www.wikidata.uk-ua.nina.az

Тепловий двигун Теплови й двигу н англ heat engine або теплови й руші й 1 теплова машина для перетворення теплової енерг

Тепловий двигун

Теплови́й двигу́н (англ. heat engine) або теплови́й руші́й — теплова машина для перетворення теплової енергії в механічну роботу. Для виконання двигуном роботи необхідно створити різницю тисків між обома сторонами поршня двигуна чи лопатей турбіни. Процеси, що відбуваються при роботі теплового двигуна описуються законами термодинаміки.

Турбовентиляторний авіаційний двигун
Сучасний автомобільний двигун

Зародження і розвиток теплових двигунів

До другої половини XVIII століття люди використовували для потреб виробництва в основному водяні двигуни. Оскільки передавати механічний рух від водяного колеса на великі відстані неможливо, усі фабрики доводилося будувати на берегах рік, що не завжди було зручно. Крім того, для ефективної роботи такого двигуна часто були потрібні дорогі підготовчі роботи. Відповідно першим механічним двигуном, що знайшов широке практичне застосування та дав поштовх розвитку техніки, був тепловий двигун, який перетворював внутрішню енергію водяної пари в механічну роботу.

До кінця XVIII ст. в загальних рисах існували всі основні види теплових двигунів:

- парові машини;

- двигун внутрішнього згоряння (машина Дені Папена);

- парові турбіни Джовані Бранка;

- реактивний двигун (Геронова куля).

Однак ступені досконалості цих машин, а відповідно і застосування, були далеко не однаковими. Якщо парові машини після їх вдосконалення, внесеного Уаттом, мали велике поширення на заводах і фабриках, теплоходах та тепловозах, то парові турбіни, реактивні двигуни були всього лише іграшками, а двигуни внутрішнього згорання існували в проєктах, часто не здійснених.

У середині ХІХ ст. парові машини, як дуже неекономічні (ККД приблизно 15…20 %), почали витіснятися іншими двигунами: паровими та газовими турбінами, двигунами внутрішнього згорання.

Перші практично придатні парові турбіни з'явилися наприкінці ХІХ ст. завдяки зусиллям швецького інженера Густафа де Лаваля та багатьох інших винахідників. Вони працювали за тим же принципом, що і двигун Джованні Бранка. Коефіцієнт корисної дії газових турбін, де працює не водяна пара, а попередньо розжарений газ, досягав 40 %. Паралельно з турбінами були створені й реальні зразки двигунів внутрішнього згорання, ККД яких досягав 45 %. А в 40-х роках ХХ ст. почався бурхливий розвиток реактивних двигунів.

Такий бурхливий розвиток теплових двигунів вимагав обґрунтування і сприяв розвитку наукових досліджень теплових явищ.

Принцип роботи

Для роботи двигуна обов'язковою є наявність палива. Тепловий двигун може бути реалізованим за наявності нагрівника і холодильника. Основним елементом теплового двигуна є робоче тіло, яке зазвичай є газоподібним. Енергія, яка виділяється під час згорання палива, через теплообмін передається робочому тілу. Робоче тіло при своєму розширенні виконує роботу проти зовнішніх сил і приводить у рух механізм. Для того щоб двигун працював циклічно, робоче тіло стискається, віддаючи теплоту холодильнику (навколишньому середовищу).

Робоче тіло двигуна дістає кількість теплоти від нагрівника, виконує роботу А над зовнішніми тілами і передає кількість теплоти холодильнику. Робота, яку виконує двигун, дорівнює:

Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна розраховується як відношення роботи, яку виконує двигун, до кількості теплоти, отриманої від нагрівника:

Частина теплоти при передаванні неминуче втрачається, тому ККД двигуна завжди є меншим за 1. Максимально можливий ККД має Цикл Карно. ККД двигуна Карно залежить лише від абсолютних температур нагрівника() та холодильника():

Цикли теплових двигунів

Цикл теплового двигуна є одним з видів термодинамічних циклів за яких відбувається перетворення тепла, що підводиться у механічну роботу. Найвідомішими з таких циклів є:

  1. Цикл Отто
  2. Цикл Дизеля
  3. Цикл Стирлінга
  4. Цикл Карно
  5. Цикл Ленуара

Типи теплових двигунів

Паровий двигун

Можуть бути різні механізми перетворення теплової енергії у енергію механічну. Виділяють поршневі, турбінні двигуни. У поршневому двигуні відбувається розширення газу, що тисне на поршень, змушуючи його переміщатися. У турбодвигуні розширення газу діє на лопатки колеса турбіни, спричиняючи його обертання. Прикладами поршневих двигунів є парові машини і двигуни внутрішнього згорання (карбюраторні і дизельні). Турбіни двигунів бувають газові (наприклад, в авіаційних турбореактивних двигунах) і парові. Останнім часом набувають поширення теплові двигуни на базі мікротурбін.

Див. також

Примітки

  1. дви́гатель теплово́й [ 11 липня 2021 у Wayback Machine.] // Російсько-український словник з інженерних технологій = Русско-украинский словарь по инженерным технологиям: [близько 42 тис. термінів] / Марія Ганіткевич, Богдан Кінаш; Технічний комітет стандартизації науково-технічної термінології Мінекономрозвитку України та МОНмолодьспорту України. — 2-е вид. — Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. — 1021 с. — (Термінографічна серія СловоСвіт; № 9). ISBN 978-617-607-385-7.

Джерела

  • Швець І. Т. , Кіраковський Н. Ф. Загальна теплотехніка та теплові двигуни. — К.: Вища школа, 1977. — 269 с.
  • Теплотехніка: Підручник / О. Ф. Буляндра, Б. Х. Драганов, В. Г. Федорів і ін.- К.Вища школа., 1998. — 334с. — ISBN 5-11-004753-7
  • Теплотехніка: підручник для студ. вищих техн. навч. закл. / Б. Х. Драганов [та ін.]; За ред. Б. Х. Драганова. — К. : ІНКОС, 2005. — 504 с. — ISBN 966-8347-23-4
  • Корець, М. С. Машинознавство: Основи гідравлики та теплотехніки. Гідравл.машини та теплові двигуни: навч.посіб.для студ. / М. С. Корець. — К: Знання України, 2001. — 448 с. — ISBN 966-618-153-3
  • Когенерационные системы с тепловыми двигателями: справ. пособие: в 3 ч. / под ред. А. И. Мазура. — Киев: Алкон НАН Украины, 2008— . — ISBN 978-966-8449-25-3.
  • Газотурбинные когенерационные технологии / В. Н. Клименко, А. И. Мазур, А. И. Сигал. — 2011. — 791 с. : ил., табл., портр. — Парал. тит. л. англ. — Библиогр. в конце гл. и в подстроч. примеч. — 200 экз. — ISBN 978-966-8449-27-7
  • Бучинський М. Я., Горик О. В., Чернявський А. М., Яхін С. В. ОСНОВИ ТВОРЕННЯ МАШИН / [За редакцією О. В. Горика, доктора технічних наук, професора, заслуженого працівника народної освіти України]. — Харків: Вид-во «НТМТ», 2017. — 448 с. : 52 іл. ISBN 978-966-2989-39-7
  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.

Посилання

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Teplovi j dvigu n angl heat engine abo teplovi j rushi j 1 teplova mashina dlya peretvorennya teplovoyi energiyi v mehanichnu robotu Dlya vikonannya dvigunom roboti neobhidno stvoriti riznicyu tiskiv mizh oboma storonami porshnya dviguna chi lopatej turbini Procesi sho vidbuvayutsya pri roboti teplovogo dviguna opisuyutsya zakonami termodinamiki Turboventilyatornij aviacijnij dvigunSuchasnij avtomobilnij dvigun Zmist 1 Zarodzhennya i rozvitok teplovih dviguniv 2 Princip roboti 2 1 Cikli teplovih dviguniv 2 2 Tipi teplovih dviguniv 3 Div takozh 4 Primitki 5 Dzherela 6 PosilannyaZarodzhennya i rozvitok teplovih dviguniv RedaguvatiDo drugoyi polovini XVIII stolittya lyudi vikoristovuvali dlya potreb virobnictva v osnovnomu vodyani dviguni Oskilki peredavati mehanichnij ruh vid vodyanogo kolesa na veliki vidstani nemozhlivo usi fabriki dovodilosya buduvati na beregah rik sho ne zavzhdi bulo zruchno Krim togo dlya efektivnoyi roboti takogo dviguna chasto buli potribni dorogi pidgotovchi roboti Vidpovidno pershim mehanichnim dvigunom sho znajshov shiroke praktichne zastosuvannya ta dav poshtovh rozvitku tehniki buv teplovij dvigun yakij peretvoryuvav vnutrishnyu energiyu vodyanoyi pari v mehanichnu robotu Do kincya XVIII st v zagalnih risah isnuvali vsi osnovni vidi teplovih dviguniv parovi mashini dvigun vnutrishnogo zgoryannya mashina Deni Papena parovi turbini Dzhovani Branka reaktivnij dvigun Geronova kulya Odnak stupeni doskonalosti cih mashin a vidpovidno i zastosuvannya buli daleko ne odnakovimi Yaksho parovi mashini pislya yih vdoskonalennya vnesenogo Uattom mali velike poshirennya na zavodah i fabrikah teplohodah ta teplovozah to parovi turbini reaktivni dviguni buli vsogo lishe igrashkami a dviguni vnutrishnogo zgorannya isnuvali v proyektah chasto ne zdijsnenih U seredini HIH st parovi mashini yak duzhe neekonomichni KKD priblizno 15 20 pochali vitisnyatisya inshimi dvigunami parovimi ta gazovimi turbinami dvigunami vnutrishnogo zgorannya Pershi praktichno pridatni parovi turbini z yavilisya naprikinci HIH st zavdyaki zusillyam shveckogo inzhenera Gustafa de Lavalya ta bagatoh inshih vinahidnikiv Voni pracyuvali za tim zhe principom sho i dvigun Dzhovanni Branka Koeficiyent korisnoyi diyi gazovih turbin de pracyuye ne vodyana para a poperedno rozzharenij gaz dosyagav 40 Paralelno z turbinami buli stvoreni j realni zrazki dviguniv vnutrishnogo zgorannya KKD yakih dosyagav 45 A v 40 h rokah HH st pochavsya burhlivij rozvitok reaktivnih dviguniv Takij burhlivij rozvitok teplovih dviguniv vimagav obgruntuvannya i spriyav rozvitku naukovih doslidzhen teplovih yavish Princip roboti RedaguvatiDlya roboti dviguna obov yazkovoyu ye nayavnist paliva Teplovij dvigun mozhe buti realizovanim za nayavnosti nagrivnika i holodilnika Osnovnim elementom teplovogo dviguna ye roboche tilo yake zazvichaj ye gazopodibnim Energiya yaka vidilyayetsya pid chas zgorannya paliva cherez teploobmin peredayetsya robochomu tilu Roboche tilo pri svoyemu rozshirenni vikonuye robotu proti zovnishnih sil i privodit u ruh mehanizm Dlya togo shob dvigun pracyuvav ciklichno roboche tilo stiskayetsya viddayuchi teplotu holodilniku navkolishnomu seredovishu Roboche tilo dviguna distaye kilkist teploti Q 1 displaystyle Q 1 vid nagrivnika vikonuye robotu A nad zovnishnimi tilami i peredaye kilkist teploti Q 2 displaystyle Q 2 holodilniku Robota yaku vikonuye dvigun dorivnyuye A Q 1 Q 2 displaystyle A left Q 1 right left Q 2 right Koeficiyent korisnoyi diyi KKD teplovogo dviguna rozrahovuyetsya yak vidnoshennya roboti yaku vikonuye dvigun do kilkosti teploti otrimanoyi vid nagrivnika h Q 1 Q 2 Q 1 1 Q 2 Q 1 displaystyle eta frac left Q 1 right left Q 2 right left Q 1 right 1 frac left Q 2 right left Q 1 right Chastina teploti pri peredavanni neminuche vtrachayetsya tomu KKD dviguna zavzhdi ye menshim za 1 Maksimalno mozhlivij KKD maye Cikl Karno KKD dviguna Karno zalezhit lishe vid absolyutnih temperatur nagrivnika T 1 displaystyle T 1 ta holodilnika T 2 displaystyle T 2 h K T 1 T 2 T 1 1 T 2 T 1 displaystyle eta K T 1 T 2 over T 1 1 T 2 over T 1 Cikli teplovih dviguniv Redaguvati Cikl teplovogo dviguna ye odnim z vidiv termodinamichnih cikliv za yakih vidbuvayetsya peretvorennya tepla sho pidvoditsya u mehanichnu robotu Najvidomishimi z takih cikliv ye Cikl Otto Cikl Dizelya Cikl Stirlinga Cikl Karno Cikl LenuaraTipi teplovih dviguniv Redaguvati Parovij dvigunMozhut buti rizni mehanizmi peretvorennya teplovoyi energiyi u energiyu mehanichnu Vidilyayut porshnevi turbinni dviguni U porshnevomu dviguni vidbuvayetsya rozshirennya gazu sho tisne na porshen zmushuyuchi jogo peremishatisya U turbodviguni rozshirennya gazu diye na lopatki kolesa turbini sprichinyayuchi jogo obertannya Prikladami porshnevih dviguniv ye parovi mashini i dviguni vnutrishnogo zgorannya karbyuratorni i dizelni Turbini dviguniv buvayut gazovi napriklad v aviacijnih turboreaktivnih dvigunah i parovi Ostannim chasom nabuvayut poshirennya teplovi dviguni na bazi mikroturbin Div takozh RedaguvatiTeplovij nasosPrimitki Redaguvati dvi gatel teplovo j Arhivovano 11 lipnya 2021 u Wayback Machine Rosijsko ukrayinskij slovnik z inzhenernih tehnologij Russko ukrainskij slovar po inzhenernym tehnologiyam blizko 42 tis terminiv Mariya Ganitkevich Bogdan Kinash Tehnichnij komitet standartizaciyi naukovo tehnichnoyi terminologiyi Minekonomrozvitku Ukrayini ta MONmolodsportu Ukrayini 2 e vid Lviv Vid vo Lvivskoyi politehniki 2013 1021 s Terminografichna seriya SlovoSvit 9 ISBN 978 617 607 385 7 Dzherela RedaguvatiShvec I T Kirakovskij N F Zagalna teplotehnika ta teplovi dviguni K Visha shkola 1977 269 s Teplotehnika Pidruchnik O F Bulyandra B H Draganov V G Fedoriv i in K Visha shkola 1998 334s ISBN 5 11 004753 7 Teplotehnika pidruchnik dlya stud vishih tehn navch zakl B H Draganov ta in Za red B H Draganova K INKOS 2005 504 s ISBN 966 8347 23 4 Korec M S Mashinoznavstvo Osnovi gidravliki ta teplotehniki Gidravl mashini ta teplovi dviguni navch posib dlya stud M S Korec K Znannya Ukrayini 2001 448 s ISBN 966 618 153 3 Kogeneracionnye sistemy s teplovymi dvigatelyami sprav posobie v 3 ch pod red A I Mazura Kiev Alkon NAN Ukrainy 2008 ISBN 978 966 8449 25 3 Gazoturbinnye kogeneracionnye tehnologii V N Klimenko A I Mazur A I Sigal 2011 791 s il tabl portr Paral tit l angl Bibliogr v konce gl i v podstroch primech 200 ekz ISBN 978 966 8449 27 7 Buchinskij M Ya Gorik O V Chernyavskij A M Yahin S V OSNOVI TVORENNYa MAShIN Za redakciyeyu O V Gorika doktora tehnichnih nauk profesora zasluzhenogo pracivnika narodnoyi osviti Ukrayini Harkiv Vid vo NTMT 2017 448 s 52 il ISBN 978 966 2989 39 7 Mala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Shidnij vidavnichij dim 2013 T 3 S Ya 644 s Posilannya RedaguvatiTurbina teplova Universalnij slovnik enciklopediya 4 te vid K Teka 2006 Video of Stirling engine running on dry ice Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Teplovij dvigun amp oldid 35175574