Thermische motoren: werkingsprincipe, apparaat, schema

Laten we thermische motoren beschouwen, het principe van bedieningdeze mechanismen. In de aardkorst en oceanen kunnen de reserves aan interne energie als onbeperkt worden beschouwd. Om praktische problemen op te lossen, is het duidelijk niet genoeg. Het apparaat en het werkingsprincipe van de warmtebron moeten bekend zijn om draaibanken en voertuigen aan te drijven. Een persoon heeft dergelijke apparaten nodig die nuttig werk kunnen doen.

Thermische motoren, het principe van actie waarvan we zullen nadenken, zijn de belangrijkste op onze planeet. Het is in hen dat de interne energie transformeert in een mechanische vorm.

Kenmerken van een hittemotor

Wat is het principe van de warmtemotor? In het kort kan het worden weergegeven op een eenvoudig experiment. Als u water in een reageerbuisje giet, sluit het dan met een kurk, breng het aan de kook, het zal eruit vliegen. De reden voor het vastlopen van de plug is dat de stoom interne werkzaamheden uitvoert. Het proces gaat gepaard met de transformatie van de interne energie van de damp in een kinetische waarde voor de plug. Thermische motoren, waarvan het werkingsprincipe vergelijkbaar is met het beschreven experiment, verschillen qua structuur. In plaats van een reageerbuis wordt een metalen cilinder gebruikt. De plug wordt vervangen door een zuiger die precies tegen de wanden aan past die langs de cilinder bewegen.

Het algoritme van actie

Wat is het principe van de warmtemotor? Klasse 10 beschouwt dit probleem in natuurkundelessen. Thermische machines de jongens noemen de mechanismen waar de transformatie van de interne energie van brandstof in een mechanische vorm wordt waargenomen.

Om een ​​nuttig werk van de motor te maken,er wordt een drukverschil gecreëerd aan beide zijden van de zuiger of bladen van een krachtige turbine. Om dit drukverschil te bereiken, stijgt de temperatuur van de werkvloeistof met duizenden graden in vergelijking met het gemiddelde in de omgeving. Er is een vergelijkbare temperatuurstijging tijdens de verbranding van brandstof.

Temperatuur verandert

Alle moderne thermische machines onderscheiden zichwerkend lichaam. Ze worden gas genoemd, wat nuttig werk maakt in het expansieproces. De begintemperatuur, aangeduid met T1, verwerft hij in de stoomketelmachines of turbines. Dit wordt de temperatuur van de kachel genoemd. Tijdens het uitvoeren van werkzaamheden treedt geleidelijk verlies van gasenergie op. Dit leidt tot de onvermijdelijke koeling van de werkvloeistof tot een bepaalde T2. De temperatuur moet lager zijn dan de omgevingstemperatuur, anders zal de gasdruk een lagere waarde hebben dan de atmosferische druk en zal de motor niet werken.

T2 wordt de temperatuur van de koelkast genoemd. Het dient als de atmosfeer of een speciaal apparaat dat nodig is voor de condensatie en koeling van uitlaatgasstoom.

Enkele feiten

Dus, warmtemotoren, het principe vandie is gebaseerd op de uitbreiding van de werkvloeistof, ze zijn niet in staat om alle interne energie te geven voor het doen van werk. In ieder geval zal een deel van de warmte worden overgebracht naar de atmosfeer (koelkast) samen met de uitlaatgasstoom of uitlaatgassen van turbines of verbrandingsmotoren.

Efficiëntie van warmtemotoren

Wat is het werkingsprincipe van een warmtemotor? De efficiëntie van een warmtemotor hangt af van de hoeveelheid nuttig werk die door het gas wordt gedaan. Rekening houdend met het feit dat het onmogelijk is interne energie volledig om te zetten in het werk van een hittemotor, kan men de onomkeerbaarheid van natuurlijke processen en verschijnselen verklaren. In het geval dat een spontane terugkeer van warmte naar de verwarmer vanuit de koelkast werd waargenomen, zou de interne energie in zijn geheel worden getransformeerd in nuttig werk door middel van een warmtemotor.

Efficiëntie genoemdde verhouding van nuttig werk gedaan door de warmtemotor tot de hoeveelheid warmte die wordt overgebracht naar de koelkast. In de natuurkunde is het gebruikelijk om deze waarde als een percentage uit te drukken. Dit is het principe van de hittemotor. Het schema is duidelijk en eenvoudig, zelfs beschikbaar voor middelbare scholieren. De wetten van de thermodynamica maken het mogelijk om de maximale waarde van efficiëntie te berekenen.

Uitvinding van een warmtemotor

De eerste uitvinder van de machine die warmte gebruikt,werd Sadi Carnot. Hij ontwikkelde een ideale machine waarin het ideale gas werd gebruikt als een werkend lichaam. Bovendien was de wetenschapper in staat om de efficiëntie-indicator voor een dergelijk apparaat te bepalen met behulp van de temperatuurwaarden van de koelkast en de verwarming.

Carnot was in staat om de relatie tussen te bepaleneen echte warmtemotor die werkt op basis van een verwarmer en een koelkast, die lucht of een condensor is. Dankzij de wiskundige formule voorgesteld door Carnot voor zijn eerste ideale warmtemotor, wordt de maximale rendementswaarde bepaald. Er is een directe verbinding tussen de temperatuur van de kachel en de koelkast.

Om de machine volledig te laten werken,de temperatuurwaarde mag niet lager zijn dan de waarde in de omgevingslucht. Indien gewenst, kunt u de temperatuur van de kachel verhogen, en niet vergeten dat elk vast lichaam een ​​bepaalde hittebestendigheid heeft. Naarmate het warmer wordt, verliest het zijn elasticiteit en smelt het als de smelttemperatuur is bereikt.

Dankzij de innovaties die worden bereikt inmoderne technische industrie, is er een geleidelijke toename van de efficiëntie van de warmtekrachtbron. Zo neemt de wrijving tussen de afzonderlijke delen af, waardoor de verliezen als gevolg van onvolledige verbranding van brandstof worden geëlimineerd.

Verbrandingsmotor

Het is een warmtemotor, waar in de vormde werkvloeistof wordt gebruikt bij hoge temperatuur gassen geproduceerd bij het proces van verbranding van verschillende soorten brandstof in de kamer. Er zijn vier cycli in de werking van de auto-motor. Onder de samenstellende delen noemen we de in- en uitlaatkleppen, de verbrandingskamer, de zuiger, de cilinder, de bougie, de verbindingsstang en het vliegwiel.

conclusie

Momenteel verschillende typenautomotoren: diesel, carburateur. Ondanks de verschillen in gebruikte brandstof, hebben ze een vergelijkbaar werkingsprincipe. Vanwege de thermische energie die wordt gegenereerd tijdens de verbranding van benzine, vindt de omzetting van thermische energie in een andere vorm plaats.

In het eerste stadium wordt een vloeiende beweging waargenomen.klep naar beneden, het proces vindt plaats als gevolg van het vullen van de kamer met het werkmengsel. Aan het einde van de eerste slag sluit de inlaatklep. Vervolgens beweegt de zuiger omhoog, met de compressie van het werkmengsel. Het verschijnen van een vonk in een kaars leidt tot de ontsteking van het brandbare mengsel. De druk die wordt uitgeoefend door de lucht- en gasdampen op de zuiger leidt tot de spontane neerwaartse beweging, daarom wordt de tact de "werkslag" genoemd. De krukas wordt in gang gezet. In de vierde fase wordt de uitlaatklep geopend en worden de uitlaatgassen in de atmosfeer uitgestoten.