Тепловий двигун

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Турбовентиляторний авіаційний двигун
Сучасний автомобільний двигун

Теплови́й двигу́н (англ. heat engine) — теплова машина для перетворення теплової енергії в механічну роботу. Для виконання двигуном роботи необхідно створити різницю тисків між обома сторонами поршня двигуна чи лопатей турбіни. Процеси, що відбуваються при роботі теплового двигуна описуються законами термодинаміки.

Принцип роботи теплового двигуна[ред.ред. код]

Принцип роботи теплового двигуна

Для роботи двигуна обов'язковою є наявність палива. Тепловий двигун може бути реалізованим за наявності нагрівника і холодильника. Основним елементом теплового двигуна є робоче тіло, яке зазвичай є газоподібним. Енергія, яка виділяється під час згорання палива, через теплообмін передається робочому тілу. Робоче тіло при своєму розширенні виконує роботу проти зовнішніх сил і приводить у рух механізм. Для того щоб двигун працював циклічно, робоче тіло стискається, віддаючи теплоту холодильнику (навколишньому середовищу).

Робоче тіло двигуна дістає кількість теплоти Q_1 від нагрівника, виконує роботу А над зовнішніми тілами і передає кількість теплоти Q_2 холодильнику. Робота, яку виконує двигун, дорівнює:

 A = \left|Q_1\right| - \left|Q_2\right| .

Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна розраховується як відношення роботи, яку виконує двигун, до кількості теплоти, отриманої від нагрівника:

 \eta = \frac{\left|Q_1\right| - \left|Q_2\right|}{\left|Q_1\right|} = 1 - \frac{\left|Q_2\right|}{\left|Q_1\right|}

Частина теплоти при передаванні неминуче втрачається, тому ККД двигуна завжди є меншим за 1. Максимально можливий ККД має Цикл Карно. ККД двигуна Карно залежить лише від абсолютних температур нагрівника( T_1 ) та холодильника( T_2 ):

 \eta_K = {T_1 - T_2 \over T_1} = 1 - {T_2\over T_1}

Цикли теплових двигунів[ред.ред. код]

Цикл теплового двигуна є одним з видів термодинамічних циклів за яких відбувається перетворення тепла, що підводиться у механічну роботу. Найвідомішими з таких циклів є:

  1. Цикл Отто
  2. Цикл Дизеля
  3. Цикл Стирлінга
  4. Цикл Карно
  5. Цикл Ленуара

Типи теплових двигунів[ред.ред. код]

Паровий двигун

Можуть бути різні механізми перетворення теплової енергії у енергію механічну. Виділяють поршневі, турбінні двигуни. У поршневому двигуні відбувається розширення газу, що тисне на поршень, змушуючи його переміщатися. У турбодвигуні розширення газу діє на лопатки колеса турбіни, спричиняючи його обертання. Прикладами поршневих двигунів є парові машини і двигуни внутрішнього згорання (карбюраторні і дизельні). Турбіни двигунів бувають газові (наприклад, в авіаційних турбореактивних двигунах) і парові.

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • Швець І. Т. , Кіраковський Н. Ф. Загальна теплотехніка та теплові двигуни. — К.: Вища школа, 1977. — 269 с.
  • Теплотехніка: Підручник / О. Ф. Буляндра, Б. Х. Драганов, В. Г. Федорів і ін.- К.Вища школа., 1998. — 334с. — ISBN 5-11-004753-7
  • Теплотехніка: підручник для студ. вищих техн. навч. закл. / Б. Х. Драганов [та ін.]; За ред. Б. Х. Драганова. — К. : ІНКОС, 2005. — 504 с. — ISBN 966-8347-23-4
  • Корець, М. С. Машинознавство: Основи гідравлики та теплотехніки. Гідравл.машини та теплові двигуни: навч.посіб.для студ. / М. С. Корець. — К: Знання України, 2001. — 448 с. — ISBN 966-618-153-3

Посилання[ред.ред. код]