...
ДВИГУНИ PDF Печать E-mail

ДВИГУНИ


ЗМІСТ.
ВСТУП.    3
Теплові двигуни    4
Парова машина                                                             4
Парова турбіна                                                              7
Двигун внутрішнього згоряння                                 10
Реактивний двигун                                                      13
ВИСНОВКИ.    17
Список використаної літератури.    18

ВСТУП.
Перед учителем фізики ставиться завдання забезпе¬чити міцний зв'язок навчання з життям і практикою, допомогти учням у розвитку їх кругозору. Зміст курсу фізики дає можливість досить ефективно виконувати це завдання, але для цього треба належно плану¬вати процес викладання і використовувати відповідні методичні засоби.
Політехнічне навчання дає змогу ознайомити учнів з науковими основами сучасного виробництва, з основними його галузями, оз¬броїти учнів елементарними навичками використання сучасних знарядь праці і залучити їх до су спільно корисної праці, формувати в них комуністичне ставлення до праці.
До основ сучасного виробництва тепер відносять загальні відомості про виробництво (об'єкти праці, знаряддя праці, техно¬логічний процес), загальне поняття про техніку (різноманітні ма¬шини і технічні пристрої, основні деталі машин, головні механізми для передачі і перетворення руху), поняття про комплексну меха¬нізацію і автоматизацію виробництва, відомості про основні галузі виробництва (металургію, машинобудування, приладобудування, енергетику, хімічну промисловість, будівництво, рослинництво, тваринництво, транспорт, зв'язок). У процесі вивчення основ наук, а також на заняттях з праці учні набувають умінь виконувати різ¬номанітні вимірювання, монтаж найпростіших технічних при¬строїв, складати електрорадіотехнічні схеми, а також конструю¬вати моделі машин і технічні пристрої, набувають навичок вико¬нувати різноманітні роботи в сільськогосподарському виробни¬цтві тощо. Усе це є важливим засобом розширення політехнічного кругозору учнів. Озброїти учнів політехнічними знаннями, уміннями і навичками —обов'язок викладачів різних дисциплін. Особливо велику роль мають відіграти при цьому вчителі фізики.
Значне місце в програмі з фізики відведено вивченню будови і принципу дії машин, двигунів і генераторів. Учні знайомляться із технічними засобами одержання і використання енергії води (гідротурбіни), вітру (вітродвигуни), тепла (парові турбіни, дви¬гуни внутрішнього згоряння, реактивні двигуни), електрики (електричні двигуни і генератори) та атомного ядра (ядерний реактор).
З'ясування цих питань у процесі вивчення програмного мате¬ріалу збуджує в учнів інтерес до навчання, полегшує засвоєння матеріалу.
Слід пам'ятати, що не можна обмежуватись твердженням «фі¬зика є основою техніки» і вважати, що знання законів фізики є вже достатнім для пояснення процесів виробництва. Закони фізики тре¬ба планомірно використовувати для пояснення питань техніки і систематично підкреслювати, що вони є її основою.

Теплові двигуни
Тема «Теплові двигуни» вивчається в Х и XI класах. У X класі дається поняття головним чином про пристрій і дію парової машини, турбіни і двигуна внутрішнього згоряння, а в XI класі потрібно дати представлення про фізичні процеси, що відбуваються при перетворенні енергії палива в механічну енергію, і опис деяких вузлів машин і допоміжних пристроїв теплових двигунів; обґрунтувати конкретні шляхи підвищення коефіцієнта корисної дії теплових машин.
При вивченні машин у X класі треба розглянути основні елементи теплосилових установок: нагрівач, холодильник, робоче тіло, процеси передачі теплоти від нагрівача до холодильника і здійснення механічної роботи. Звідси природний перехід до розгляду питання про тім, у якому випадку к.к.д. теплової машини буде найбільшим. При аналізі цього питання необхідно підкреслити, що к.к.д. будь-якої теплової машини завжди менше одиниці. Для підвищення к.к.д.. теплової машини доцільно домагатися підвищення параметрів пари — температури, а отже, і тиску, прагнути до збільшення стиску пальної суміші в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння.
Вивчення теми «Теплові двигуни» повинне супроводжуватися показом діапозитивів, таблиць, кінофільмів і кинокольцівок, проведенням екскурсії для огляду, наприклад, паросилової установки, двигуна автомобіля і т.д.
Парова машина
Парова машина має широке поширення, особливо у водяному і залізничному транспорті. Її достоїнствами є простота пристрою й обслуговування, довговічність, можливість великого перевантаження й одержання великих стискальних зусиль у початковий момент руху, реверсивність. Вона може працювати на будь-якім паливі, у тому числі і на малоцінному.
Тут немає необхідності викладати схему пристрою і дії парової машини. Однак укажемо лише ті вузлові питання, на які варто звернути особливу увагу при вивченні в Х класі пристрою і дії цієї машини.
1. Перетворення поступального руху в обертальне. Роль штока, повзуна, кривошипа і маховика.
2. Призначення золотника. Погодженість рухів золотника і поршня.
У XI класі варто повторити ці питання і вказати на значення «відсічення» пари. Доступ пари з котла в циліндр припиняється, а поршень продовжує рухатися в тім же напрямку. Тоді тиск пари, що розширюється, у циліндрі зменшується. Бажано, щоб воно зменшилося до тиску в холодильнику. Тоді енергія пари буде використана максимально.  Пара, що відробила, залишає циліндр.
Рис. 1.
Варто підвести учнів до розуміння необхідності мати три основних елементи паросилової установки: нагрівач, робоче тіло і холодильник (мал. 1). Холодильником може бути навколишнє повітря, якщо пара, що відробила, випускається в атмосферу, чи конденсаційна установка, якщо, що вийшов з циліндра пар конденсується проточною водою. У результаті конденсації пари тиск у холодильнику значно нижче атмосферного.
Робоче тіло відбирає в нагрівача кількість теплоти Q1 і передає холодильнику (з парою, що відробила,) кількість теплоти Q2. Отже, на корисну роботу нагрівачем витрачається тільки кількість теплоти Q1-Q2, (Q1 більше Q2).
К.к.д. 
Тут варто звернути увагу учнів на те, що робочим тілом може бути не тільки вода, але і ртуть чи інша речовина. Наприклад, у двигуні внутрішнього згоряння або газовій турбіні робочим тілом служить газ. Сама машина служить лиш пристроєм, у якому відбувається процес перетворення одного виду енергії в іншій.
З приведеної формули випливає, що велика робота відбувається в тому випадку, коли різниця Q1-Q2 більше, тобто, чим більше теплоти запозичається в нагрівача і менше передається холодильнику.
Для визначення к.к.д. ідеальної машини користаються більш зручної для обчислень формулою, висновок якої в школі не потрібно, а саме:

У цьому місці курсу рекомендується вирішити три приклади, що ілюструють той факт, що підвищення к.к.д. ідеальної машини може бути здійснене як підвищенням температури пари в котлі, так і зниженням температури в холодильнику. Наприклад, можна обчислити к.к.д. парової машини, якщо температура пари в котлі 180°С, а в холодильнику 80°С, а потім відповідно 200 і 80° і, нарешті, 180 і 60°. К.к.д. у цих випадках буде 0,22, 0,25, і 0,26.
Рис. 2. Графік залежності к.к.д. ідеального теплового двигуна від температури нагрівача.
Очевидно, що для підвищення к.к.д. машини вигідніше знижувати температуру холодильника, чим підвищувати температуру в котлі. Однак значне зниження температури в холодильнику викликає ряд технічних труднощів. Тому в даний час здійснюється перехід машин на роботу з більш високими параметрами пари.
На мал. 2 показаний графік залежності к.к.д. ідеального теплового двигуна від температури нагрівача.
У реальній паровій машині к.к.д. менше, ніж це випливає з приведеного вище розрахунку, тому що частина енергії витрачається на подолання тертя в машині, при охолодженні машини через стінки, унаслідок витоку пари і т.п.
Істотним недоліком парових машин є те, що вони мають відносно низький к.к.д.. (у кращих машин – 18%). Наявність пульсуючого руху поршня і масивного кривошипно-шатунного механізму не дозволяє одержувати високі швидкості руху і великі потужності в одному агрегаті. Найбільша потужність парової машини — 4092 Дж. Крім того, парові машини погано пристосовані для роботи з пором високих параметрів. Зокрема, порушується змащення поршня в циліндрі, тому що олії мають порівняно невисоку температурну стійкість, і при високій температурі свіжої пари, що надходить у циліндр, вони утрачають свої якості.
Унаслідок низького к.к.д. парових машин, застосовуваних на рухливих транспортних установках (паровозах), вони поступово витісняються більш економічними двигунами (дизелями). Паровози, наприклад, буквально викидають у трубу 92—94% теплоти палива, що спалюється. У шостій п'ятирічці випуск магістральних паровозів у країні припинений. Вони заміняються тепловозами.
Парова турбіна
Парова турбіна має широке застосування на електростанціях. Вона є основним двигуном, на якому будується сучасна енергетика. При викладі питання про парову турбіну в X класі учнем необхідно дати представлення про пристрій «перемінних багатоступінчастих турбін, розглянути процеси перетворення енергії пари в турбіні і вказати шляху підвищення їх к.к.д.. Корисно також привести деякі дані про сучасні парові турбіни.
При розгляді роботи пари в турбіні можна скористатися мал. 3, на якому в схематичному виді показаний розріз турбіни.
Рис. 3. Схема пристрою багатоступінчастої турбіни. Угорі показаний графік зміна швидкості і тиски пари.
На валу турбіни насаджено кілька дисків із закріпленими на їх ободах робітниками лопатками. Кожна сусідня пара дисків розділена нерухомими дисками, названими діафрагмами. У діафрагмах закріплені направляючі лопатки, що служать соплами для робочих лопаток.
Діафрагма із соплами і наступний за нею диск із робочими лопатками утворять ступінь парової турбіни (на мал. 3 зображена схема триступінчастої турбіни).
Свіжа пара високого тиску надходить у кільцеву камеру А и через сопла, розташовані по її окружності, і канали між робочими лопатками першого диска. Потім пара послідовно проходить через сопла і канали робочих лопаток усіх наступних ступіней турбіни.
Пара, що відробила, через камеру В, з'єднану з конденсатором, направляється в останній.
Проходячи сопла першої ступіні, пара розширюється і збільшує свою швидкість. Його потенційна енергія перетвориться в кінетичну.
Надходячи на робочі лопатки першого диска, струмінь пара впливає на них, змушує диск обертатися. При русі пари між робочими лопатками розширення пари не відбувається. Це пояснюється тим, що лопатки мають таку форму і так розташовані на диску турбіни, що криволінійні канали між ними мають однаковий перетин по всій довжині. Тому тиск пари при вході в канал і при виході з нього однаково. Але його швидкість у міжлопаточним каналі зменшується, тому що зменшується кінетична енергія струменя пари, що робить механічну роботу обертання ротора.
Далі пара проходить через сопла другої ступіні, де відбувається подальше падіння тиску (тобто розширення) пари і вторинне перетворення його потенційної енергії в кінетичну. Швидкість пари в соплах при цьому знову збільшується.
В другому ряді робочих лопаток пара знову робить роботу, обертаючи ротор турбіни, і швидкість пари знову знижується без зміни тиску. Такий же процес повторюється в третій, четвертій і наступній ступінях тиску турбіни.
Турбіни, у яких розширення пари (тобто падіння його тиску) відбувається тільки в соплах і не відбувається в клапанах робочих лопаток, називаються активними. Ці турбіни мають найбільше поширення.
Зі збільшенням різниці тисків пари по обох сторони соплу збільшується швидкість виходу пари з цих сопел, тобто сила тиску пари на лопатки. Тому до сопел вигідно підводити перегріта пара високих параметрів, що володіє великим запасом потенційної енергії.
Графічно процес розширення пари зобразиться діаграмою, показаної вгорі мал. 3. Тиск у кожній наступній ступіні знижується: тиск падає в соплах і залишається постійним на лопатках. Швидкість руху пара зростає в соплах і зменшується на лопатках: енергія пари витрачається на обертання ротора турбіни.
Оскільки в міру руху пари через турбіну його обсяг поступово збільшується, розміри робочих лопаток і сопів робляться усе великими. Могутні турбіни мають не одні, а два (а іноді і три) циліндри, де відбувається розширення пари (циліндри високого, середнього і низького тиску).
Сучасні турбіни мають від 7 до 30 ступіней тиску.
Важливо при розгляді принципу дії турбіни з'ясувати причину, що змушує лопатки обертатися. Часто учні вважають цей рух наслідком безпосереднього удару струменя пари об лопатку.
У дійсності це не так. Лопатки обертаються внаслідок тиску на них струменів пари, що виникає при зміні напряму руху цих струменів у криволінійних каналах, утворених лопатками робочих дисків.
Учнем далі можна вказати на переваги, якими володіють турбіни в порівнянні з паровими машинами.
Турбіни можна будувати більшої потужності, чим парові машини, зі значно великим числом оборотів, що дозволяє безпосередньо з'єднати турбіну зі швидкохідними генераторами електричного струму, повітродувками, компресорами і т.д. Турбіни забезпечують рівномірне обертання, необхідне для роботи зазначених машин. Крім того, турбіни більш компактні в порівнянні з паровими машинами. Це зв'язано з відсутністю в турбін кривошипно-шатунного механізму. Сучасні парові турбіни розраховуються на термін служби не менш 100000 годин безупинної роботи (11,4 роки).
Сучасне турбобудування йде по шляху збільшення одиничних потужностей парових турбін і початкових параметрів пари.
Учнем необхідно роз'яснити, чим викликане прагнення до створення таких могутніх турбін і що дає використання в них пари надвисоких параметрів.
В даний час у країні споруджуються і будуть споруджуватися надалі теплові електростанції потужністю 900—1200 тис. квт. Для одержання такої потужності застосовувати турбіни в 50 і 100 тис. квт економічно невигідно: для цього потрібна була б установка декількох десятків турбін і генераторів. Застосування турбін більшої потужності дозволяє зменшити обсяг будинків, установлювати менше число агрегатів на станції. Вартість турбіни в 200 тис. квт усього лише на 15—20% вище, ніж вартість турбіни в 100 тис. квт, а потужність більше в два рази.
До останнього часу на теплових електричних станціях була прийнята схема, при якій усі турбіни одержували пару з одного паропроводу. У цей загальний розгалужений паропровід віддавали пара всі парові казани, установлені на станції. Сучасні могутні турбіни витрачають величезна кількість пари. Наприклад, турбіна в 100 тис. квт споживає більш 400 т пари в годину.
Для забезпечення пором однієї такої турбіни на неї повинні працювати не менш двох парових котлів, тому що найбільша продуктивність серійних парових котлів складає 230 т пари в годину. Тому на теплових станціях з могутніми турбінами загальне число парових котлів набагато перевищує число турбін.
Якщо для станції щодо невеликої потужності (200—300 тис. квт) установлювалося по 5—7 котлів, то для могутніх теплових станцій, що намічені до спорудження (600—1200 тис. квт) треба було б установити 15—25 котлів, що призвело б до значного збільшення вартості станції і термінів її будівництва.
При блоковій схемі кожна турбіна живиться паром від одного котла відповідної паропродуктивності. Будівля станції при такій схемі значно спрощується, число котлів набагато зменшується. Крім того, застосування блоків дозволяє набагато скоротити довжину паропроводів, що виготовляються для пари високих і надвисоких параметрів з дуже дорогих сортів стали.
Перехід на блокову компоновку станцій зажадає не тільки створення котлів величезної паропродуктивності, але і збільшення надійності котлоагрегатів, їхньої технічної досконалості, тому що при блоковій схемі котловий резерв відсутній і зупинка котла призведе до зупинки зв'язаної з ним турбіни.
Двигун внутрішнього згоряння
Цей двигун вивчається в Х и ХІ класах. При вивченні теплоти в Х класі досить розглянути схему пристрою двигуна і його роботу, як це викладено в підручнику для Х класу. У ХІ класі ця схема повинна бути повторена, а новий матеріал повинний складатися з трьох частин: варто викласти умови підвищення к.к.д. двигунів внутрішнього згоряння в порівнянні з паровими машинами (у темі «Теплові двигуни»), спосіб передачі руху від двигуна до ведучих коліс автомобіля (у темі «Криволінійний рух. Обертальний рух») і принципи пристрою і дії карбюратора (у темі «Рух рідин і газів»), системи охолодження і
запальної свічі (у темі «Теплові двигуни»).
Цей же матеріал учитель може використовувати при підготовці екскурсії до двигуна внутрішнього згоряння, до автомобіля.
Коефіцієнт   корисної  дії двигуна   внутрішнього   згоряння. У двигунах внутрішнього згоряння як пальне використовуються бензин, гас, пальні гази, нафта й ін.
У циліндр чотиритактного двигуна в першому такті всмоктується пальна суміш з карбюратора. В другому такті суміш стискується, тому зростають тиск (6—12 ат) И температура (150—350°). Коли ж за допомогою свічі відбувається запалення і потім пальна суміш згоряє, те температура її ще більше зростає, приблизно до 1600— 18000 разом з тим підвищується тиск до 25—50 ат. У результаті цього і відбувається третій, робочий такт двигуна. Під час наступного, четвертого такту відбувається вихлоп, очищення циліндра від продуктів згоряння. Температура газів, що відробили, при виході з циліндра 400-600 .
У дійсності к.к.д.. двигунів внутрішнього згоряння вибухового типу нижче зазначеного і складає приблизно 0,25.
У двигунах, називаних дизелями, у перший такт у циліндр засмоктується чисте повітря і в другому такті повітря сильно стискується. Ступінь стиску доходить до 14 – 16, це значно більше, ніж у карбюраторних двигунах (4,2—6,8). Тиск повітря доходить до 40 ат, а температура підвищується до 600°. У процесі третього такту відбувається упорскування в циліндр рідкого палива, запалення і згоряння його і розширення гарячих газів, що утворилися. Паливо загоряється від зіткнення зі стиснутим гарячим повітрям (без запальної свічі), і температура продуктів згоряння підвищується до 1900°, а тиск до 80 ат. К.к.д.. двигунів дизеля доходить до 0,4. При вивченні двигуна внутрішнього згоряння бажано показати схему двигуна автомобіля (мал. 4) чи трактора і розглянути його пристрій і дія при проведенні екскурсії.
Рис.4. Двигун автомобіля: 1 — блок циліндрів; 2 — поршень;
3 — шатун; 4— кулачок; 5 і 6 — шестерні; 7 — маховик; 8 — розподільний вал; 9 — колінчатий вал; 10 — картер
Карбюратор. У двигунах внутрішнього згоряння вибухового типу, наприклад у більшості автомобільних двигунів, мається карбюратор. Це  пристрій, у якому відбувається утворення пальної суміші. Карбюратор (мал. 5) складається з камери 7, у яку подається бензин. Усередині камери мається поплавець 2, зв'язаний з голчастим клапаном 8, що обертається на важелі навколо осі 4.
Рис. 5. Пристрій карбюратора
Якщо рівень бензину в камері нижче необхідного, то поплавець опускається і голка відкриває отвір, через яке бензин надходить у поплавкову камеру.
Коли поршень 5 рухається вниз, те над ним утвориться розрідження. У цей же час клапан 6 піднімається. У результаті зменшення тиску в циліндрі повітря по шубі 7 і бензин по трубці 8 направляються в дифузор 9. Тому що його діаметр у вузькій частині менше, ніж перетин труби 7, то швидкість повітря тут збільшується, він захоплює бензин і розпорошує його. У змішувальній камері 10 бензин випаровується. При відкритій заслінці 11 пальна суміш по трубі направляється в циліндр двигуна.
Система охолодження. При роботі двигуна циліндри його сильно нагріваються. Щоб уникнути перегріву, що веде до зниження потужності двигуна, улаштовують систему охолодження (мал. 6). Вона складається з водяної сорочки 1, що оточує циліндри, радіатора 2, вентилятора 3, насоса 4 і системи труб.
Рис. 6. Пристрій системи охолодження
Радіатор являє собою дві коробки 5 і 6, з'єднані системою рівнобіжних трубок. Наповнення водою виробляється через отвір 7.
Нагріта від циліндрів вода піднімається по трубі 8 і коробці 5, а потім, остудивши навколишнім повітрям, потік якого підсилюється вентилятором, опускається по трубках у коробку 6. Звідси охолоджена вода знову надходить у водяну сорочку в результаті дії насоса 4. В окремих випадках циркуляція води в системі охолодження відбувається без насоса (термосифонна система охолодження).
Запальна свіча. Свіча складається з металевого корпуса 7, центрального стрижня 2 із клемою 3 нагорі, надійно ізольованого від корпуса порцеляновим чи іншим ізолятором 4 (мал. 7).

Металевий корпус свічі, що має на собі гвинтову нарізку, за допомогою якої він угвинчується у відповідне отвір у верхній частині циліндра, несе на собі також один чи кілька бічних електродів 5. Між центральним і бічним електродами залишений проміжок 0,6—0,8 мм.
У двигуні є індукційна котушка, що по своїй будові нагадує трансформатор, з дією якого учні знайомі з курсу фізики  Х класу. Вторинна обмотка її з'єднана  з електродами свічі. У потрібний момент на них подається напруга до 15 000 в. При такій високій напрузі між електродами  виникає іскра і паливна суміш загоряється.
Реактивний двигун
В останні роки широке практичне застосування вид теплового двигуна — реактивний. Основною частиною найбільш розповсюджених реактивних двигунів — турбореактивних — є газотурбінна установка.
У роботі реактивного двигуна цього типу використаний наступний принцип. Струмінь газу, випливаючи із сопла зі швидкістю більшої, ніж та,, з яким вона в нього вступила, створює силу реакції, спрямовану убік, протилежну напрямку руху струменя. Ця сила реакції і використовується для переміщення літака.
У класі можна розглянути пристрій і роботу турбореактивного двигуна (ТРД; мал. 8). ТРД складається з п'яти основних частин: вхідного пристрою (дифузора), компресора, камери згоряння, газової турбіни і реактивного сопла. При польоті літака на двигун набігає зустрічний струмінь повітря. У дифузорі повітря загальмовується, його швидкість щодо літака зменшується, а тиск збільшується. У компресорі відбувається подальший стиск повітря (тиск підвищується в 8—10 разів). Приблизно п'ята частина стиснутого повітря направляється в камеру згоряння, куди за допомогою форсунок упорскується рідке паливо (звичайно гас).  Паливно-повітряна суміш, що утворилася, при запуску двигуна запалюється від електричної свічі, а надалі від зіткнення з розпеченими газами і полум'ям. Тому що камера відкрита з обох кінців, то процес утворення газів відбувається при постійному тиску, рівному тиску повітря на виході з компресора. Температура смолоскипа палаючого гасу досягає більш 2000° С. Така температура неприпустима для матеріалу лопаток газової турбіни. Тому гази при виході з камери згоряння перемішуються з основним потоком стиснутого повітря, що проходить із зовнішньої сторони камери, унаслідок чого температура газів знижується до 800—900° С. Вони з великою швидкістю (500—900 м/сек) надходять на лопатки газової турбіни, де розширюються і приводять її в обертання разом з компресором, що сидить на одному валу з турбіною. Частина внутрішньої енергії нагрітого і стиснутого газу перетвориться на робочих лопатках у механічну енергію обертання турбіни. Інша частина енергії газів йде на підвищення їхньої швидкості в реактивному соплі двигуна. Рухаючи по соплу, газ збільшує свою швидкість – тиск стає найменшим, близьким до атмосферного, а швидкість – найбільшою (450—500 м/сек). При виході газів із сопла й утвориться реактивна тяга, необхідна для переміщення літака.
Таким чином, тяга двигуна виходить через надлишок роботи розширення гарячих газів у порівнянні з роботою, що вимагається для стиску холодного повітря.
У соплі двигуна встановлюється рухомий конус, що регулює величину прохідного перетину на виході із сопла, тобто швидкість польоту.
Учнем корисно вказати на те, що характер дії сил, що приводять у рух лопатки газової турбіни і лопати колеса гідротурбін, один і той же.
Порівнюючи роботу турбореактивного двигуна з чотиритактним двигуном внутрішнього згоряння, можна помітити, що в першому типі двигуна процес роботи розділений у просторі, тоді як у другому типі двигуна він розділений у часі. У реактивному двигуні одночасно відбуваються всі чотири такти, тоді як у двигуні внутрішнього згоряння такти послідовно випливають друг за другом (мал. 8).
Сила тяги, що розвивається сучасними великими повітряно-реактивними двигунами, величезна. Так, наприклад, при витраті повітря в 200 кг/сек, тяга ТРД дорівнює приблизно 12000 кГ. При польоті зі швидкістю 1100 км/година корисна потужність дорівнює:

Одержання такої потужності неможливо при використанні поршневих двигунів.
Турбореактивні двигуни (мал. 9) набувають застосування й у цивільній авіації. Два могутніх двигуни дозволяють літаку розвивати швидкість більш 800 км/година.
Термодинамічний цикл газової турбіни показаний у координатах P і V на мал. 10 (без обліку втрат і теплообміну).
Рис. 10. Діаграма роботи газової турбіни.
Крапка Е відповідає стану атмосферного повітря, поступившого в компресор. Від крапки Е до крапки F йде стиск повітря в компресорі. Згоряння палива при постійному тиску газу характеризує пряма СD (зростає температура газу). Крапка D характеризує стан продуктів згоряння палива. Розширення газу в турбіні в реактивному соплі (при який відбувається робота обертання компресора і переміщення літака) відбувається по кривої DF.
Коефіцієнт корисної дії стаціонарної газотурбінної установки складає 16—18%. Для його збільшення використовують регенерацію теплоти газів, що відробили. Тому що температура гарячих газів іде з турбіни в атмосферу, вище, ніж температура повітря, що надходить у камеру згоряння з компресора, те вихлопні гази використовують для підігріву повітря.
Повітря з компресора направляється в повітропідігрівник — регенератор, де за рахунок охолодження відпрацьованих газів підігрівається до температури 350—375° С. Це дозволяє підвищити к.к.д.. газотурбінної установки до 22—25%.
Підводячи підсумок вивченню теплових машин, варто зупинитися на порівнянні к.к.д.. різних теплових машин: стаціонарної поршневої парової машини (16%), парової турбіни високого тиску (до 30%), двигуна внутрішнього згоряння вибухового типу (до 25%), дизеля (до 40%) і реактивного двигуна (20—25%). Для виготовлення діаграм і рішення задач можна використовувати зразкові дані про тепловий баланс різних теплових установок і витрат палива.


ВИСНОВКИ.
Перегляд найважливіших питань по темі „Двигуни”, проведений в даній роботі, засвідчує, що це досить цікава та велика за обсягом тема. Нам вдалося систематизувати основні відомості по двигунах, та розглянути будову основних типів двигунів. Ті завдання, які було поставлено перед нами на початку роботи були виконанні: розглянуто будову та принцип дії теплових двигунів (парова машина, парова турбіна, двигун внутрішнього згорання, реактивних двигунів).

Список використаної літератури.
1.    К.В. Альбін, М.С. Білий, С.У Гончаренко, М.Й. Розенберг, А.М. Яв орський. Методика викладання фізики. – К.: Вища школа, 1970. – С. 10-17.
2.    Л.І. Рєзников, В.Ф. Юськович, А.С. Єнохович. Політехнічне навчання в викладання фізики. – М.: видавництво академії педагогічних наук, 1957. – С. 93-120.

 

Яндекс.Метрика >