Тепловые двигатели

1. Тепловые двигатели

Тепловым двигателем называется устройство, способное
превращать часть полученного количества теплоты в механическую
работу. Механическая работа в тепловых двигателях производится в
процессе расширения некоторого вещества, которое
называется рабочим телом. Тепловой резервуар с более высокой
температурой, передающий теплоту тепловому двигателю,
называется нагревателем, а забирающий остатки тепла с целью
вернуть рабочее тело в исходное состояние – холодильником.
Реально существующие тепловые двигатели (паровые машины,
двигатели внутреннего сгорания и т. д.) работают циклически.
Процесс теплопередачи и преобразования полученного количества
теплоты в работу периодически повторяется.

2.

3. Преимущества и недостатки тепловых двигателей

• Преимущества:
• - Относительная простота;
- Хорошие тяговые характеристики независимо от
скорости работы;
- Нет редуктора, что выгодно отличает такой
двигатель от двигателя внутреннего сгорания,
который на малых оборотах недодает мощность
• Недостатки:
- низкий КПД
- сравнительно невысокая максимальная
скорость
- большой вес
- постоянный расход топлива и воды

4. Принципы действия тепловых двигателей

• Для того чтобы двигатель совершал работу,
необходима разность давлений по обе стороны
поршня двигателя или лопастей турбины. Во всех
тепловых двигателях эта разность давлений
достигается за счет повышения температуры
рабочего тела (газа) на сотни или тысячи градусов
по сравнению с температурой окружающей среды.
Такое повышение температуры происходит при
сгорании топлива.
https://www.youtube.com/watch?v=NDt2g7vsNY0

5.

• Пример графика процесса, протекающего в тепловом
двигателе

6. КПД тепловых двигателей

Коэффициентом полезного
действия (КПД) теплового
двигателя называется отношение
полезной работы, совершенной
двигателем, ко всей энергии Q1,
полученной при сгорании топлива
(то есть от нагревателя):
Наибольшим среди тепловых
машин КПД при заданных
температурах нагревателя и
холодильника обладает тепловая
машина, работающая по циклу
Карно. Цикл Карно состоит из
двух адиабат и двух изотерм. КПД
цикла Карно равен
где T1 – температура
нагревателя, T2 – холодильника