Фгоу спо
ленинградский технический колледж
РЕФЕРАТ
На тему:
<
Виды тепловых двигателей>
Подготовил:
уч-ся группы 1м
Каменев николай
2010г
Виды тепловых двигателей.
Тепловые двигатели - машины, в которых внутренняя
энергия топлива
превращается в механическую
энергию.
Виды двигателей:
-паровая машина,
-двигатель внутреннего
сгорания,
-паровая и газовая
турбины,
-реактивный двигатель.
Первый универсальный тепловой
двигатель был создан в России выдающимся
изобретателем, механиком Воскресенских
заводов на Алтае И. И. Ползуновым.
Кроме того, Ползунов внес серьезные усовершенствования
в конструкцию рабочих органов двигателя,
применил оригинальную систему паро- и
водораспределения, и в отличие от машин
Ньюкомена ось вала его машины была параллельна
плоскости цилиндров. Проект своей машины
Ползунов изложил в 1763 г. в записке, адресованной
начальнику Колывано-Воскресенского горного
округа А. И. Порошину. Свою машину И. И.
Ползунов начал строить в 1764 г. К нему прикомандировали
четырех учеников, которых он должен был
обучить не только теории, но и ремеслам.
Машина была изготовлена в декабре 1765
г. А в мае 1766 г. ее создатель умер от чахотки.
Машина была испытана уже после его смерти
в октябре 1766 г. и работала, в общем, удовлетворительно.
Как всякий первый образец, она нуждалась
в доработке, к тому же в ноябре обнаружилась
течь котла. Но изобретателя не было в
живых, а без него устранением недостатков
никто не занимался. Машина бездействовала
до 1779 г., а затем была разобрана.
Один из самых распространенных
тепловых двигателей существующий
в двух вариантах: в виде
бензинового ДВС и дизеля. Сегодня
проектируются ДВС, в которых
в качестве горючего будет
использоваться водород. 1876 год – Николаус
Отто. Основная часть ДВС - один или несколько
цилиндров, внутри которых происходит
сжигание топлива. Отсюда, и название двигателя.
Наибольшее распространение в технике
получил четырехтактный ДВС. 1-ый
такт - впуск (всасывание) . Поршень, двигаясь
вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь.
2-ой такт сжатие. Впускной клапан закрывается.
Поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую
смесь. 3-ий такт рабочий ход. Смесь поджигается
электрической искрой свечи. Сила давления
газов (раскаленных продуктов сгорания)
толкает поршень вниз. Движение поршня
передается коленчатому валу, вал поворачивается,
и тем самым совершается полезная работа.
4-ый такт выпуск (выхлоп). Открывается
выпускной клапан, отработанные продукты
сгорания выбрасываются через глушитель
в атмосферу.Из четырех тактов только
один - третий - является рабочим. Поэтому
двигатель снабжают маховиком (инерционным
двигателем, запасающим энергию).
, двигатель, создающий
необходимую для движения силу
тяги путём преобразования исходной
энергии в кинетическую энергию реактивной
струи рабочего тела; в результате истечения
рабочего тела из сопла двигателя образуется
реактивная сила в виде реакции (отдачи)
струи, перемещающая в пространстве двигатель
и конструктивно связанный с ним аппарат
в сторону, противоположную истечению
струи. В кинетическую (скоростную) энергию
реактивной струи в Р. д. могут преобразовываться
различные виды энергии (химическая, ядерная,
электрическая, солнечная). Р. д. (двигатель
прямой реакции) сочетает в себе собственно
двигатель с движителем, т. е. обеспечивает
собственное движение без участия промежуточных
механизмов.
История создания
дизельного двигателя
Изобретатель дизельного двигателя
Рудольф Дизель (Rudolf Diesel) родился 18 марта
1858 года в Париже, его родители эмигрировали
во Францию из Германии. Когда мальчику
было 11 лет, началась Франко-прусская война,
из-за которой семье Рудольфа вновь пришлось
эмигрировать, на этот раз в Англию. Через
некоторое время он уезжает к родственникам
в немецкий город Аугсбург, там заканчивает
училище (1873 год) и поступает в политехническую
школу. А уже в 1875 году Рудольф с блеском
сдает вступительные экзамены в Высшую
политехническую школу в Мюнхене, которую
впоследствии успешно оканчивает.В 20-летнем
возрасте Дизель возвращается во Францию,
чтобы стать главой парижского завода
акционерного общества Le refrigerateur («Холодильник»).
На этом месте он проработал 12 лет и стал
одним из членов правления Акционерного
общества холодильных машин. За это время
он создал много чертежей и расчетов двигателей,
работающих на аммиаке. Дизель фонтанировал
идеями построения двигателей для самых
разных агрегатов – от моторчиков для
швейных машинок до устройств, работающих
на солнечных батареях. Он пытался рассчитать
самый эффективный двигатель с лучшим
КПД.С этим багажом бумаг в 1890 году Рудольф
отправился в Берлин, где его посетила
гениальная идея. Сам он описал это событие
так: «В неустанной погоне за целью, в итоге
бесконечных расчетов родилась наконец-то
идея, наполнившая меня огромной радостью.
Нужно вместо аммиака взять сжатый горячий
воздух, впрыснуть в него распыленное
топливо и одновременно с сгоранием расширить
его так, чтобы возможно больше тепла использовать
для полезной работы».Блестящая идея,
пришедшая на ум Дизелю, дала старт огромной
работе, началом которой послужил патент,
носящий название «Рабочий процесс и способ
выполнения одноцилиндрового и многоцилиндрового
двигателей», выданный 28 февраля 1892 года.
Через год был создан первый опытный двигатель,
его собрали в Аугсбурге под руководством
Дизеля.
Во время его испытаний создавались и
другие опытные модели, по истечении трех
лет работы было создано еще три мотора,
последние два из них показали более-менее
стабильный ход.Первый образец работал
на угольной пыли, но в нем не охлаждались
стенки с помощью воды. Для второго образца
в качестве топлива выбрали керосин, это
дало результат – во время испытаний в
1894 году он работал без нагрузки. Опираясь
на данные, полученные во время опытов,
ученый создает третий образец, в котором
учтены ошибки первых двух. Этот вариант
был сырым макетом современного дизельного
двигателя, в нем использовался сжатый
воздух для подачи топлива в цилиндры
и распыления. Третья модель во время испытаний
1 мая 1895 года проработала 30 минут, а впоследствии
были проведены тесты с различными нагрузками.Четвертая
версия, самая совершенная из всех предыдущих,
была создана в 1896 году. Мощность этой
модели составила 20 л. с., давление в цилиндрах
достигало 35 атмосфер, температура воздуха
при сжатии составляла 600-800 градусов по
Цельсию, что позволяло использовать ее
в промышленных целях. КПД этого мотора
был около 34%, что превышало на 15% показатели
лучших паровых машин. Измерения зимой
1897 года показали расход 0,24 г керосина
на 1 л. с. в час, эффективный КПД составлял
0,26, а термический – 0,29. Таким образом,
этот двигатель являлся лучшим силовым
агрегатом того времени.Первый дизельный
двигатель был создан в 1897году на заводе
в Аугсбурге. Его высота составляла 3 м,
он развивал 172 об./мин., единственный цилиндр
имел диаметр 250 мм, ход поршня составлял
400 мм, а мощность варьировалась от 17,8 до
19,8 л. с. Расход топлива составлял 258 г нефти
на 1 л. с. в час, термический КПД достиг
26,2%. Этот мотор был представлен на выставке
паровых машин в 1898 году в Мюнхене. В одночасье
Рудольф Дизель стал богачом – очень много
компаний решило купить лицензии на его
производство. Деньги дали возможность
ученому заняться коммерцией – он покупал
и продавал фирмы, стал основателем завода
по производству электропоездов и даже
вкладывал деньги в католические лотереи.
Однако исследования он забросил.Первые
выпущенные дизельные двигатели оказались
недееспособными из-за заводских просчетов.
Производители не задумались над тем,
что создание двигателя требовало высокой
точности в изготовлении деталей и использовании
жаропрочных материалов. Это было слишком
дорого для заводов, поэтому вскоре в адрес
Дизеля понеслась жесткая критика. Его
обвиняли в обмане, так как предприятия
хотели наладить массовое производство
дизелей, но из-за больших затрат они могли
позволить себе лишь мелкосерийные партии.
К их возмущениям присоединяются владельцы
угольных шахт и прочие завистники. Под
такой аккомпанемент фабрика в Аугсбурге,
принадлежавшая Дизелю, стала банкротом.
Рудольф начал
налаживать связи с другими странами,
он обратился к промышленникам из
Франции, Австрии, Швейцарии, России, Америки
и Бельгии. Так, права на производство
и продажу дизельных двигателей купил
Альфред Нобель, который собирался наладить
эту работу в России. В 1898 году Эммануил
Нобель сделал возможным производство
дизельных моторов на фамильном заводе
в Петербурге. В этом же году при содействии
Нобеля был создан первый в мире двигатель
с внутренним смесеобразованием. И уже
через год заработал первый дизельный
двигатель. Всего в 1899 году их было выпущено
7 штук мощностью 30 и 40 л. с. А через 13 лет
штат работников завода увеличился до
1000 человек, что позволило наладить выпуск
более 300 моторов в год.В 1908 году Дизель
приступил к созданию двигателя, пригодного
для работы с автомобилем. Он создал опытный
экземпляр, по размерам и массе подобный
бензиновому, который установил на грузовик,
но тесты двигатель не прошел. Примерно
в эти же годы его вновь признают на родине
как выдающегося ученого и вручают диплом
доктора-инженера в присутствии кайзера
Вильгельма II. Помимо исследований по
части двигателя Рудольф занимался созданием
огнемета, работал с зажигательными смесями.
Еще он дорабатывал конструкцию реверсивного
судового четырехконтактного мотора.
В последнем он добился хороших результатов,
благодаря чему в конце лета 1913 года его
позвали в Англию.
Смерть Рудольфа
Дизеля так и осталась загадкой для
человечества. Это произошло 29 сентября
1913 года на лайнере «Дрезден». Корабль
выехал из гавани Антверпена, после ужина
в 11 часов вечера ученый отправился спать
в свою каюту. На следующий день утром
в ней никого не было, Дизель исчез с судна.
Его тело было найдено через 10 дней командой
бельгийского лоцманского катера. С утопленника
сняли кольца, вынули из карманов кошелек,
футляр для очков и аптечку, а труп погрузили
в море. Сын Дизеля прибыл в Бельгию на
опознание вещей, он подтвердил, что они
принадлежали Рудольфу. Есть множество
предположений о причине гибели ученого:
одни говорили, что это самоубийство на
фоне банкротства (в наследство семье
осталось всего 20 тыс. марок), другие заявляли,
что это несчастный случай, третьи были
уверены в том, что его убили немецкие
солдаты, чтобы не допустить утечки секретной
информации. Были и приверженцы версии,
что к смерти Дизеля причастен Людвиг
Нобель.
Дальнейшей
работой над дизельным мотором
занялся инженер Проспер Леранж,
работник завода Benz&Cie. В 1909 году он получил
патент на дизельный двигатель с предкамерой.
Кроме того, он изобрел конусообразную
предкамеру, форсунки с игольчатым клапаном
и насос-форсунки. Первый грузовик, оснащенный
дизельным двигателем, был выпущен в 1923
году на заводе в Мангейме. Это был 5-тонный
Benz 5K3, в котором был установлен 4-цилиндровый
дизельный двигатель с предкамерой объемом
8,8 л, он развивал мощность от 45 до 50 л. с.
при 1000 об./мин. Практически одновременно
с этим событием инженеры компании Daimler-Motoren-Gesellschaft
создали атмосферный дизель аналогичной
мощности, а также в компании MAN (Maschinenfabrik
Augsburg-Nurnberg) был сконструирован дизель
с прямым впрыском
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ.
Книга Дизель
Рудольфа «Создание дизельного двигателя»
http://gbogatih.narod.ru/phdvig2.htm
Яворский
Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике.