Эволюция тепловых двигателей

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Эволюция тепловых двигателей

Елагина А.Ю. 1
1МОУ СОШ №1 г. Талдома
Солнцева Г.А. 1
1МОУ СОШ №1 г. Талдома
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Цель проекта:

1. Исследование принципов работы и строения тепловых двигателей.

2. Выяснить влияние тепловых двигателей на окружающую среду.

Задачи работы:

  1. Изучить историю, эволюцию тепловых двигателей.

  2. Доказать, что тепловые двигатели способствуют развитию человечества.

Проблемные вопросы проекта:

1.Каковы сферы применения тепловых двигателей?

2.Влияет ли работа тепловых двигателей на окружающую среду?

3.Какую роль играют тепловые двигатели в современном мире?

Краткое содержание проекта: в ходе проекта были выяснены отличительные характеристики различных двигателей внутреннего сгорания, их влияние на окружающую среду.

1. Объяснение актуальности проекта.

Актуальность проекта заключается также в том, что заставляет задуматься о разумном использовании достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, для обеспечения безопасности своей жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Тепловые двигатели - необходимый атрибут современной цивилизации. Данная тема очень актуальна, так как прогресс человечества теснейшим образом связан с развитием энергетики, транспорта. Овладение новым источником энергии, открытие новых путей ее преобразования и использования — это целая эпоха в истории развития цивилизации.

Так, мощный расцвет промышленности в XIX в. был связан с изобретением первого теплового двигателя - паровой машины. Создание двигателя внутреннего сгорания послужило базой для развития автомобильного транспорта и самолетостроения. Газовая турбина буквально в последние четыре десятилетия вызвала переворот в авиации - замену тихоходных самолетов с поршневым двигателем реактивными и турбовинтовыми лайнерами, скорость которых приближается к скорости звука, а в последнее время - и сверхзвуковыми. С помощью реактивных тепловых двигателей осуществлена вековая мечта человечества - выход в космическое пространство.

Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием разных факторов.

1. При сжигании топлива используется кислород атмосферного воздуха.

2. Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.

3.При сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными загрязнениями в крупных городах и промышленных центрах соединениями, вредными для здоровья человека.

Повсеместное применение тепловых двигателей с целью получения удобной для использования энергии связано с воздействием на окружающую среду и здоровье человека. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительного количества теплоты, что должно привести к постепенному повышению средней температуры на Земле. Кроме того, температура может, угрожающе возрасти из-за увеличения в атмосфере количества парниковых газов, выделяющихся при сжигании топлива в больших масштабах.

Тема актуальна, т.к. тепловой двигатель, является самыми

распространённым видом двигателя на сегодняшний день.

Гипотезы:

  1. Современное общество может обходиться без тепловых двигателей.

  2. Тепловой двигатель не потерял своей актуальности из-за постоянного усовершенствования.

  3. Тепловые двигатели необходимы в современном мире.

2. Тепловые двигатели виды и характеристики.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя

энергия топлива превращается в механическую энергию. Для этой цели энергия, выделяющаяся при сгорании топлива или при ядерных реакциях, передаётся путем теплообмена какому-либо газу. Расширяясь, газ производит работу против внешних сил, приводя в движение какой-либо механизм. Очевидно, что в тепловом двигателе газ не может беспредельно расширяется, ибо машина имеет конечные размеры. Следовательно, после расширения газ должен быть, затем сжат так, чтобы он сам и все детали машины пришли в первоначальное состояние. Реальные тепловые двигатели обычно работают по разомкнутому циклу, когда газ после расширения выбрасывается, а новая порция газа сжимается.

Основные типы тепловых двигателей:

  • Двигатель Стирлинга

  • Поршневой двигатель внешнего сгорания

  • Поршневой двигатель внутреннего сгорания

Двигатель Стирлинга –  тепловая машина, в которой рабочее тело, в виде газа или жидкости, движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела, с извлечением энергии из возникающего при этом изменения давления. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.

В XIX веке инженеры хотели создать безопасную замену паровым двигателям того времени, котлы которых часто взрывались из-за высоких давлений паров неподходящих материалов для их постройки. Хороший вариант появился с созданием двигателя Стирлинга, который мог преобразовывать в работу любую разницу температур. Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также используются водород и гелий. В ряде опытных образцов испытывались фреоны, двуокись азота, сжиженный пропан-бутан и вода. В последнем случае вода остаётся в жидком состоянии на всех участках термодинамического цикла.

Особенностями «стирлинга» с жидким рабочим телом являются малые размеры, высокая удельная мощность и большие рабочие давления. Существует также «стирлинг» с двухфазным рабочим телом. Он тоже характеризуется высокой удельной мощностью, высоким рабочим давлением.

Поршневой двигатель внешнего сгорания -  класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела.

К этому классу относятся паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга, газовые турбины внешнего сгорания, а также другие типы двигателей.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания –

разновидность теплового двигателя, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. Тем самым, топливная смесь и является рабочим телом таких двигателей. Такой двигатель является первичным, химическим, и преобразует энергию сгорания топлива в механическую работу.

Название "двигатель внутреннего сгорания" в основном закрепилось за поршневыми и комбинированными двигателями, чаще всего указывая именно на эти семейства моторов.

Двигатели внутреннего сгорания делятся -

По устройству:

  • Поршневые двигатели — камерой сгорания служит цилиндр, возвратно-поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращение вала.

  • Газотурбинные двигатели — преобразованию энергии газов служит ротор с лопатками специального профиля.

  • Роторно-поршневые двигатели — камеру сгорания ограничивает треугольный ротор, выполняющий функцию поршня.

  • Реактивные двигатели — развиваемая двигателем мощность сразу используется для поступательного движения ракеты или самолёта, дополнительное преобразование в крутящий момент и трансмиссия отсутствует (двигатель является движителем). Поэтому имеют наивысшие удельные мощностные показатели; являются единственными двигателями, способными выводить аппараты на орбиту.

  • Турбореактивные двигатели — разновидность реактивных, в качестве окислителя использует атмосферный воздух, предварительно сжимаемый компрессорной частью. Ввиду этого может быть использован только на Земле. Обычно называют просто реактивными, например, "самолёт с реактивным двигателем". Можно рассматривать турбореактивный двигатель и как разновидность газотурбинного, так как он имеет основные его части, кроме выходного вала.

  • Турбовинтовые двигатели — газотурбинный, работающий на винт. Применяются в авиации, на умеренных скоростях имеют более высокий КПД, чем турбореактивные.

По другим критериям:

  • по назначению — на транспортные (автомобильные, судовые, самолётные), стационарные и специальные.

  • по роду применяемого топлива — бензиновые и газовые двигатели, работающие на тяжёлом топливе дизеле.

  • по способу образования горючей смеси — внешнее (карбюраторные и инжекторные двигатели) и внутреннее (в цилиндре ДВС у дизелей и искровых с непосредственным впрыском).

  • по объёму рабочих полостей и весогабаритным характеристикам — лёгкие, средние, тяжёлые, специальные.

  • устройству систем охлаждения (воздушное, жидкостное), и другим.

Помимо приведённых выше общих для всех ДВС критериев классификации существуют критерии, по которым классифицируются отдельные типы двигателей. Так, поршневые двигатели можно классифицировать по количеству и расположению цилиндров, коленчатых и распределительных валов, по типу охлаждения, по наличию или отсутствию крейцкопфа, наддува (и по типу наддува), по способу смесеобразования и по типу зажигания, по количеству карбюраторов, по типу газораспределительного механизма, по направлению и частоте вращения коленчатого вала, по отношению диаметра цилиндра к ходу поршня, по степени быстроходности (средней скорости поршня).

Основной частью двигателя внутреннего сгорания яв­ляется один или несколько цилиндров, внутрикоторых производится сжигание топлива. Отсюда и на­звание двигателя.

Внутри цилиндра передвигается поршень. Поршень представляет собой полый, с одной стороны закрытый цилиндр, опоясанный пружи­нящими кольцами, вложенными в канавки на поршне (поршневые кольца). Назначение поршневых колец — не пропускать газы, образующиеся при сгорании топлива, в промежуток между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем(«пальцем»), служащим для соединения поршня с шатуном. Шатун в свою оче­редь служит для передачи дви­жения от поршня коленчатому валу.

Верхняя часть цилиндра со­общается с двумя 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 посредством стальных стержней (толка­телей). Кроме клапанов, в верхней части цилиндра поме­щается так называемая свеча. Это — приспособление для зажигания смеси посредством электрической искры, полу­чаемой от установленных на двигателе электрических приборов (магнето или бобины).

Работа двигателя состоит из четырех тактов:

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

II такт — сжатие. Впускной клапан закрывается, и поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь. Смесь при сжатии нагревается.

III такт — сгорание. Когда поршень достигает верх­него положения (при быстром ходе двигателя несколько раньше), смесь поджигается электрической искрой, дава­емой свечой. Сила давления газов — раскаленных про­дуктов сгорания горючей смеси — толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, и этим производится полезная работа. Производя работу и рас­ширяясь, продукты сгорания охлаждаются и давление их падает. К концу рабочего хода давление в цилиндре падает почти до атмосферного.

IV такт — выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан 3, и отработанные продукты горения выбрасываются сквозь глушитель в атмосферу.

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя может быть определён как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла. КПД тепловой машины равен

, где

— затраченное количество теплоты, Дж

— полученное количество теплоты, Дж.

Тепловой двигатель не может иметь КПД больший, чем у цикла Карно (см. ниже), в котором количество теплоты передается от нагревателя с высокой температурой к холодильнику с низкой температурой. КПД идеальной тепловой машины Карно зависит исключительно от разности температур, причём в расчётах используется абсолютная термодинамическая температура. Следовательно, для паровых двигателей необходимы максимально высокая температура в начале цикла (достигаемая, например, с помощью пароперегрева) и как можно более низкая температура в конце цикла (например, с помощью конденсатора):

Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД 30 - 42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать коэффициента полезного действия 50 - 60 %. На ТЭЦ эффективность повышается за счёт использования частично отработавшего пара для производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.

Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.

Одна из причин снижения КПД в том, что средняя температура пара в конденсаторе несколько выше, чем температура окружающей среды (образуется т.н. температурный напор). Средний температурный напор может быть уменьшен за счёт применения многоходовых конденсаторов. Повышает КПД также применение экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей и других средств оптимизации парового цикла.

У паровых машин очень важным свойством является то, что изотермическое расширение и сжатие происходят при постоянном давлении. Поэтому теплообменник может иметь любой размер, а перепад температур между рабочим телом и охладителем или нагревателем составляют чуть ли не 1 градус. В результате тепловые потери могут быть сведены к минимуму. Для сравнения, перепады температур между нагревателем или охладителем и рабочим телом в стирлингах может достигать 100°С.

КПД машины Карно

Карно Никола Леонар Сади (1796-1832гг.) - талантливый французский инженер и физик, один из основателей термодинамики. В своем труде «Размышление о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1824 г.) впервые показал, что тепловые двигатели могут совершать работу лишь в процессе перехода теплоты от горячего тела к холодному. Карно придумал идеальную тепловую машину, вычислил коэффициент полезного действия идеальной машины и доказал, что этот коэффициент является максимально возможным для любого реального теплового двигателя. 

Как вспомогательное средство для своих исследований Карно в 1824 году изобрёл (на бумаге) идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Важная роль двигателя Карно заключается не только в его возможном практическом применении, но и в том, что он позволяет объяснить принципы действия тепловых машин вообще; не менее важно и то, что Карно с помощью своего двигателя удалось внести существенный вклад в обоснование и осмысление второго начала термодинамики. 
Все процессы в машине Карно рассматриваются как равновесные (обратимые). 
Обратимый процесс – это такой процесс, который протекает настолько медленно, что его можно рассматривать как последовательный переход от одного равновесного состояния к другому и т. д., причём весь этот процесс можно провести в обратном направлении без изменения совершённой работы и переданного количества теплоты.

  1. История создания и совершенствования тепловых двигателей.

Первое известное устройство, приводимое в движение паром, было

описано Героном Александрийским в первом столетии. Пар, выходящий по касательной из дюз, закреплённых на шаре, заставлял последний вращаться.

Реальная паровая турбина была изобретена намного позже, в

средневековом Египте, турецким астрономом, физиком и инженером XVI века Такиюддиномаш-Шами. Он предложил метод вращения вертела посредством потока пара, направляемого на лопасти, закреплённые по ободу колеса.

Паровая машина была создана испанским изобретателем Иеронимо

Аяном де Бомонт, изобретения которого повлияли на патент англичанина Томаса Севери (см. ниже). Принцип действия и применение паровых машин были описаны также в 1665 году англичанином Эдвардом Сомерсетом; в 1663 году он опубликовал проект и установил приводимое в движение паром устройство для подъёма воды на стену Большой башни в замке Реглан (углубления в стене, где двигатель был установлен, были ещё заметны в XIX веке). Однако никто не был готов рисковать деньгами для этой новой революционной концепции, и паровая машина осталась неразработанной.

Одним из опытов французского физика и изобретателя Дени

Папена было создание вакуума в закрытом цилиндре. В середине 1670-х годов в Париже он в сотрудничестве с голландским физиком  Гюйгенсом работал над машиной, которая вытесняла воздух из цилиндра путём взрыва пороха в нём. Видя неполноту вакуума, создаваемого при этом, Папен после приезда в Англию в 1680 году создал вариант такого же цилиндра, в котором получил более полный вакуум с помощью кипящей воды, которая конденсировалась в цилиндре. Таким образом, он смог поднять груз, присоединённый к поршню верёвкой, перекинутой через шкив. Система работала только как демонстрационная модель: для повторения процесса весь аппарат должен был быть демонтирован и повторно собран. Папен быстро понял, что для автоматизации цикла пар должен быть произведён отдельно в котле. Поэтому Папен считается изобретателем парового котла, проложив таким образом путь к паровому двигателю Ньюкомена. Однако конструкцию действующей паровой машины он не предложил.

Ни одно из описанных устройств фактически не было применено

как средство решения полезных задач. Первым применённым на производстве паровым двигателем была «пожарная установка», сконструированная английским военным инженером Томасом Севери в 1698 году. На своё устройство Севери в том же году получил патент. Это был паровой насос без поршня, и, очевидно, не слишком эффективный, так как тепло пара каждый раз терялось во время охлаждения контейнера, и довольно опасный в эксплуатации, так как вследствие высокого давления пара ёмкости и трубопроводы насоса иногда взрывались. Так как это устройство можно было использовать как для вращения колёс водяной мельницы, так и для откачки воды из шахт, изобретатель назвал его «другом рудокопа».

В 1712 году английский кузнец Томас Ньюкомен продемонстрировал

свой «атмосферный (вакуумный) двигатель».

Первым применением двигателя Ньюкомена была откачка воды из глубокой шахты. В шахтном насосе коромысло было связано с тягой, которая спускалась в шахту к камере насоса. Возвратно-поступательные движения тяги передавались поршню насоса, который подавал воду наверх. Именно насос Ньюкомена стал первым паровым двигателем, получившим широкое практическое применение.

В 1763 году И. И. Ползуновым была спроектирована первая в

России двухцилиндровая вакуумная паровая машина для приведения в действие воздуходувных мехов на барнаульских Колывано-Воскресенских заводах, которая была построена в 1764 году.

В 1765 году Джеймс Уатт, для повышения КПД вакуумного двигателя

Ньюкомена, сделал отдельный конденсатор. Двигатель всё ещё оставался вакуумным.В 1781 году Джеймс Уатт запатентовал вакуумную паровую машину с кривошипно-шатунным механизмом, которая производила непрерывное вращательное движение вала (в отличие от поступательного движения в вакуумном двигателе водоподъёмного насоса Ньюкомена). Двигатель всё ещё оставался вакуумным, но вакуумный двигатель Уатта с кривошипно-шатунным механизмом, мощностью 10 лошадиных сил, стало возможным, при наличии каменного угля и воды, устанавливать и использовать в любом месте для любой цели. С вакуумным двигателем Уатта принято связывать начало промышленной революции в Англии. Примечательно, что первой известной автоматической системой управления была система регулирования скорости пара, установленная на паровом двигателе Уатта в 1775 году; почти век спустя Джеймс Клерк Максвелл описал первую математическую модель автоматизации.

В 1824 году французский инженер Сади Карно в своём сочинении

«О движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» впервые описал цикл работы термодинамической системы, позже названный его именем.

История же создания двигателя внутреннего сгорания отличалась

годами, в которых она происходила. Тепловые двигатели с момента появления отличались большими габаритами и массой, обусловленными применением внешнего сгорания (требовались котлы, конденсаторы, испарители, теплообменники, тендеры, насосы, водяные резервуары и др.), в то же время основная (функциональная) часть паровой машины (поршень и цилиндр) сравнительно невелика. Поэтому мысль изобретателей всё время возвращалась к возможности совмещения топлива с рабочим телом двигателя, позволившего впоследствии значительно уменьшить габариты и вес, интенсифицировать процессы впуска и выпуска рабочего тела. Особенно важны эти отличия на транспорте.

В создание ДВС внесли наибольший вклад такие инженеры как

Джон Барбер (изобретение газовой турбины в 1791), Роберт Стрит (патент на двигатель на жидком топливе, 1794 год), Филипп Лебон (открытие светильного газа в 1799, первый газовый двигатель в 1801), Франсуа Исаак де Риваз (первый поршневой двигатель, 1807), Жан Этьен Ленуар (газовый двигатель Ленуара, 1860), Николаус Отто (двигатель с искровым зажиганием и сжатием смеси в 1861 году, четырёхтактный двигатель в 1876-м), Рудольф Дизель (двигатель Дизеля на угольной пыли, 1897), Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах, Огнеслав Степанович Костович (бензиновый мотор с карбюратором, 1880-е), Густав Васильевич Тринклер (дизельные двигатели на жидком топливе, 1899), Вернер фон Браун (реактивные и турбореактивные двигатели, начиная с 1930-х и заканчивая Лунной программой), и другие. Таким образом, ДВС развивались с отставанием от паровых машин (так, паровой насос для откачки воды был изобретён Томасом Севери в 1698 году), обусловленным отсутствием подходящего горючего. Сама идея ДВС была предложена Христианом Гюйгенсом ещё в 1678 году, в качестве топлива нидерландский учёный предлагал использовать порох. Англичанин ЭтьенБарбер пытался использовать для этого смесь воздуха с газом, полученным при нагреве древесины. Появление целой плеяды разнообразных мощных и лёгких двигателей позволило создать новые, не существовавшие ранее виды транспорта (винтовые и реактивные самолёты, вертолёт, ракета, космический корабль, газотурбоходы, суда на воздушной подушке), улучшить экономичность и экологичность корабельных силовых установок и локомотивов. Моторизация привела также к ускорению темпа жизни людей, возникновению целой автомобильной культуры (США); в военном деле дало возможность создать необычайно разрушительные машины смерти (танк, истребитель, бомбардировщик, ракеты с обычной и ядерной боеголовкой, подводные лодки с торпедами и другие).

4. Влияние тепловых двигателей на окружающую среду.

Автомобили на сегодняшний день в России - главная причина

загрязнения воздуха в городах. Сейчас в мире их насчитывается более полумиллиарда. В России автомобиль имеет каждый десятый житель, а в больших городах - каждый пятый. Выбросы от автомобилей в городах особенно опасны тем, что загрязняют воздух в основном на уровне 60-90 см. от поверхности земли и, особенно на участках автотрасс, где стоят светофоры. Автомобили выбрасывают в атмосферу диоксид и оксид углерода, оксиды азота, формальдегид, бензол, бензпирен, сажу (всего около 300 различных токсичных веществ). При истирании автомобильных шин об асфальт атмосфера загрязняется резиновой пылью, вредной для здоровья человека. Автомобиль расходует огромное количество кислорода. За неделю в среднем легковой автомобиль выжигает столько кислорода, сколько его четыре пассажира расходуют на дыхание в течение года. С ростом числа автомобилей уменьшается площадь, занятая растительностью, которая дает кислород и очищает атмосферу от пыли и газа, все больше места занимают площадки для парковок, гаражи и автомобильные дороги.

Экологические последствия работы тепловых двигателей

Интенсивное использование тепловых машин на транспорте и в энергетике (тепловые и атомные электростанции) ощутимо влияет на биосферу Земли. Хотя о механизмах влияния жизнедеятельности человека на климат Земли идут научные споры, многие ученые отмечают факторы, благодаря которым может происходить такое влияние:

Парниковый эффект – повышение концентрации углекислого газа (продукт сгорания в нагревателях тепловых машин) в атмосфере. Углекислый газ пропускает видимое и ультрафиолетовое излучение Солнца, но поглощает инфракрасное излучение, идущее в космос от Земли. Это приводит к повышению температуры нижних слоев атмосферы, усилению ураганных ветров и глобальному таянию льдов.

Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу (канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания).

Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.

Выход из создающегося экологического кризиса лежит в повышении КПД тепловых двигателей (КПД современных тепловых машин редко превышает 30%); использовании исправных двигателей и нейтрализаторов вредных выхлопных газов; использовании альтернативных источников энергии (солнечные батареи и обогреватели) и альтернативных средств транспорта (велосипеды и др.).

Тепловые двигатели играют важнейшую роль в жизни человечества. Они имеют широкое применение в хозяйственной, промышленной, военной сфере. Но кроме положительного эффекта от использования тепловых двигателей, имеется и отрицательный – загрязнение окружающей среды: повышение температуры атмосферы Земли, загрязнение земель сельскохозяйственного назначения, шумовые загрязнения, разлив нефти в воды мирового океана, выбросы канцерогенов. Люди стараются сделать как можно больше для сохранения природы: создают автомобили с полным сгоранием топлива и минимальным выбросом углекислого газа в атмосферу, а так же разрабатывают автомобили, в которых вместо бензиновых двигателей используется электродвигатель, питающийся от аккумулятора, или двигатель в котором в качестве топлива используется водород (а при сгорании водорода образуется вода).

Вступая в трудовую жизнь люди должны иметь четкое представление о том, что природные ресурсы не бесконечны и технология любой продукции должна удовлетворять такому основному, с экологической точки зрения, требованию, как минимальное потребление материалов и энергии. Они хорошо должны знать законы природы, понимать взаимосвязь природных явлений, уметь предвидеть и оценивать последствия вмешательства в естественное течение процессов. У них должно быть сознание приоритетности решения экологических проблем при осуществлении любых проектов, создании машин и механизмов, при всяком хозяйственном начинании, а также твердое убеждение в том, что без уверенности в безвредности для окружающей среды того или иного мероприятия оно не должно реализоваться.

Заключение

Тепловые двигатели играют важнейшую роль в жизни человечества. Они имеют широкое применение в хозяйственной, промышленной, военной сфере. Но кроме положительного эффекта от использования тепловых двигателей, имеется и отрицательный – загрязнение окружающей среды: повышение температуры атмосферы Земли, загрязнение земель сельскохозяйственного назначения, шумовые загрязнения, разлив нефти в воды мирового океана, выбросы канцерогенов. Люди стараются сделать как можно больше для сохранения природы: создают автомобили с полным сгоранием топлива и минимальным выбросом углекислого газа в атмосферу, а так же разрабатывают автомобили, в которых вместо бензиновых двигателей используется электродвигатель, питающийся от аккумулятора, или двигатель в котором в качестве топлива используется водород (а при сгорании водорода образуется вода).

Паровая машина Джеймса Уатта

Первые паровозы

Паровоз «Ракета» Джорджа Стефенсона Паровоз Черепановых

Строение двигателя внутреннего сгорания

1-впускной клапан

2-выпускной клапан

3-поршень

4-шатун

5-коленчатый вал

6-свеча

Применение двигателя внутреннего сгорания

Устройство паровой турбины

1-сопло

2 -лопатки

3-диск

4-вал

Использование паровой турбины

Устройство газовой турбины

1-топливной насос

2 -форсунка

3-камера сгорания

4-направляющий аппарат

5-рабочие лопатки

6-патрубок

7-колёса газовой турбины

8-вал

9-ротационный компрессор 

10-подшипники

Использование газотурбинного двигателя

2016 г

У стройство реактивного двигателя

Применение и эволюция реактивного двигателя

Просмотров работы: 15