Šiluminiai varikliai

1. Šiluminiai varikliai Vilniaus Šeškinės Vidurinė Mokykla Ernestas Čopčic, 9a kl. Mokytoja Rima Kazlauskienė

2. Kažkada žmogus galėjo pasikliauti tik savo raumenų energija. Energijai perduoti, pakeisti sugalvota daug paprasčiausių mechanizmų. Ir palyginti neseniai pradėta plačiai naudoti naftos, anglių, gamtinių dujų energijos atsargas. Išmokus minėtų medžiagų vidinę energiją paversti mechanine, sukurti šiluminiai varikliai.

3. Šiluminiu varikliu vadinama mašina, kurioje vidinė kuro energija paverčiama mechanine.Populiariausi šiluminiai varikliai yra garo mašinos, garo ir dujų turbinos, vidaus degimo varikliai, reaktyvieji varikliai.

4. Iš visų šiluminių variklių labiausiai paplitę vidaus degimo varikliai. Jie veikia naudodami skystą kurą arba degiąsias dujas.

5. PIRMIEJI VIDAUS DEGIMO VARIKLIŲ IŠRADĖJAI • Pirmasis vidaus degimo variklis buvo išrastas 1860 m. prancūzų išradėjo EtjenoLenuaro(1822-1900) • Keturtaktis vidaus degimo varilis buvo išrastas 1876 m. vokiečių inžinieriaus Nikolauso Augusto Oto (1832-1891). • Vidaus degimo variklis be alkūninio veleno (rotorinis) buvo išrastas 1957 m. vokiečio F. Vankelio.

6. Vidaus degimo variklis • Vidaus degimo variklis - variklis, naudojantis energija, išsiskiriančią iš uždarame degimo skyriuje degančio kuro.

7. Vidaus degimo variklio užvedimas • Alkūninis velenas iš pradžių pasukamas starteriu ar rankena. Toliau velenas sukasi iš inercijos. Tris taktus kilnoja stūmoklį, ketvirto takto metu stūmoklis perduoda energiją alkūniniam velenui.

8. Svarbiausios degimo variklio dalys: • cilindras • stūmoklis • švaistiklis • alkūninis velenas • įsiurbimo vožtuvas • žvakė • išmetimo vožtuvas

9. Pirmasis taktas – įsiurbimas. Sukantis velenui, stūmoklis iš viršutinio kraštutinio taško slenka žemyn, dujos cilindre praretėja, atsidaro įsiurbimo vožtuvas ir pro jį į cilindrą patenka degusis kuro ir oro mišinys. Kai stūmoklis pasiekia kraštutinį tašką, įsiurbimo vožtuvas užsidaro. Antrasis taktas – suspaudimas. Toliau sukdamasis alkūninis velenas ima kelti stūmoklį į viršų, ir šis spaudžia degųjį mišinį. Abu vožtuvai yra uždaryti. Kai stūmoklis vėl pasiekia kraštutinį viršutinį tašką, degusis mišinys užsidega (nuo žvakės kibirkšties benzininiuose varikliuose, nuo spaudžiamų dujų įkaitimo dyzeliniuose varikliuose). Trečiasis taktas – darbas (degimas). Mišinys sudega staiga (sprogsta), labai padidėja degant susidariusių dujų slėgis. Jos spaudžia stūmoklį, ir dėl to jis slenka žemyn – atlieka darbą. Leisdamasis stūmoklis priverčia judėti švaistiklį, o šis – alkūninį veleną. Šio takto metu abu vožtuvai yra uždaryti. Ketvirtasis taktas – išmetimas. Stūmoklis nusileidžia iki apatinio kraštutinio taško, atsidaro išmetimo vožtuvas ir pro jį deginiai išmetami iš cilindro lauk, o stūmoklis kyla į viršų. Baigiantis šiam taktui, išmetimo vožtuvas užsidaro. Labiausiai paplitę keturtakčiai degimo varikliai Vidaus degimo variklis (schema ir veikimo principas)

10. NAUDINGUMO KOEFICIENTAS • Naudingumo koeficientas parodo atliktojo naudingojo mechaninio darbo ir suvartotos vidinės kuro energijos santykį. • Vidaus degimo variklių naudingumo koeficientas būna iki 40%-50%.

11. NAUDINGUMO KOEFICIENTAS • Šiluminio variklio naudingumo koeficientas ή=An/Q ·100% • Energijos tvermės dėsnis: Uždaroje sistemoje vykstant bet kokiems reiškiniams, bendras energijos kiekis nekinta

12. Energijos tvermės dėsnis šiluminiuose procesuose • Energijos tvermės dėsnis nusako, kad visas energijos kiekis izoliuotoje fizikinėje sistemoje išlieka pastovus, tačiau energijos formos gali kisti. Plačiau šį dėsnį nusako pirmas termodinamikos dėsnis. Trumpai tariant tai reiškia, kad energija iš niekur neatsiranda ir niekur neišnyksta, o vienos rūšies energija gali virsti arba būti pakeista į kitos rūšies energiją.

13. Garo turbina • Tai tokie varikliai, kuriuose garo potencinė energija pirma paverčiama kinetine, o paskui – mechanine

14. Garo turbina • Garo turbina – šiluminis variklis, turintis sukamąjį darbo ratą. Ji be tarpinių grandžių (stūmoklio, švaistiklio) sukuria sukamąjį judėjimą. Garo turbinų galia siekia net iki 1200 kW. Elektrinėse šios turbinos sujungiamos su elektros srovės generatoriumi. • Yra ir dujų turbinų, kuriose vietoj garo naudojami dujų degimo produktai. Dujų turbinos taip pat įrengiamos šiluminėse elektrinėse, taip pat turbosraigtiniuose lėktuvuose sraigtams sukti

15. Norint suprasti turbinos veikimo principą, būtina žinoti pagrindine tekančio dujų srauto savybę: wdw=-vdp; čia w - srauto greitis m/s; p – slėgis Pa. • Ši lygtis rodo, kad diferencialų dw ir dp ženklai visada yra priešingi, vadinasi, kai dujų slėgis mažėja, jų greitis didėja, ir atvirkščiai

16. EKOLOGINĖS PROBLEMOS • Vidaus degimo varikliai išskiria daug nuodingų medžiagų, kaip suodžiai, siera, bei azoto junginiai, kurie sukelia rūgštinius lietus, šiltnamio reiškinį ir ardo ozono sluoksnį. Norint išvengti šių problemų, automobiliuose įrengiami išmetamųjų dujų katalizatoriai.

17. Augančios kuro kainos, nauji griežtesni taršos įstatymai, bei išmetamųjų dujų taršos apribojimai verčia kurti automobilius varomus alternatyviu kuru. Jau dabar yra gaminami hibridiniai, elektriniai ir vandeniliu varomi automobiliai EKOLOGINĖS PROBLEMOS

18. Kad automobiliai mažiau terštų reikia tobulinti vidaus degimo variklių konstrukciją Išvada