора авто типа (см. набросок 6). Устройство
двига­телей, устанавливаемых на тракторах, танках и самоле­тах, в общих чертах
сходно с устройством авто мотора.

Основной частью
бензинового двигателя яв­ляется один либо несколько цилиндров, снутри
которых делается сжигание горючего. Отсюда и на­звание мотора.

                   
Устройство поршня мотора внутреннего

              
      сгорания. Справа показано присоединение

                
 шатуна к поршню

Рис. 6. Устройство бензинового двигателя



Снутри цилиндра
передвигается поршень. Поршень представляет собой полый, с одной стороны закрытый
цилиндр 1, опоясанный пружи­нящими кольцами 2, вложенными в канавки
на поршне (поршневые кольца). Предназначение поршневых колец — не пропускать газы,
образующиеся при сгорании горючего, в просвет меж поршнем и стенами цилиндра
(пока­заны штриховой линией). Поршень обеспечен железным стержнем 3 («пальцем»),
служащим для соединения поршня с шатуном 4. Шатун в свою оче­редь служит
для передачи дви­жения от поршня коленчатому валу 5.

Высшая часть цилиндра со­общается с 2-мя каналами, за­крытыми
клапанами. Через один из каналов — впускной подается горючая смесь, через
другой — выпускной выбрасываются про­дукты сгорания. Клапаны име­ют вид
тарелок, прижимаемых к отверстиям пружинами. Кла­паны открываются при по­мощи
кулачков, помещенных на кулачковом валу; при вращении вала кулачки подни­мают
клапаны средством железных стержней (толка­телей). Не считая клапанов, в верхней
части цилиндра поме­щается так именуемая свеча. Это — приспособление для
зажигания консистенции средством электронной искры, полу­чаемой от установленных
на движке электронных устройств (магнето либо бобины).

Рис.7. Схема
устройства карбюратора



 

Рис.8. Такты работы мотора

           
внутреннего сгорания

Очень принципиальной частью
двигателя внутреннего сгорания является прибор для получения горючей консистенции — карбюратор.
Его устройство схематически показано на рисунке 7. Если в цилиндре открыт
только впускной клапан и поршень движется к коленчатому валу, то через
отверстие 1 за­сасывается воздух. Воздух проходит мимо трубочки 2, соединенной
с поплавковой камерой 3. В камере 3 нахо­дится бензин,
подцеживаемый с помощью поплавка 4 на таком уровне, что в трубочке 1
он как раз доходит до конца ее. Это достигается тем, что поплавок,
поднимаясь при натекании бензина в камеру, запирает отверстие 5 особенной запорной
иглой 6 и тем прекращает подачу бензина, если уровень его повысится.
Воздух, проходя с большой скоростью мимо конца трубочки 2, засасывает бензин и
распыляет его (по принципу пульверизатора). Таким макаром полу­чается горючая
смесь (пары бензина и воздух), приток которой в цилиндр регулируется
дроссельной заслонкой 7.


Работа мотора
состоит из 4 тактов:

I такт — всасывание. Раскрывается
впускной клапан 1, и поршень 2, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую
смесь из карбюратора.

II такт — сжатие. Впускной клапан
запирается, и поршень, двигаясь ввысь, сжимает горючую смесь. Смесь при сжатии
греется.

III такт — сгорание. Когда поршень
добивается верх­него положения (при резвом ходе мотора несколько ранее),
смесь поджигается электронной искрой, дава­емой свечой. Сила давления газов —
раскаленных про­дуктов сгорания горючей консистенции — толкает поршень вниз. Движение
поршня передается коленчатому валу, и этим делается нужная работа. Производя
работу и рас­ширяясь, продукты сгорания охлаждаются и давление их падает. К
концу рабочего хода давление в цилиндре падает практически до атмосферного.

IV такт — выпуск (выброс).
Раскрывается выпускной клапан 3, и переработанные продукты горения выбрасываются
через глушитель в атмосферу.

Из 4 тактов
мотора (т. е. за два оборота ко­ленчатого вала) только один, 3-ий,
является рабочим. Ввиду этого одноцилиндровый двигатель должен быть оснащен мощным
маховиком, за счет кинетической энергии которого двигатель движется в течение
других тактов. Одноцилиндровые движки ставятся приемущественно на
байках. На автомобилях, тракторах и т. п. с целью получения более равномерной
работы двига­теля ставятся четыре, 6 и поболее цилиндров, установ­ленных на
общем валу так, что при каждом такте по край­ней мере один из цилиндров работает.
Чтоб двигатель начал работать, его нужно привести в движение наружной силой. В
автомобилях это делается с помощью особенного электромотора, питающегося от
аккума (стартер).

Добавим, что
нужной частью мотора является приспособление для остывания стен цилиндров.
При лишнем перегревании цилиндров наступает пригорание масла, вероятны
досрочные вспышки горючей консистенции и детонация (взрыв горючей консистенции заместо
сгорания, имею­щего место при обычной работе). Детонация не только лишь вызывает
снижение мощности, да и разрушительно дей­ствует на мотор. Остывание
цилиндров делается проточной водой, отдающей теплоту воздуху, либо конкретно
воздухом. Вода циркулирует, омывая цилиндры. Движение воды вызывается
нагреванием ее поблизости цилиндров и остыванием в радиаторе. Это — система
медных трубок, по которым протекает вода. В ра­диаторе вода охлаждается потоком
воздуха, засасываемого при движении вентилятором.

двигатель внутреннего
сгорания обладает рядом пре­имуществ, являющихся предпосылкой его широкого распро­странения
(компактность, малая масса). С другой стороны, недочетами мотора являются:

а) он просит водянистого
горючего высочайшего свойства;

б) невозможность
получить при его помощи малую частоту вращения (при малом числе оборотов,
к примеру, не работает карбюратор).

Потому что температура
газов, получающихся при сго­рании консистенции снутри цилиндра, достаточно высока (выше
1000 °С), то к. п. д. движков внутреннего сгорания может быть существенно
выше к. п. д. паровых движков. На практике к. п. д. движков внутреннего
сгорания равен обычно 20—30 %.

Рис.9. Примерный энергетический баланс

авто бензинового двигателя



                     

двигатель Дизеля. Как повысить к.п.д. мотора
внутреннего сгорания? И расчеты и опыты демонстрируют, что для этого нужно
употреблять огромную степень сжатия (отношение меж большим и минимальным
объемами цилиндра, см. рис.). При большенном сжатии горючая смесь посильнее
греется и получает­ся более высочайшая температура во время горения консистенции.
Но в движках авто ти­па нельзя употреблять сжатие более 8—9-кратного.
При боль­шей степени сжатия горючая смесь греется в течение вто­рого такта
так, что вос­пламеняется ранее, чем нуж­но, и детонирует.

Это затруднение обойдено в движке, сконструирован­ном
в конце XIX века Р. Ди­зелем (двигатель Дизеля либо просто дизель).
Устройство дизеля схематически по­казано на рисунке 10. В дизеле подвергается
сжатию не го­рючая смесь, а незапятнанный воздух. Сжатие применяется 11—12-кратное,
при этом выходит нагревание воздуха до 500 — 600°С. Когда сжатие
завершается, в цилиндр впрыски­вается жидкое горючее. Делается это с помощью
особенной форсунки, работающей от сжатого воздуха, нагнетаемого компрессором. В неких типах дизелей компрессор отсутствует и
впрыскивание горючего делается насосом, дающим очень огромное давление. Зажигание
разбрызганной и испарившейся нефти происходит вследствие высочайшей температуры,
получившейся в цилиндре при сжатии, и не просит никаких вспомогательных поджигающих
устройств. Во время горения нефти, продолжающегося существенно подольше, чем горение консистенции бензин — воздух в автомобиль­ном
движке, поршень опускается вниз и производит ра­боту. Потом делается выбрасывание
отработанных газов.

Дизель оказался более
экономным движком, чем бензиновый (к. п. д. около 38 %). Он может иметь
зна­чительно огромную мощность. Дизели ставят на судах (теп­лоходах),
тепловозах, тракторах, грузовых автомобилях, маленьких электрических станциях. Огромным
преимуществом ди­зеля будет то, что он работает на дешевеньких «тяжелых» сортах
горючего, а не на дорогом очищенном бензине. Не считая того, дизели не нуждаются в
особенной системе зажигания. Но в тех случаях, когда требуется малый вес
мотора при данной мощности, дизели оказываются наименее прибыльными.

Рис.10. Схема мотора Дизеля



Реактивные
движки

Реактивный двигатель — двигатель, создающий
нужную для движения силу тяги методом преобразования начальной энергии в
кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. В итоге истечения рабочего
тела из сопла мотора появляется реактивная сила в виде реакции (отдачи)
струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним
аппарат в сторону, обратную истечению струи.

В кинетическую (высокоскоростную) энергию реактивной струи в
реактивном движке могут преобразовываться разные виды энергии
(хим, ядерная, электронная, солнечная).

Для сотворения реактивной тяги, применяемой реактивным
движком, нужны:

· источник начальной (первичной) энергии, которая
преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи;

· рабочее тело, которое в виде реактивной струи
выбрасывается из реактивного мотора;

· сам реактивный двигатель — преобразователь
энергии.

Начальная энергия запасается на борту летательного либо
другого аппарата, снаряженного реактивным движком (хим горючее,
ядерное горючее), либо (в принципе) может поступать снаружи (энергия Солнца). Для
получения рабочего тела в реактивном движке может употребляться вещество,
отбираемое из среды (к примеру, воздух либо вода); вещество,
находящееся в баках аппарата либо конкретно в камере реактивного
мотора; смесь веществ, поступающих из среды и запасаемых на борту
аппарата. В современных реактивных движках в качестве первичной в большинстве случаев
употребляется хим энергия. В данном случае рабочее тело представляет собой
раскаленные газы — продукты сгорания хим горючего. При работе реактивного
мотора хим энергия сгорающих веществ  преобразуется в термическую энергию
товаров сгорания, а термическая энергия жарких газов преобразуется в механическую
энергию поступательного движения реактивной струи и, как следует, аппарата,
на котором установлен двигатель. Основной частью хоть какого реактивного мотора
является камера сгорания, в какой генерируется рабочее тело. Конечная часть
камеры, служащая для ускорения рабочего тела и получения реактивной струи,
именуется реактивным соплом.

Зависимо от того, употребляется либо нет при работе
реактивного мотора окружающая среда, их подразделяют на 2 главных класса — воздушно-реактивные
движки (ВРД) и ракетные движки (РД). Более
обширно реактивные движки употребляются на летательных аппаратах разных
типов.

 Воздушно-реактивные движки. Все
ВРД — термические движки, рабочее тело которых появляется при реакции окисления
горючего вещества кислородом воздуха. Поступающий из атмосферы воздух составляет
основную массу рабочего тела ВРД. Таким макаром, аппарат с ВРД несет на борту
источник энергии (горючее), а огромную часть рабочего тела черпает из окружающей
среды.

ВРД разделяются на бескомпрессорные и компрессорные.

Бескомпрессорные ВРД отличаются тем, что нужная подача сжатого
воздуха для действенного сжигания горючего осуществляется без внедрения компрессора;
сжатие воздуха происходит во входном устройстве за счет высокоскоростного напора
набегающего потока. Они делятся на прямоточные и пульсирующие.

Прямоточные ВРД для увеличения давления воздуха в камере сгорания
употребляют только высокоскоростной напор встречного потока. Присущие им положительные
особенности: простота конструкции, легкость, также возрастание реактивной
тяги пропорционально квадрату скорости полета. Потому они в особенности прибыльны при
огромных сверхзвуковых скоростях полета. Недочет – жалкая тяга при малой
скорости полета, потому прямоточные ВРД могут применяться на самолетах только
в купе с другими движками, обеспечивающими нужную тягу при взлете
и на малых скоростях полета. Прямоточные ВРД устанавливают на зенитных
управляемых ракетах, крылатых ракетах, сверхзвуковых
истребителях-перехватчиках. Дозвуковые прямоточные движки используются на
вертолетах (инсталлируются на концах лопастей несущего винта).

Пульсирующий ВРД отличается от прямоточного тем, что воздух
поступает в камеру сгорания не безпрерывно, а временами, импульсами. Давление
в камере увеличивается за счет сгорания горючего. Пульсирующий ВРД может развивать
нужную тягу и при малых скоростях полета. Конструкция его ординарна. Основной
недочет – большой расход горючего. Пульсирующие ВРД имеют маленькую тягу и
предназначаются только для летательных аппаратов с дозвуковой скоростью.

Компрессорные ВРД имеют центробежный либо осевой компрессор,
приводимый в действие газовой турбиной либо авиационным поршневым движком, и
соответственно разделяются на турбокомпрессорные (либо турбореактивные)
и мотокомпрессорные.

Турбокомпрессорные (либо турбореактивные) ВРД получили более
обширное распространение. Этими движками обустроено большая часть военных и
штатских самолетов, их используют на вертолетах. Они применимы для полетов как
с дозвуковыми, так и со сверхзвуковыми скоростями; их устанавливают также на
самолетах-снарядах. Сверхзвуковые турбореактивные движки могут
употребляться на первых ступенях воздушно-космических самолетов.

Рис.11. Схема устройства турбореактивного
мотора



На рисунке 11 показана схема
уст­ройства 1-го из типов реактивных движков, устанав­ливаемых на
самолетах. двигатель заключен в цилинд­рический корпус, открытый впереди
(воздухоприемное отверстие) и сзади (выходное сопло).   

Воздух заходит в фронтальное
отверстие (это показано стрелками) и попадает в компрессор, состоящий из ряда лопаток,
укрепленных на крутящихся колесах. Компрессор гонит воздух повдоль оси
мотора, уплотняя его при всем этом. После компрессора воздух поступает в камеру,
в которую впрыскивается горючее. Выходит горючая смесь, которая воспламе­няется,
образуя газы высочайшей температуры и высочайшего давления. Газы направляются к выходному
соплу, по пути приводя в действие газовую турбину, крутящую ком­прессор, а потом
вырываются через сопло из заднего от­верстия мотора. Газы, покидающие
двигатель и получающие гигантскую скорость в направлении вспять, действуют на
самолет с силой реакции, направленной вперед. Эта сила и приводит в движение
самолет.

Тяга турбореактивных
движков с высотой и скоростью полета миниатюризируется, экономичность возрастает.
Для облегчения взлета самолета с таким движком время от времени употребляют
двигатели-ускорители. Также тяга турбореактивного мотора может быть увеличена
методом дополнительного сгорания горючего в форсажной камере, расположенной меж
турбиной и реактивным соплом.

Но такие движки не всегда прибыльны
экономически. В данном случае для больших транспортных самолетов лучше
использовать турбовинтовые движки (ТВД). Последние снабжены винтом (либо
винтами) на валу мотора впереди компрессора. Для этого необходимо удлинить вал,
соединяющий турбину с компрессором, добавить редуктор, который понизит частоту
вращения винта (по другому воздушный поток станет срываться с лопастей и пропеллер в
основном будет крутиться вхолостую). Сила тяги складывается из тяги, возникающей
как сила реакции при истечении газов из сопла, и из тяги винта (винтов),
вращаемого специальной газовой турбиной либо той же, которая крутит компрессор.
При малой скорости полета основная толика тяги выходит от работы винтов, на
большой скорости – за счет силы реакции.

Ракетные движки. В отличие от ВРД все составляющие рабочего тела ракетного
мотора (РД)  находятся на борту аппарата, снаряженного им.

РД почти всегда употребляются на скоростных
летательных аппаратах. Ракетный двигатель обладает многими приметными
особенностями, но основная из их заключается в последующем. Ракете для движения
не необходимы ни земля, ни вода, ни воздух, потому что она движется в итоге
взаимодействия с газами, образующимися при сгорании горючего. Потому ракета
может двигаться в безвоздушном пространстве.

РД разделяются на движки, работающие на водянистом
горючем (горючее и окислитель), — жидкостные ракетные движки (ЖРД), на
движки, работающие на жестком горючем, — пороховые реактивные движки
(ПРД), разновидностью которых являются твердотопливные ракетные движки
(РДТТ), и на движки, работающие на гибридном ракетном горючем (ГРД).

 В стадии исследования, разработки и частичного внедрения находятся
ракетные движки:

·
ядерные (фактически ядерные, термоядерные,
радиоизотопные). Тяга движков создается за счет энергии, выделяющейся в
итоге реакции деления ядер томных частей (фактически ядерный), реакции
управляемого синтеза ядер легких частей (ядерный) либо в итоге
радиоактивного распада изотопов (радиоизотопный);

·
электронные (электрические либо плазменные, электростатические,
электротермические). Для сотворения тяги при помощи рабочего тела употребляется
электронная энергия бортовой энергоустановки летательного аппарата;

·
газоаккумуляторные (сублимационные и др.). Тяга мотора
создается истечением газов либо других товаров через реактивное сопло за счет
возможной энергии самих товаров, принудительно сделанной до полета летательного
аппарата;

·
фотонные. Тяга мотора создается направленным
истечением квантов электрического излучения – фотонов. Фотонный двигатель
имеет максимально вероятный удельный импульс, потому что скорость истечения фотонов равна
скорости света;

·
комбинированные.

По предназначению и нраву использования в
ракетно-космической технике ракетные движки разделяются на главные
(маршевые, стартовые) и вспомогательные  (управляющие, корректирующие,
микроракетные, тормозные и др.).

Жидкостные ракетные движки используются на ракетах-носителях галлактических
летательных аппаратов и галлактических аппаратах в качестве маршевых, тормозных и
управляющих движков, также на управляемых баллистических ракетах. ЖРД как основной
самолетный двигатель практически не применяется из-за огромного расхода горючего.

ЖРД состоит из одной либо нескольких камер сгорания с
личным либо общим реактивными соплами, системы подачи компонент
ракетного горючего, органов регулирования и вспомогательных агрегатов.

ЖРД разделяются:

·
по типу применяемого
ракетного горючего –
однокомпонентные, двухкомпонентные (горючее и окислитель) и многокомпонентные;

·
по системе подачи
горючего – вытеснительные (методом
наддува баков, в каких содержится горючее, воздухом, газообразным азотом либо
продуктами сгорания самих компонент горючего) и турбонасосные (в составе
газовой турбины и топливных насосов на общем валу);

·
по схеме использования
горючего – с дожиганием и без
дожигания генераторного газа.

В качестве водянистого ракетного горючего употребляются:

·
в качестве горючего
– легковоспламеняющиеся и, обычно, ядовитые вещества углеводородного состава
(спирты, типа керосин, водянистый водород) и азотоводородного состава (амины,
гидразин, несимметричный диметилгидразин (так именуемый,  гептил), аммиак и др.);

·
в качестве окислителя
– высокоагрессивные и ядовитые вещества (водянистый кислород, четырехокись азота и
др.).

Твердотопливные ракетные движки употребляются в баллистических, зенитных,
противотанковых и других ракетах военного предназначения, также на ракетах-носителях
и галлактических летательных аппаратах. Маленькие твердотопливные движки
используются также в качестве ускорителей при взлете самолетов.

РДТТ состоит из корпуса (камеры сгорания), в каком
расположен весь припас ракетного горючего в виде заряда, реактивного сопла,
воспламенительного устройства, также может содержать устройство для регулирования
тяги по величине и направлению и устройство «отсечки» тяги (выключения
мотора).

Жесткое ракетное горючее содержит окислитель и горючее
в жесткой фазе. По сопоставлению с водянистым ракетным топливом имеет достоинства:
возможность долгого хранения ракеты в оснащенном состоянии и высшую
плотность. Главные недочеты: трудность управления процессом сгорания и относительно
низкая теплота сгорания.

          Термомагнитные движки и

          термические движки с наружным подводом теплоты

По данным Агентства экономических новостей, более
многообещающими разработками в текущее время являются  термомагнитный
двигатель и термический двигатель с наружным подводом теплоты.

Термомагнитный двигатель прибыльно отличается
обычной конструкцией, в каком термическая энергия жарких газов, получаемых от
сгорания горючего, перебегает в механическую энергию за счет фазового перехода
материала ротора из магнитного состояния в немагнитное и назад. двигатель
может иметь коэффициент полезного деяния выше, чем у движков внутреннего
сгорания и для собственной работы может даже использовать низкотемпературные газы
(порядка 100 град. С), которые другие движки не могут использовать совершенно
либо использовать с наименьшей эффективностью.

Используя жаркие газы, приобретенные сжиганием водянистого либо газообразного
горючего, предложенный двигатель может подменять движки внутреннего сгорания.
Но новый двигатель еще проще по конструкции и работает без шума, что
является его огромным достоинством.

Новый двигатель может также работать, используя жаркие газы,
являющиеся отходами при работе разных высокотемпературных агрегатов:
металлургических печей, котельных установок и т.п.

двигатель с наружным подводом теплоты предназначен для утилизации термический энергии
жарких газов, являющихся отходами разных производств и процессов. Извлеченное
тепло двигатель превращает в механическую работу, которая при помощи электрогенератора
может быть преобразована в электроэнергию. В современном производстве термических
отходов в виде газов жарких сильно много. Это жаркие газы, выходящие из
металлургических печей, котельных установок различного рода, газы в трубах систем
отопления.

Более многообещающим применением мотора является внедрение его
в личных домах в районах с прохладным климатом (Север и Сибирь Русской Федерации,
Аляска, Канадский Север, Скандинавия). В данном случае тепло отходящих газов
системы отопления будет применено для обеспечения дома электроэнергией.
двигатель также может приводить в движение насос для подачи в дом воды из реки.

Воздействие термических движков на окружающую среду

Термические движки (в том числе и реактивный) –
нужный атрибут современной цивилизации. С помощью их вырабатывается около
80% электроэнергии. Без термических движков нереально представить современный
транспорт. В тоже время повсеместное внедрение термических движков связано
с отрицательным воздействием на окружающую среду.

Сжигание горючего сопровождается выделением в атмосферу
углекислого газа, способного всасывать термическое инфракрасное (ИК) излучение
поверхности Земли. Рост концентрации углекислого газа в атмосфере, увеличивая
поглощение  ИК – излучения, приводит к увеличению ее температуры («парниковый эффект»).
Раз в год температура атмосферы Земли увеличивается на 0,05ºС. Этот эффект 
может сделать опасность таяния ледников и чертовского увеличения уровня
Мирового океана.

Продукты сгорания горючего значительно загрязняют
окружающую среду.

Углеводороды, вступая в реакцию с озоном, находящимся
в атмосфере, образуют хим соединения, неблагоприятно воздействующие на 
жизнедеятельность растений, животных и человека.

Потребление кислорода при горении горючего уменьшает
его содержание в атмосфере.

Для охраны среды обширно употребляет очистные
сооружения, препятствующие выбросу в атмосферу вредных веществ, резко
ограничивают внедрение соединений томных металлов, добавляемых в горючее,
разрабатывают движки, использующие водород в качестве горючего (выхлопные
газы состоят из безобидных паров воды), делают электромобили и авто,
использующие солнечную энергию.


[1] Ф. Энгельс гласит, что «паровая машина была
первым действи­тельно международным открытием» (К. Маркс, Ф. Энгельс. Соч.—
2-е изд., т. 14, с. 570). Энгельс упоминает Папина (француза), Лейбница (немца),
Сэвери и Ньюкомена (британцев), также Уатта (британца), придавшего «паровой
машине в принципе ее современный вид». Энгель­су в то время не были известны
материалы о российском горном инженере, работавшем на Урале и в Сибири, И. И.
Ползунове (1728—1766), на 21 год ранее Уатта разработавшем проект паровой
машины.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *