Все тепловые машины, независимо от их конструкции, по своему назначению делятся на два типа: тепловые двигатели и холодильные установки.
Тепловые двигатели, независимо от их конструктивных особенностей, решают одну и ту же задачу — превращение внутренней энергии в механическую. Для этой цели энергия, выделяющаяся при сгорании топлива или ядерных реакциях, передается путем теплообмена какому-либо газу. Расширяясь, газ производит работу против внешних сил, приводя в движение какой-либо механизм.
Холодильные установки служат для того, чтобы, отбирая некоторое количество теплоты от холодного тела, например, морозильной камеры, поддерживать в ней низкую температуру.В качестве примера рассмотрим четырехтактный автомобильный двигатель.
1- цилиндр, 2- камера сгорания, 3 – поршень, 4- входной клапан, 5- выходной клапан, 6- запальная свеча.
Каждый ход поршня вверх или вниз называется тактом.
1 такт - всасывание: Пусть поршень движется вниз из крайнего верхнего положения и впускной клапан 4 открыт. Через этот клапан в камеру сгорания всасывается горючая смесь — пары бензина с воздухом. В конце такта клапан 4 закрывается.
2 такт - сжатие: Поршень начинает подниматься вверх, сжимая горючую смесь. В запальной свече 6 проскакивает искра, и горючая смесь воспламеняется.
3 такт – рабочий ход: Продукты сгорания с большой силой давят на поршень, который опускается вниз и с помощью шатуна и кривошипа приводит во вращение коленчатый вал.
4 такт – выхлоп: В конце рабочего хода, когда поршень приходит в крайнее положение, открывается выхлопной клапан. Поршень, поднимаясь вверх, выталкивает отработавшие газы в атмосферу. После этого начинается снова первый такт.
У всех тепловых двигателей КПД невысок, он не достигает даже 50%. Основная причина низкого КПД заключается в том, что пар или газ, получив энергию от сгоревшего топлива, не может ее полностью превратить в механическую энергию. Газ удаляется из машины, имея достаточно высокую температуру. Все тепловые потери приводят к повышению внутренней энергии окружающих тел и, в конечном счете, атмосферы.
Дальнейшее повышение температуры может привести к интенсивному таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, к изменению природных комплексов, что существенно изменит условия жизни человека на планете. Но темпы роста энергопотребления увеличиваются. Бороться с негативными последствиями применения тепловых машин можно только путем увеличения эффективности использования энергии, путем ее экономии.
Топки тепловых электростанций, ДВС автомобилей выбрасывают в атмосферу вредные для человека, животных и растений вещества, например сернистые соединения, оксиды азота, углеводороды, оксид углерода (угарный газ СО), хлор и т. д. Это стало причиной выпадения кислотных осадков.
Проводится регулировка двигателей для более полного сгорания топлива и уменьшения содержания угарного газа (СО) в выбрасываемых продуктах сгорания. При решении экологических проблем важную роль должны играть постоянная экономия всех видов энергии, переход на сберегающие технологии.
Билет №7.
