ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Схема расширительной машины теплового двигателя из "Основы теории тепловых процессов и машин Часть 2 Издание 3 " В современных условиях реализовать в тепловом двигателе идеальный цикл Карно не представляется возможным. Это обусловлено рядом условий протекания цикла, выполнить которые с технической точки зрения почти невозможно. [c.109] В реальных условиях такое протекание цикла обеспечить невозможно. [c.109] Вместе с тем, нет таких источников и приемников тепловой энергии, которые в процессе обмена энергией с рабочим телом поддерживали бы свою температуру постоянной, т. е. были бы термостатами. [c.109] По этой причине учеными и инженерами были обоснованы циклы, которые обладают максимально возможной эффективностью преобразования энергии из тепловой формы в механическую форму. При их обосновании допущена некоторая идеализация, что облегчает получение результатов на количественном и качественном уровне. Идеализированные циклы тоже трудно реализовать в тепловых двигателях, но они наиболее близки к реальным циклам. Описание и изучение действительных циклов базируется на свойствах идеализированных циклов. [c.109] Чтобы тепловой двигатель периодически (циклически) преобразовывал энергию из тепловой в механическую форму, необходимо периодически возвращать рабочее тело в исходное состояние. Это делается с помощью расширительной машины и приемника энергии в тепловой форме (холодильника). [c.109] Таким образом, процессы подвода и отвода энергии от рабочего тела, а также перемещение поршня расширительной машины должны быть взаимно согласованы. Энергия в поршне не накапливается, поэтому саг мостоятельно поршень не может возвратить рабочее тело в исходное состояние. Для сжатия рабочего тела поршень должен обладать запасом энергии в механической форме. Эту энергию он может получить от других тел окружающей среды. Для этого ему необходимо взаимодействовать с этими телами в механической форме. При расширении рабочего тела энергия в механической форме отводится от него в окружающую среду через поршень и накапливается внешними телами. Например, поршень может поднять груз, растянуть пружину, что приведет к увеличению потенциальной энергии этих тел. Поршень также может вращать тела окружающей среды, что приведет к увеличению кинетической энергии этих тел. Следовательно, поршень расширительной машины должен быть связан с телами окружающей среды, способными накапливать энергию в механической форме, и в необходимый момент отдавать ее обратно поршню, а через него — рабочему телу. Вариант такого двигателя показан на рис. 9.1. [c.110] Энергия в тепловой форме передается от нагревателя к рабочему телу. Внутренняя энергия рабочего тела увеличивается, поэтому увеличиваются его температура и давление. Так как давление рабочего тела увеличивает ся, сила, приложенная к поршню со стороны рабочего тела, тоже увеличивается. Когда сила, приложенная к поршню со стороны рабочего тела, превысит силу, приложенную к поршню, то со стороны груза, поршень будет перемещаться вправо, поднимая груз вверх. Потенциальная энергия груза увеличится, а внутренняя энергия рабочего тела уменьшится. [c.110] После поднятия груза подвод энергии в тепловой форме к рабочему телу прекращают и приводят его в контакт с холодильником, в результате чего внутренняя энергия рабочего тела уменьшится. Это, в свою очередь, вызовет уменьшение его давления и температуры. Из-за уменьшения давления уменьшается сила, действующая на поршень со стороны рабочего тела. Энергия в механической форме от груза передается поршню, а от него к рабочему телу. Поршень перемещается влево, сжимая рабочее тело. В некоторый момент времени прекращают контакт между рабочим телом и холодильником. Рабочее тело сжимается под действием силы, приложенной к нему со стороны поршня. Однако для сжатия рабочего тела затрачивается меньше энергии в механической форме, чем получено в процессе расширения. Часть энергии в механической форме может быть отведена от блока и использована для производственных или других нужд. [c.110] Представленная на рис. 9.1 схема теплового двигателя не является совершенной, поэтому практического применения не получила. Основной ее недостаток — колебательное движение груза и блока. Возвратно-поступательное движение поршня обуславливает возвратно-поступательное движение груза. [c.110] Возвратно-поступательное движение является прерывистым движением, что обуславливает возникновение значительных сил инерции в промежуточных элементах привода. Это движение является неравномерным. [c.110] Более универсальным видом движения является вращательное движение. Промежуточные элементы тепловой машины не нагружаются значительными силами инерции. Вращательное движение в необходимых случаях может быть преобразовано в возвратно-поступательное движение. [c.111] В процессе развития технической мысли были созданы механизмы, преобразующие возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение выходного элемента расширительной машины. В настоящее время такие преобразователи движения называют кривошипно-шатунными механюмами. [c.111] Вариант теплового двигателя, расширительная машина которого содержит кривошипно-шатунный механизм, показан на рис. 9.2. [c.111] Большая часть энергии в механической форме отбирается от маховика для производственных нужд, а меньшая часть энергии возвращается обратно рабочему телу. [c.112] Вернуться к основной статье