Principiul de funcționare a motoarelor termice. Coeficientul de performanță (COP) al motoarelor termice

Motor termic - un dispozitiv care transformă energia internă a combustibilului ars în energie mecanică. Tipuri de motoare termice : 1) motoare combustie interna: a) motorina, b) carburator; 2) mașini cu abur; 3) turbine: a) gaz, b) abur.

Toate motoarele termice numite au design diferit ci constau din trei părți principale : încălzitor, lichid de lucru și frigider. Încălzitor asigură fluxul de căldură în motor. Corpul de lucru transformă o parte din căldura primită în munca mecanica. Frigider elimină o parte din căldură din fluidul de lucru.

T 1- temperatura încălzitorului;

T 2– Temperatura frigiderului;

Î 1- căldură primită

de la încălzitor;

Î 2- căldura dată

frigider;

A "- munca efectuată

motor.

Munca oricărui motor termic constă din procese ciclice repetitive – cicluri. Ciclu - aceasta este o astfel de secvență de procese termodinamice, în urma căreia sistemul revine la starea inițială.

Coeficient acțiune utilă(Eficienţă) un motor termic este raportul dintre munca efectuată de motor și cantitatea de căldură primită de la încălzitor: .

Inginerul francez Sadi Carnot a luat în considerare motor termic ideal cu gaz ideal ca fluid de lucru. El a găsit ciclul ideal optim al unui motor termic, constând din două procese reversibile izoterme și două adiabatice - Ciclul Carnot ... Eficiența unei astfel de mașini de încălzire cu un încălzitor la o temperatură și un frigider la o temperatură: ... Indiferent de proiectare, de alegerea fluidului de lucru și de tipul de procese într-un motor termic, randamentul acestuia nu poate fi mai mare decât randamentul unui motor termic care funcționează conform ciclului Carnot și având aceleași temperaturi ale încălzitorului și frigiderului ca această căldură. motor.

Eficiența motoarelor termice este scăzută; prin urmare, cea mai importantă sarcină tehnică este creșterea acesteia. Motoarele termice au două dezavantaj semnificativ... În primul rând, majoritatea motoarelor termice folosesc combustibil fosil, a cărui extragere epuizează rapid resursele planetei. În al doilea rând, ca urmare a arderii combustibilului în mediu inconjurator o cantitate imensă de Substanțe dăunătoare, care creează probleme semnificative de mediu.

Cu studiul problemei de eficienta maxima descoperirea motoarelor termice în 1850 de către fizicianul german R. Clasius a doua lege a termodinamicii : un astfel de proces este imposibil în care căldura să treacă spontan de la corpurile mai reci la corpurile mai fierbinți.

Mărimile fizice și unitățile lor de măsură:

Valoarea numelui	Desemnare	Unitate de măsură	Formulă
Greutatea moleculară relativă	Domnul(uh eh)	cantitate adimensională
Masa unei molecule (atom)	m 0	Kg
Greutate	m	Kg
Masă molară	M
Cantitate de substanță	ν (nud)	cârtiță(mol)	;
Număr de particule	N(ro)	cantitate adimensională
Presiune	p(pe)	Pa(pascal)
Concentraţie	n(ro)
Volum	V(ve)
Energia cinetică medie mișcare de translație molecule		J(joule)
temperatura Celsius	t	°C
Temperatura Kelvin	T	LA(kelvin)
Viteza pătrată medie a moleculelor
Tensiune de suprafata	σ (sigma)
Umiditate absolută	ρ (ro)
Umiditate relativă	φ (fi)	%
Energie interna	U(y)	J(joule)
Muncă	A(A)	J(joule)
Cantitatea de căldură	Q(NS)	J(joule)

Se numesc mașini în care energia internă a combustibilului este transformată în mecanică motoare termice. Acestea includ: motoare cu ardere internă, turbine cu abur și gaz, motoare cu reactie... Să aflăm ce condiții sunt necesare pentru ca energia internă a combustibilului să fie convertită în energie mecanică a arborelui de lucru al motorului într-un motor termic.

O substanță care funcționează într-un motor termic se numește corp de lucru. V motoare cu aburi acesta este abur, iar într-un motor cu ardere internă, un motor cu reacție și o turbină cu gaz, este gaz. După cum arată teoria motoarelor termice, asta corp de lucru lucrări efectuate în mod continuu în ele, este necesar să aveți un încălzitor și un frigider în motor. Se numește un dispozitiv în care fluidul de lucru este încălzit de energia combustibilului încălzitor(cazan de abur, butelie). Se numește un dispozitiv în care fluidul de lucru este răcit după terminarea lucrării frigider(atmosfera, condensator in care aburul evacuat este racit de apa curenta si transformat in apa).

Să facem următorul experiment (fig. 30). Luați un tub în formă de U umplut cu apă. Un cot al tubului este conectat la un receptor de căldură (în care se află fluidul de lucru - gaz), în celălalt cot există un plutitor A. Alternativ, receptorul de căldură va fi încălzit cu o lampă cu alcool și coborât în ​​apă rece. . Lampa cu spirt joacă rolul unui încălzitor de fluid de lucru, apă rece- rolul frigiderului. Lucrarea unui astfel de model de motor termic este un proces repetitiv - ridicarea și coborârea apei împreună cu plutitorul. Se întâmplă astfel: fluidul de lucru (gazul), care se încălzește în încălzitor și se extinde, face munca de ridicare a apei cu un plutitor; pentru ca fluidul de lucru să facă din nou treaba, se răcește în frigider și apoi se încălzește din nou. În timp ce acest proces se va repeta, modelul unui astfel de motor va funcționa.

Motorul termic funcționează continuu. Acest lucru se întâmplă deoarece în el procesele care au loc cu fluidul de lucru sunt repetate periodic: se încălzește, se dilată, efectuează lucrări, se răcește, se încălzește din nou etc. (Urmați acest lucru în funcționarea unui motor cu ardere internă. pentru ca motorul termic să funcționeze, este necesar să existe: un încălzitor, un fluid de lucru și un frigider.

Pentru procesele care se repetă periodic s-a descoperit o lege conform căreia este imposibil să se efectueze un astfel de proces care se repetă periodic, al cărui singur și final rezultat ar fi conversia completă a cantității de căldură primite de la încălzitor în lucru.În ceea ce privește un motor termic, aceasta înseamnă: cantitatea de căldură primită de fluidul de lucru de la încălzitor nu poate fi utilizată pe deplin pentru a efectua lucrări, deoarece procesul de transformare completă a energiei interne a mișcării aleatorii a unui număr mare de molecule. în energia mecanică a mișcării corpului (pistonul motorului, rotorul turbinei).

Pentru ca fluidul de lucru să lucreze din nou și din nou în motoarele termice reale, porțiunea uzată a fluidului de lucru este îndepărtată din motor în frigider, adică în atmosferă sau într-un condensator pentru încălzirea apei sau pentru încălzire (Fig. 31). În același timp, pentru a efectua cât mai puține lucrări de îndepărtare, temperatura și presiunea din frigider sunt întotdeauna mai scăzute decât în ​​camera de lucru a motorului. Datorită diferenței dintre munca aburului și munca de îndepărtare, motorul face o muncă utilă. Din punct de vedere energetic, procesul care are loc în motoarele termice este următorul (Fig. 32): fluidul de lucru primește cantitatea de căldură de la încălzitor Q n din care o parte dă la frigider Q x, iar pe cheltuiala părții rămase, el face munca A = Q n - Q x.

Motoarele termice sunt utilizate pe scară largă. Motoare cu carburator, de exemplu, folosit în mașini, motociclete; diesel - în tractoare, mașini capacitate mare de transport, locomotive diesel, nave cu motor, nave maritime; turbine cu abur- la centrale electrice; turbine cu gaz- în centrale electrice, locomotivele cu turbine cu gaz, în furnalele pentru antrenarea suflantelor, fac parte dintr-unul din tipurile de motoare cu reacție; motoare cu reacție - în aviație, în rachete.

Galina Denisenko 06.02.2016 11:31

Dacă gm este căldura transferată de încălzitorul motorului termic, atunci munca va fi calculată ca DIFERENTĂ și nu SUMA a gm și Q a răcitorului. Vă rugăm să verificați răspunsul corect și să înlocuiți „4” cu „3”. Vă mulțumesc, cu cele mai bune salutări, Denisenko G.B. Profesor de fizică.

Anton

Starea problemei este incorectă. Este indicat că, prin urmare, trebuie adăugat.

oaspetele 03.03.2016 19:29

O zi buna!

Consider că starea acestei probleme este incorectă din următoarele motive.

În starea problemei se spune că „corpul de lucru al mașinii a fost transferat

frigider cantitatea de căldură Qhol< 0". Но если Qхол - это

cantitatea de căldură transferată din fluidul de lucru la frigider, apoi semnul

Qcold> 0 - înseamnă direcția fluxului de căldură - de la frigider la

încălzitorul și semnul (ca în enunțul problemei) Qhol< 0 - означает, что

fluxul de căldură este direcționat de la frigider către încălzitor (!), care

contrazice legea a doua (începutul) a termodinamicii!

În mod tradițional, Qhol este cantitatea de căldură transferată de fluidul de lucru

frigider, este o valoare mai mare decât zero (pozitiv), care

reflectă conformitatea cu legile termodinamicii.

Formula pentru eficienta motor termic sub forma n = (Q1 + Q2) / Q1 (cu semnul

„+” între Q1 și Q2) sunt conținute în unele tutoriale și referințe

literatură, dar în acest caz se crede că Q1 este cantitatea de căldură,

primit de fluidul de lucru de la încălzitor, iar Q2 este cantitatea

căldura PRIMITĂ de fluidul de lucru din frigider, în timp ce Q2< 0 ,

si asta inseamna ca fluidul de lucru transfera in frigider cantitatea

căldură -Q2 (cu semnul minus). Vezi, de exemplu: Yavorsky B.M. și

Detlaf A.A. Manual de fizică: Ed. a II-a, Rev. - M., Acasă

ediţia de literatură fizică şi matematică, 1985, - p. 119, paragraful 7.

Având în vedere cele de mai sus, consider că starea acestei probleme și soluționarea ei

ar trebui revizuită (corectată) în consecință.

Pe de altă parte, producția în sine

cu alegerea formulelor „corecte” este o prostie, chiar dacă semnul din inegalitate este corectat.

Cu respect, Ershov Alexander Petrovici, doc. fizic-mat. Sci., profesor, șef al Laboratorului de fizică a exploziilor

Institutul de Hidrodinamică. M.A. Lavrentieva

Filiala siberiană a Academiei Ruse de Științe

http://www.hydro.nsc.ru/structure/persons/index.php?id=68

oaspetele 05.03.2016 16:41

Draga editorule! Există o regulă în termodinamică: dacă cantitatea de căldură degajată de corp este luată ca Q, atunci Q> 0 înseamnă că fluxul de căldură este direcționat de la corp către un alt corp (corp) (corpul pierde căldură în cantitate din Q) și Q<0 при этом означает, что поток тепла направлен к телу (тело получает тепло в количестве |Q|). Поэтому, условие Qхол<0 означает, что рабочее тело фактически не передало, а получило от холодильника количество теплоты |Qхол|, а это - абсурд. Пожалуйста, верно расставляйте акценты в оценке данного обстоятельства: это не просто некорректность условия задачи, а явная ошибка составителей данной задачи, показывающая их достаточно низкий уровень. Всего Вам доброго и успехов в Ваших начинаниях.

1.Mașini de încălzire.

- un dispozitiv care transformă căldura în lucru mecanic (motor termic) sau lucrul mecanic în căldură (frigider). Transformarea se realizează prin schimbarea energiei interne a fluidului de lucru - în practică, de obicei lichid sau gaz.

Pe scurt, motoare termice transforma caldura in munca sau, dimpotriva, munca in caldura.

Exemple de motoare termice: Motor cu ardere internă (ICE) a) motor cu carburator b) motor diesel c) motor cu reacție Turbine cu abur și gaz.

1.1. Istoria creării motoarelor termice.

Mulți cred că istoria motoarelor cu abur nu a început până la sfârșitul secolului al XVII-lea în Anglia. Dar acest lucru nu este în întregime adevărat.

În secolul I î.Hr., unul dintre marii oameni de știință ai Greciei antice, Heron din Alexandria, a scris tratatul „Pneumatică”. A descris mașini care foloseau energie termică. Cele mai interesante pentru noi au fost două motoare termice.

Eolipil - o minge „Eola”, rotită în jurul axei sale sub acțiunea aburului care iese din ea. De fapt a fostprototipul viitoarelor turbine cu abur.

Un alt dispozitiv remarcabil al Eroului Alexandriei a fost acționarea ușilor templului, care se deschideau sub acțiunea focului aprins pe altar. Cu o analiză detaliată a acestui sistem complex de mecanisme, putem vedeaprima pompă de abur.

Toate motoarele termice create de Hero of Alexandria au fost folosite doar ca jucării. Nu erau solicitați în acel moment.

Adevărata istorie a motoarelor cu abur începe abia în secolul al XVII-lea. Unul dintre primii care a creatprototipul de funcționare al unui motor cu abur, a fost Denis Papin. Motorul cu abur al lui Papen era de fapt doar o schiță, un model. Nu a reușit niciodată să creeze un adevărat motor cu abur care să poată fi folosit în producție. 1680 - A inventat cazanul cu abur în 1681. - L-a echipat cu o supapă de siguranță 1690. - El a fost primul care a folosit abur pentru a ridica pistonul și a descris ciclul termodinamic închis al unui motor cu abur. 1707 - A oferit o descriere a motorului său. Dar lucrările lui nu au fost uitate de milenii ca lucrările lui Heron. Toate ideile lui au fost aplicate în următoarea generație de motoare cu abur.

Dacă este foarte greu de stabilit cine a fost primul din istoria tehnologiei care a creat un motor cu abur, atunci se știe cu siguranță cine a brevetat și aplicat în practică motorul cu abur. În 1698, englezul Thomas Severi l-a înregistrat pe primulbrevet pentru un dispozitiv „pentru ridicarea apei și pentru obținerea mișcării tuturor tipurilor de producție folosind forța motrice a focului...”... După cum puteți vedea, descrierea brevetului este foarte vagă. De fapt, el a creat prima pompă de abur. Singurul lucru pe care îl putea face era să ridice apa. În același timp, eficiența pompei era extrem de scăzută, iar consumul de cărbune era pur și simplu enorm. Prin urmare, pompa a fost folosită în principal în minele de cărbune. Au pompat apa subterană.

În 1712, lumea a văzut mașină cu aburi Thomas Newcomen. Motorul cu abur al lui Newcomen încorporează cele mai bune idei de la motorul cu abur a lui Papen și pompa de abur a lui Severi. În ea, un cilindru de abur cu piston a fost folosit pentru a efectua mișcarea, ca în motorul cu abur Papen. In acest caz, aburul se obtinea separat, intr-un cazan de abur, ca la pompa de abur Severi.

În ciuda unei descoperiri majore în crearea motoarelor cu abur, mașina Newcomen și-a primit distribuția principală doar ca motor pentru pompele de apă. Principalele dezavantaje ale motorului cu abur Newcomen au fost dimensiunea sa enormă și consumul mare de cărbune. Încercările de a-l folosi pentru a conduce vapoarele cu aburi au fost fără succes.

De peste 50 de ani, motorul cu abur al lui Newcomen a rămas neschimbat. În 1763, lui James Watt, mecanic la Universitatea din Glasgow, i s-a propus să repare motorul cu abur al lui Newcomen. În procesul de lucru cu mașina lui Newcomen, Watt ajunge la concluzia că ar fi bine să o îmbunătățim.

În primul rând, Watt decide să mențină cilindrul de abur fierbinte în orice moment. Acest lucru va reduce consumul de cărbune. Pentru a face acest lucru, el creează un condensator pentru a răci aburul. Următorul lucru pe care îl face este să schimbe modul în care funcționează cilindrul de abur. Dacă în motorul cu abur Newcomen mașina și-a efectuat cursa de lucru sub influența presiunii atmosferice, atunci în motorul cu abur Watt, pistonul și-a efectuat cursa de lucru sub acțiunea presiunii aburului. Acest lucru a făcut posibilă creșterea presiunii în cilindru și reducerea dimensiunii motorului cu abur.

În 1773, Watt își construiește primulfuncţionarea motorului cu abur... Și în 1774, împreună cu industriașul Matthew Bolton, Watt a deschis o companie pentru producția de motoare cu abur. Din 1775 până în 1785 - 56 de mașini cu abur au fost construite de firma Watt. Din 1785 până în 1795 - 144 de astfel de mașini au fost deja livrate de aceeași companie.Lucrurile mergeau bine și Bolton îi cere lui Watt să creeze o mașină cu abur pentru noua lui laminor de tablă.

În 1884, Watt creează primulmașină universală cu abur.Scopul său principal este de a conduce mașini-unelte industriale. Din acest moment, mașina cu abur nu mai este legată de minele de cărbune. Încep să-l folosească în fabrici, să îl instaleze pe vapori și să creeze trenuri.

Motorul cu abur al lui Watt a fost cel care a făcut o descoperire tehnologică în tehnologie. Ea a deschis o nouă eră în istoria tehnologiei - era motoarelor cu abur.

Prima mașină cu abur 1770... Jean Cugno - inginer francez, a construit primul cărucior autopropulsat, conceput pentru a muta piesele de artilerie

"Frate mai mic" - locomotiva cu abur 1803 - Inventatorul englez Richard Trevithick a proiectat prima locomotivă cu abur. După 5 ani, Trevithick a construit o nouă locomotivă cu abur. a dezvoltat o viteză de până la 30 km/h. În 1816, fără sprijin, Trevithick a dat faliment și a plecat în America de Sud

Rolul decisiv al anilor 1781-1848. - Designer și inventator englez George Stephenson 1814. - A început să construiască locomotive cu abur. 1823 El a fondat prima fabrică de locomotive cu abur din lume în 1829. Locomotiva cu abur Raketa de la Stephenson a ocupat primul loc în competiția pentru cele mai bune locomotive. Puterea sa era de 13 CP, iar viteza era de 47 km/h.

Motor cu ardere internă 1860- Mecanicul francez Lenoir a inventat motorul cu ardere internă în 1878. - Inventatorul german Otto a proiectat un motor cu ardere internă în patru timpi. 1825 - Inventatorul german Daimler a creat un motor cu combustie internă pe benzină În același timp, motorul pe benzină a fost dezvoltat de Kostovich în Rusia.

Dispozitiv special. Carburator.Inginerul german Rudolf Diesel a proiectat un motor cu ardere internă în care nu era comprimat un amestec combustibil, ci aer. Acestea sunt cele mai economice motoare termice 1) funcționează cu tipuri ieftine de combustibil 2) au o eficiență de 31-44% la 29 septembrie 1913. S-a îmbarcat într-un vapor cu aburi îndreptat spre Londra. A doua zi dimineață nu l-au găsit în cabină. Se crede că s-a sinucis aruncându-se noaptea în apele Canalului Mânecii.

1.2. Principiul de funcționare al motorului termic.

Motoarele termice pot fi aranjate în diferite moduri, dar în orice motor termic trebuie să existe o substanță sau un corp de lucru care efectuează lucrări mecanice în partea de lucru a mașinii, un încălzitor, unde substanța de lucru primește energie și un frigider care elimină căldura. din corpul de lucru.

Mediul de lucru poate fi abur sau gaz.

1.3. Tipuri de motoare termice.

Motoarele termice sunt de două tipuri - în funcție de direcția proceselor care au loc în ele:
1. Motoare termicetransformă căldura provenită dintr-o sursă externă în lucru mecanic.

Utilaje frigorificetransferă căldură de la un corp mai puțin încălzit la unul mai încălzit datorită lucrului mecanic al unei surse externe.

Să luăm în considerare aceste tipuri de motoare termice mai detaliat.

1.3.1. Motoare termice.

Știm că a lucra asupra unui corp este una dintre modalitățile de a-i schimba energia internă: munca perfectă, așa cum ar fi, se dizolvă în corp, transformându-se în energia mișcării haotice și a interacțiunii particulelor sale.

Un motor termic este un dispozitiv care, dimpotrivă, extrage muncă utilă din energia internă „haotică” a corpului. Invenția motorului termic a schimbat cu adevărat fața civilizației umane.

O diagramă schematică a unui motor termic poate fi reprezentată după cum urmează:

Să vedem ce înseamnă elementele acestei diagrame.

Corpul de lucru motorul este pe gaz. Se extinde, mișcă pistonul și astfel efectuează lucrări mecanice utile.

Dar pentru a forța gazul să se extindă, depășind forțele externe, este necesar să îl încălziți la o temperatură care este semnificativ mai mare decât temperatura ambiantă. Pentru aceasta, gazul este adus în contact cu un încălzitor - combustibil care arde.

În procesul de ardere a combustibilului, se eliberează energie semnificativă, din care o parte este folosită pentru încălzirea gazului. Gazul primește cantitatea de căldură Qн de la încălzitor ... Din cauza acestei călduri motorul face o muncă utilă. A .

Toate acestea sunt clare, dar ce este un frigider și de ce este nevoie de el?

Cu o singură expansiune de gaz, putem folosi căldura primită cât mai eficient posibil și o putem transforma în întregime în lucru. Pentru a face acest lucru, trebuie să extindeți gazul izotermic: prima lege a termodinamicii, după cum știm, ne oferă în acest caz A = Qn.

Dar nimeni nu are nevoie de o expansiune unică. Motorul trebuie să funcționeze ciclic, oferind repetabilitate periodică a mișcărilor pistonului. Prin urmare, la sfârșitul expansiunii, gazul trebuie comprimat, readucendu-l la starea inițială.

În procesul de expansiune, gazul face o lucrare utilă A1. În procesul de comprimare, se efectuează un lucru pozitiv A2 asupra gazului (Și gazul însuși face un lucru negativ A2). În cele din urmă muncă utilă gaz pe ciclu A = A1-A2.

Desigur, trebuie să existe A> 0 sau A2<А1 (иначе никакого смысла в двигателе нет). Сжимая газ, мы должны совершить меньшую работу, чем совершил газ при расширении.

Cum se poate realiza acest lucru? Răspuns: Comprimați gazul la presiuni mai mici decât în ​​timpul expansiunii. Cu alte cuvinte, pe diagrama pV, procesul de compresie trebuie să coboare sub procesul de expansiune, adică ciclul trebuie parcurs în sensul acelor de ceasornic.

De exemplu, în ciclul din figură, munca gazului în timpul expansiunii este egală cu aria trapezului curbat V11a2V2. În mod similar, munca de compresie a gazului este egală cu aria trapezului curbat V11b2V2 cu semnul minus. Ca urmare, munca A a gazului pe ciclu se dovedește a fi pozitivă și egală cu aria ciclului 1a2b1.

Bine, dar cum faci ca gazul să revină la starea inițială de-a lungul unei curbe inferioare, de ex. e. Prin state cu diviziuni mai mici? Amintiți-vă că pentru un anumit volum, cu cât temperatura este mai mică, cu atât presiunea gazului este mai mică. În consecință, atunci când este comprimat, gazul trebuie să treacă prin stări cu temperaturi mai scăzute.

Exact pentru asta este un frigider: to misto gaz în proces de comprimare. Frigiderul poate fi atmosfera (pentru motoarele cu ardere internă) sau apă curentă de răcire (pentru turbinele cu abur).

Când este răcit, gazul degajă o anumită cantitate de căldură Q2 către frigider. Cantitatea totală de căldură primită de gaz pe ciclu devine egală cu Q1-Q2. Conform primei legi a termodinamicii:
Q 1- Q 2 = A + deltaU,

unde deltaU este modificarea energiei interne a gazului pe ciclu. Este egal cu zero deltaU = 0, deoarece gazul a revenit la starea inițială (și energia internă, după cum ne amintim, este functie de stat). Ca rezultat, lucrul cu gaz pe ciclu este egal cu:
A = Q 1- Q 2.

După cum puteți vedea, A

Un indicator al eficienței conversiei energiei combustibilului de ardere în lucru mecanic este eficiența motorului termic.

Eficiența motorului termicEste raportul dintre lucrul mecanic A și cantitatea de căldură Q1 furnizată de încălzitor.

Eficiența unui motor termic, după cum putem vedea, este întotdeauna mai mică decât unitatea. De exemplu, randamentul turbinelor cu abur este de aproximativ 25%, iar randamentul motorului cu ardere interna este de aproximativ 40%.

1.3.2. Utilaje frigorifice.

Experiența de zi cu zi și experimentele fizice ne spun că în procesul de schimb de căldură, căldura este transferată de la un corp mai încălzit la unul mai puțin încălzit, dar nu invers. Nu s-au observat niciodată procese în care, datorită schimbului de căldură, energia să treacă spontan de la un corp rece la unul fierbinte, în urma cărora corpul rece s-ar răci și mai mult, iar corpul fierbinte s-ar încălzi și mai mult.

Cuvântul cheie aici este „spontan”. Dacă utilizați o sursă externă de energie, atunci este foarte posibil să efectuați procesul de transfer de căldură de la un corp rece la unul fierbinte. Asta fac mașinile frigorifice.

În comparație cu un motor termic, procesele dintr-o mașină frigorifică au direcția opusă. (Fig. 86).

Corpul de lucru mașină frigorifică se mai numește agent frigorific (în instalațiile frigorifice reale, agentul frigorific este o soluție volatilă cu punct de fierbere scăzut, care preia căldură în timpul evaporării și o restituie în timpul condensului). Pentru simplitate, îl vom considera un gaz care absoarbe căldură în timpul expansiunii și se degajă în timpul compresiei.

Frigider (T2) într-o mașină frigorifică este un corp din care este îndepărtată căldura. Frigiderul transferă cantitatea de căldură Q2 fluidului de lucru (gaz), în urma căruia gazul se extinde.

În timpul compresiei, gazul degajă căldură Q1 unui corp mai încălzit - un încălzitor (T1). Pentru ca un astfel de transfer de căldură să aibă loc, gazul trebuie să fie comprimat la temperaturi mai mari decât a fost în timpul expansiunii. Acest lucru este posibil numai datorită muncii A efectuate de o sursă externă (de exemplu, un motor electric) (în instalațiile frigorifice reale, motorul electric creează o presiune scăzută în evaporator, în urma căreia agentul frigorific fierbe și ia căldură ; dimpotrivă, motorul electric creează o presiune mare în condensator, sub care agentul frigorific condensează și degajă căldură). Prin urmare, cantitatea de căldură transferată către încălzitor se dovedește a fi mai mare decât cantitatea de căldură preluată de la frigider, doar cu valoarea A.

Q 1 = Q 2 + A.

Astfel, pe diagrama pV, merge ciclul de funcționare al mașinii frigorifice în sens invers acelor de ceasornic... Zona ciclului este munca A efectuată de o sursă externă,

Scopul principal al unei mașini de refrigerare este de a răci un anumit rezervor (de exemplu, un congelator). În acest caz, acest rezervor joacă rolul unui frigider, iar mediul înconjurător servește ca un încălzitor - căldura îndepărtată din rezervor este disipată în el.

Indicatorul eficienței mașinii frigorifice este coeficient de refrigerareegal cu raportul dintre căldura eliminată din frigider și activitatea unei surse externe:

A = Q 2 / A

Coeficientul frigorific poate fi mai mare de unul. În frigiderele reale, este nevoie de valori de la aproximativ 1 la 3.

Există o altă aplicație interesantă: un răcitor poate acționa ca o pompă de căldură. Apoi scopul său este de a încălzi un anumit rezervor (de exemplu, încălzirea unei încăperi) datorită căldurii îndepărtate din mediu. În acest caz, acest rezervor va fi încălzitorul, iar mediul va fi frigiderul.

Un indicator al eficienței pompei de căldură este coeficient de incalzireegal cu raportul dintre cantitatea de căldură transferată la rezervorul încălzit și activitatea unei surse externe.

Valorile coeficientului de încălzire ale pompelor de căldură reale sunt de obicei în intervalul de la 3 la 5.

1.4. Motor termic Carnot.

Cele mai importante caracteristici ale unui motor termic sunt cele mai ridicate și cele mai scăzute valori ale temperaturii fluidului de lucru în timpul ciclului. Aceste valori sunt denumite în consecințătemperatura încălzitoruluiși temperatura frigiderului.

Am văzut că eficiența unui motor termic este strict mai mică decât unitatea. Apare o întrebare firească: care este cea mai mare eficiență posibilă a unui motor termic cu valori fixe ale temperaturii încălzitorului T1 și ale temperaturii frigiderului T2?

Să fie, de exemplu, temperatura maximă a corpului a unui motor de lucru este de 1000 K, iar cea minimă este de 300 K. Care este limita teoretică a eficienței unui astfel de motor?

Răspunsul la această întrebare a fost dat de fizicianul și inginerul francez Sadi Carnot în 1824. El a inventat și a cercetat un minunat motor termic cu un gaz ideal ca fluid de lucru. Această mașină funcționează conform ciclului Carnot. format din două izoterme și două adiabate.

Luați în considerare o buclă înainte Mașina Carnot merge în sensul acelor de ceasornic. În acest caz, mașina funcționează ca un motor termic.

Izotermă 1-2. În secțiunea 1-2, gazul este adus în contact termic cu încălzitorul de temperatură T1 și se extinde izotermic. Cantitatea de căldură Q1 provine de la încălzitor și este complet convertită în lucru în această secțiune: A12 = Q1.

Adibat 2-3. Pentru următoarea compresie, este necesar să transferați gazul într-o zonă cu temperaturi mai scăzute. Pentru aceasta, gazul este izolat termic și apoi se extinde adiabatic în secțiunea 2-3. La expansiune, gazul efectuează un lucru pozitiv A23 și, din această cauză, energia sa internă scade: deltaU23 = - A23.

Izotermă 3-4. Se indeparteaza termoizolatia, se aduce gazul in contact termic cu frigiderul la temperatura T2. Are loc compresia izotermă. Gazul oferă frigiderului cantitatea de căldură Q2 și efectuează un lucru negativ A34 = - Q2.

Adibat 4-1. Această secțiune este necesară pentru a readuce gazul la starea inițială. În timpul compresiei adiabatice, gazul efectuează lucru negativ A41. Gazul este încălzit la temperatura inițială T1.

Carnot a constatat eficiența acestui ciclu (calculele, din păcate, sunt în afara sferei de aplicare a curriculum-ului școlar).

Mai mult, a demonstrat căEficiența ciclului Carnot este maximă posibilă pentru toate motoarele termice cu o temperatură de încălzire T1 și o temperatură de frigider T2... Deci, în exemplul de mai sus (T1 = 1000 K, T2 = 300 K) avem:

Eficiențămax = (1000-300): 1000 = 0,7 (= 70%)

Ce rost are folosirea izotermelor și adiabaților și nu a altor procese?

Se dovedește că procesele izoterme și adiabatice fac mașina Carnot reversibilă ... Poate fi condus de buclă inversă (în sens invers acelor de ceasornic) între același încălzitor și frigider, fără a implica alte dispozitive. În acest caz, mașina Carnot va funcționa ca un răcitor.

Capacitatea de a rula o mașină Carnot în ambele direcții joacă un rol foarte important în termodinamică. De exemplu, acest fapt servește drept verigă în demonstrarea eficienței maxime a ciclului Carnot.

2. Rachetă.

- (din italian rocchetta - un mic ax prin el.Rakete sau olandez.raket) - o aeronavă care se deplasează în spațiu datorită acțiunii jetului care apare numai ca urmare a respingerii unei părți din propria sa masă (corp de lucru) a aparatului și fără utilizarea materiei din mediu... Deoarece zborul unei rachete nu necesită neapărat prezența unui mediu de aer sau gaz ambiental, este posibil nu numai în atmosferă, ci și în vid. Cuvântul „rachetă” se referă la o gamă largă de dispozitive zburătoare, de la o petardă festivă la un vehicul de lansare în spațiu.

În terminologia militară, cuvântul rachetă desemnează o clasă, de regulă, de vehicule aeriene fără pilot utilizate pentru a angaja ținte la distanță și care utilizează principiul propulsiei cu reacție pentru zbor. În legătură cu utilizarea diversă a rachetelor în forțele armate, de către diferite ramuri ale armatei, s-a format o clasă largă de diferite tipuri de arme de rachetă.

1.1. Istoria științei rachetelor.

Există o presupunere că o aparență de rachetă a fost proiectată înapoiGrecia antică de Alix Sin. Vorbim despre un porumbel de lemn zburător al lui Archit din Tarentum.Invenția sa este menționată în lucrarescriitorul roman antic Aulus Gellius „Nopțile mansardate”.Cartea spune că pasărea a fost ridicată cu greutăți și pusă în mișcare de o suflare de aer ascuns și ascuns. Nu s-a stabilit încă: porumbelul a fost pus în mișcare de aerul din interiorul său sau de aerul care sufla pe el din exterior? Rămâne neclar cum ar fi putut Archytas să ajungă aerul comprimat în interiorul porumbelului. În tradiția anticăpneumatică nu există un analog cu o astfel de utilizare a aerului comprimat.

Majoritatea istoricilor datează originile rachetelor din vremuriDinastia Han chineză (206 î.Hr. - 220 d.Hr.), până la descoperirea prafului de pușcă și la începutul utilizării sale pentru artificii și divertisment. Forța generată de explozia încărcăturii de pulbere a fost suficientă pentru a deplasa diverse obiecte.Ulterior, acest principiu a fost aplicat la crearea primuluitunuri și muschete. Proiectile cu praf de pușcăputea zbura pe distanțe lungi, dar nu erau rachete, deoarece nu aveau provizii proprii combustibil. Cu toate acestea, invenția prafului de pușcă a devenit principala condiție prealabilă pentru apariția rachetelor reale.

Prima rachetă a fost creată de om cu cel puțin 700 de ani în urmă. În secolul al XIII-lea, chinezii au folosit pentru prima dată rachete sau, așa cum erau numite atunci, „săgeți de foc” împotriva invadatorilor mongoli și au aruncat inamicul în confuzie și panică.

În bătălia de la Kaiken din 1232, chinezii au dezlănțuit „săgeți de foc”, un tub din hârtie compactată a fost atașat de ele, deschis doar la capătul din spate și umplut cu un compus combustibil. Această încărcătură a fost aprinsă, iar apoi săgeata a fost trasă folosind un arc. Astfel de săgeți au fost folosite într-o serie de cazuri în timpul asediului fortificațiilor, împotriva navelor, a cavaleriei. După bătălia de la Kaiken, mongolii au început să-și producă propriile rachete și să răspândească prima tehnologie de rachete în Europa.

Din secolele al XIII-lea până în secolele al XV-lea, au existat rapoarte despre diferite experimente cu rachete. În Anglia, un călugăr pe nume Roger Bacon lucra la o nouă formulă de pulbere care să mărească raza de acțiune a proiectilelor rachete. În Franța, Jean Froissart a descoperit că zborul proiectilului ar putea fi mai precis dacă racheta ar fi trasă printr-un tub. După câteva secole, ideea lui Froissard a dat impuls creării de obuze de rachete antitanc precum bazooka. În Italia, Gian de Fontana a dezvoltat o rachetă asemănătoare torpilelor care s-a deplasat la suprafața apei pentru a incendia navele inamice.

Cu toate acestea, prințul indian Haydar Ali, care a domnit în regatul Mysore (sau Karnataka), în sudul Indiei, poate fi numit un inovator al tehnologiei rachetelor în zilele lor moderne. În timpul războaielor dintre Mysore și Compania comercială britanică a Indiei de Est Haydar, Ali a folosit rachete și regimente de rachete sub formă de trupe regulate. Principala inovație tehnologică a fost utilizarea unei carcase metalice de înaltă calitate, în care a fost plasată o încărcătură de praf de pușcă (așa a apărut prima cameră de ardere). Haydar Ali a creat, de asemenea, echipe de rachete antrenate speciale care ar putea direcționa rachete către ținte îndepărtate cu o precizie acceptabilă. Utilizarea rachetelor în războaiele Anglo-Mysore i-a condus pe britanici la ideea de a folosi acest tip de armă. William Congreve, un ofițer din forțele britanice care a capturat mai multe rachete indiene ca trofeu, a trimis aceste obuze în Anglia pentru studii și dezvoltare ulterioare. În 1804, Congreve, fiul șefului arsenalului regal de la Woolwich, lângă Londra, a început să dezvolte un program de rachete și să producă rachete în masă. Congreve a făcut un nou amestec de combustibil și a dezvoltat un motor rachetă și un tub metalic cu vârf conic. Aceste rachete, care cântăreau 15 kg, au fost numite Congriva Rockets.

Artileria cu rachete a fost folosită pe scară largă până la sfârșitul secolului al XIX-lea. Rachetele erau mai ușoare și mai mobile decât piesele de artilerie. Precizia și acuratețea tragerii cu rachete era mică, dar comparabilă cu piesele de artilerie din acea vreme. Cu toate acestea, în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, au apărut tunurile de artilerie cu răni, oferind o mai mare precizie și precizie a focului, iar artileria cu rachete a fost scoasă din serviciu peste tot. Doar artificii șierupții de semnalizare.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, s-au făcut încercări de a explica matematic propulsia cu reacție și de a crea arme de rachetă mai eficiente. În Rusia, Nikolai Tikhomirov a fost unul dintre primii care s-a ocupat de această problemă în 1894.

Konstantin Tsiolkovsky a studiat teoria propulsiei cu reacție. El a prezentat ideea de a folosi rachete pentru zborurile în spațiu și a susținut că cel mai eficient combustibil pentru ele ar fi o combinație de oxigen lichid și hidrogen. El a proiectat o rachetă pentru comunicații interplanetare în 1903.

Omul de știință german Hermann Obert a prezentat și principiile zborului interplanetar în anii 1920. În plus, a efectuat teste pe banc de motoare de rachetă.

Omul de știință american Robert Goddart a început să dezvolte un motor de rachetă cu propulsie lichidă în 1923, iar un prototip funcțional a fost construit până la sfârșitul anului 1925. 16 martie 1926 a lansat prima rachetă cu propulsie lichidă folosind benzină și oxigen lichid drept combustibil.

Pe 17 august 1933 a fost lansată racheta GIRD 9, care poate fi considerată prima rachetă antiaeriană sovietică. Ea a ajuns la o altitudine de 1,5 km. Iar următoarea rachetă „GIRD 10”, lansată pe 25 noiembrie 1933, a atins deja o altitudine de 5 km.

La 14 martie 1931, membrul VfR Johannes Winkler a efectuat prima lansare cu succes a unei rachete cu propulsie lichidă în Europa.

În 1957. în URSS, sub conducerea lui Serghei Korolev, a fost creată prima rachetă balistică intercontinentală R-7 din lume ca mijloc de livrare a armelor nucleare, care, în același an, a fost folosită pentru lansarea primului satelit artificial Pământului din lume. Așa a început utilizarea rachetelor pentru zborurile spațiale.

2.2. Forțe care acționează asupra unei rachete în zbor.

Știința studierii forțelor care acționează asupra rachetelor sau a altor nave spațiale se numește astrodinamică.

Principalele forțe care acționează asupra unei rachete în zbor:

Impingerea motorului.

Când vă deplasați în atmosferă - orice rezistență.

Forța de ridicare. De obicei mic, dar semnificativ pentru planoarele cu rachete.

2.3. Utilizarea rachetelor.

2.3.1 Militar.

Rachetele sunt folosite ca metodă de livrare a armelor către țintă. Dimensiunea mică și viteza mare a rachetelor le oferă o vulnerabilitate scăzută. Deoarece nu este necesar un pilot pentru a controla o rachetă de luptă, aceasta poate transporta încărcături de mare putere distructivă, inclusiv nucleare. Sistemele moderne de orientare și navigație oferă rachetelor o mai mare precizie și manevrabilitate.

Există multe tipuri de rachete de luptă care diferă în raza de zbor, precum și în locul lansării și în locul lovirii țintei ("sol" - "aer"). Sistemele de apărare antirachetă sunt folosite pentru a combate rachetele de luptă.

Există, de asemenea, rachete și erupții.

2.3.2. Cercetare științifică.

Rachetele geofizice și meteorologice sunt folosite în locul avioanelor și baloanelor la o altitudine de peste 30-40 de kilometri. Rachetele nu au plafon limitator și sunt folosite pentru sondarea atmosferei superioare, în principal mezosferă și ionosferă.

Există o împărțire a rachetelor în rachete meteorologice ușoare, capabile să ridice un set de instrumente la o altitudine de aproximativ 100 de kilometri și rachete geofizice grele, care pot transporta mai multe seturi de instrumente și a căror altitudine de zbor este practic nelimitată.

De obicei, rachetele științifice sunt echipate cu instrumente pentru măsurarea presiunii atmosferice, a câmpului magnetic, a radiației cosmice și a compoziției aerului, precum și cu echipamente pentru transmiterea rezultatelor măsurătorilor prin radio către Pământ. Există modele de rachete, unde instrumentele cu date obținute în timpul ascensiunii sunt coborâte la sol cu ​​ajutorul parașutelor.

Cercetările meteorologice cu rachete au precedat cercetările prin satelit, astfel că primii sateliți meteorologici aveau aceleași instrumente ca și pe rachetele meteorologice. Racheta a fost lansată pentru a studia parametrii aerului pe 11 aprilie 1937, dar lansările regulate de rachete au început în anii 1950, când au fost create o serie de rachete științifice specializate.

2.3.3. Cosmonautica.

Racheta este încă singurul vehicul capabil să lanseze o navă spațială în spațiu. Modalități alternative de a ridica navele spațiale pe orbită, cum ar fi „liftul spațial”, tunurile electromagnetice și convenționale, sunt încă în faza de proiectare.

2.3.4. Sport.

Există unii sportivi cu rachete al căror hobby este construirea și lansarea modelelor de rachete. De asemenea, rachetele sunt folosite în artificii amatori și profesioniști.

3. Motor cu reacție.

Un motor care creează forța de împingere necesară mișcării prin conversia energiei interne a combustibilului în energia cinetică a fluxului de jet al fluidului de lucru. Un fluid de lucru, în raport cu motoarele, este înțeles ca o substanță (gaz, lichid, solid), cu ajutorul căreia energia termică eliberată în timpul arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic util. Diferite tipuri de energie (chimică, nucleară, electrică, solară) pot fi convertite în energie cinetică (de mare viteză) a unui curent cu jet într-un motor de rachetă. Baza unui motor cu reacție este o cameră de ardere în care se arde combustibilul (o sursă de energie primară) și se generează un fluid de lucru - gaze fierbinți (produse ale arderii combustibilului). Caracteristica principală a forței reactive este că ea apare ca urmare a interacțiunii unor părți ale sistemului fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

3.1. Istoria motoarelor cu reacție.

Istoria motoarelor cu reacție este indisolubil legată de istoria aviației. Progresul în aviație de-a lungul întregii sale existențe a fost asigurat în principal de progresul motoarelor de aeronave, iar toate cerințele tot mai mari impuse de aviație asupra motoarelor au fost un puternic stimulator al dezvoltării construcției motoarelor de aeronave. Flyer-1, considerat prima aeronavă, a fost echipat cu un motor cu combustie internă cu piston, iar această soluție tehnică a rămas indispensabilă în aviație timp de patruzeci de ani. Motoarele cu piston ale aeronavelor au fost îmbunătățite, puterea și raportul tracțiune-greutate ale aeronavei au crescut.

Chiar la începutul anilor 30, în URSS au fost lansate lucrări legate de crearea unui motor cu reacție pentru avioane. În 1920, inginerul sovietic F.A. Tsander a propus ideea unui avion-rachetă de mare altitudine. Motorul său OR-2, care funcționa pe benzină și oxigen lichid, era destinat instalării pe un prototip de aeronavă.

În 1939, în URSS, au fost efectuate teste de zbor ale motoarelor ramjet (ramjet) pe aeronava I-15 proiectată de NN Polikarpov. Motorul ramjet proiectat de I.A. Merkulov a fost instalat pe planurile inferioare ale aeronavei ca motoare suplimentare. Primele zboruri au fost efectuate de un pilot de testare experimentat P.E. Loginov. La o altitudine dată, a accelerat mașina până la viteza maximă și a pornit motoarele cu reacție. Forța motoarelor ramjet suplimentare a crescut viteza maximă de zbor. În 1939, s-a stabilit pornirea fiabilă a motorului în zbor și stabilitatea procesului de ardere. În zbor, pilotul putea să pornească și să oprească în mod repetat motorul și să-și ajusteze forța. Pe 25 ianuarie 1940, după testarea în fabrică a motoarelor și verificarea siguranței acestora, a avut loc un test oficial pe multe zboruri - un zbor al unei aeronave cu motor ramjet. Pornind de la Aerodromul Central Frunze din Moscova, pilotul Loginov și-a pornit motoarele cu reacție la joasă altitudine și a făcut mai multe cercuri peste zona aerodromului.

În vara anului 1940, aceste motoare au fost instalate și testate pe avionul de luptă I-153 „Chaika” proiectat de NN Polikarpov. Au crescut viteza aeronavei cu 40-50 km/h.

Cu toate acestea, la vitezele de zbor pe care le-ar putea dezvolta aeronavele cu elice, motoarele suplimentare cu reacție de aer fără compresor consumau mult combustibil. ramjetul are un alt dezavantaj important: un astfel de motor nu oferă tracțiune pe loc și, prin urmare, nu poate asigura o decolare independentă a aeronavei. Aceasta înseamnă că o aeronavă cu un motor similar trebuie să fie în mod necesar echipată cu un fel de centrală de lansare auxiliară, de exemplu, una cu elice, altfel nu va decola.

Lucrările la crearea avioanelor cu reacție de luptă au fost desfășurate pe scară largă în străinătate.

În iunie 1942, a avut loc primul zbor al avionului de luptă-interceptor german „Me-163” proiectat de Messerschmitt. Doar cea de-a noua versiune a acestui avion a fost pusă în producție de masă în 1944.

Pentru prima dată, această aeronavă cu motor cu propulsie lichidă a fost folosită în situație de luptă la mijlocul anului 1944, în timpul invaziei Franței de către forțele aliate. Era destinat să lupte împotriva bombardierelor și luptătorilor inamici pe teritoriul german. Aeronava era un monoplan fără coadă orizontală, ceea ce a fost posibil datorită întinderii mari a aripii.

În Italia, în august 1940, a fost efectuat primul zbor de 10 minute al avionului monoplan Campini-Caproni SS-2. Pe această aeronavă, a fost instalat așa-numitul motor-compresor VRM (acest tip de VRM nu a fost luat în considerare în revizuirea motoarelor cu reacție, deoarece s-a dovedit a fi neprofitabil și nu a primit distribuție).

În mai 1941, în Anglia a avut loc primul zbor de probă al aeronavei experimentale Gloucester E-28/39 cu un turboreactor cu un compresor centrifugal cu design Whittle.

La 17 mii de rotații pe minut, acest motor a dezvoltat o tracțiune de aproximativ 3800 de Newtoni. Aeronava experimentală era un avion de luptă cu un singur loc, cu un motor turboreactor, situat în fuzelajul din spatele cockpitului. Aeronava avea un tren de aterizare triciclu retractabil în zbor.

Un an și jumătate mai târziu, în octombrie 1942, a fost efectuat primul test de zbor al avionului de luptă american „Ercomet” R-59A cu două motoare turborreactor proiectate de Whittle. Era un monoplan cu aripa mijlocie cu o unitate de coadă înaltă. În testele de zbor, s-a atins o viteză de 800 de kilometri pe oră.

Printre alte avioane cu turboreacție din această perioadă, trebuie remarcat avionul de luptă Gloucester Meteor, al cărui prim zbor a avut loc în 1943. Acest monoplan integral metalic cu un singur loc s-a dovedit a fi unul dintre cele mai de succes avioane cu reacție ale perioadei. Două motoare turboreactor au fost instalate pe o aripă joasă în consolă. Avionul de luptă în serie a dezvoltat o viteză de 810 de kilometri pe oră. Durata zborului a fost de aproximativ 1,5 ore, plafonul a fost de 12 kilometri. Aeronava avea 4 tunuri automate de calibrul 20 mm. Mașina avea o bună manevrabilitate și control la toate vitezele. În noiembrie 1941, un record mondial de viteză de 975 de kilometri pe oră a fost stabilit pe o versiune record specială a acestei mașini.

Deja în perioada inițială a dezvoltării motoarelor cu reacție, fostele forme familiare de aeronave au suferit modificări mai mult sau mai puțin semnificative. De exemplu, avionul de luptă britanic „Vampire” cu un design cu două brațe arăta foarte neobișnuit.

În țara noastră, în anii Marelui Război Patriotic, s-au început lucrări ample de cercetare privind crearea de avioane de luptă cu motoare cu turboreacție. Războiul a stabilit sarcina - să creeze un avion de luptă care nu are doar viteză mare, ci și o durată semnificativă de zbor: la urma urmei, avioanele de luptă cu reacție dezvoltate cu LPRE au avut o durată de zbor foarte scurtă - doar 8-15 minute. Avioanele de luptă au fost dezvoltate cu un sistem de propulsie combinat - propulsat cu elice și cu reacție. De exemplu, avioanele de vânătoare La-7 și La-9 au fost echipate cu propulsoare cu reacție.

Lucrările la unul dintre primele avioane cu reacție sovietice au început în 1943-1944. Acest vehicul de luptă a fost creat de o echipă de proiectare condusă de generalul Serviciului de Inginerie Aviației Artem Ivanovich Mikoyan. Era un avion de luptă I-250 cu o centrală electrică combinată, care consta dintr-un motor de avion cu piston răcit cu lichid de tip VK-107 A cu o elice și un WFD, al cărui compresor era rotit de la un motor cu piston. I-250 a făcut primul său zbor înapoi în martie 1945. În timpul testelor de zbor, s-a atins o viteză care depășește semnificativ 800 de kilometri pe oră.

Curând, aceeași echipă de designeri a creat avionul de luptă MIG-9. Pe el au fost instalate două motoare turborreactor de tip RD-20. Pe 24 aprilie 1946, pilotul de testare A.N. Grinchik a efectuat primul zbor cu aeronava MIG-9. La fel ca aeronava BI, această aeronavă diferă puțin prin design de aeronava cu piston. Viteza maximă a MIG-9 a depășit 900 de kilometri pe oră. La sfârșitul anului 1946, această mașină a fost pusă în producție de masă.

În aprilie 1946, primul zbor a fost efectuat pe un avion de luptă proiectat de A.S. Yakovlev.

Munca de creație persistentă a echipelor de cercetare, proiectare și producție a fost încununată de succes: noile avioane interne cu reacție nu erau cu nimic inferioare tehnologiei aviației mondiale din acea perioadă. Printre avioanele cu reacție de mare viteză create în URSS în anii 1946-1947, avionul de luptă cu reacție proiectat de AI Mikoyan și MI Gurevich „MIG-15”, cu aripa și coada înclinate, se remarcă prin zborul tactic ridicat și caracteristicile operaționale. Folosirea unei aripi înclinate și a unui antrenament a crescut viteza de zbor orizontală fără modificări semnificative ale stabilității și controlabilității acesteia. O creștere a vitezei aeronavei a fost, de asemenea, facilitată în mare măsură de o creștere a raportului putere-greutate: un nou motor turborreactor cu un compresor centrifugal RD-45 cu o tracțiune de aproximativ 19,5 kilonewtoni la 12 mii de rotații pe minut a fost instalat pe el. . Vitezele orizontale și verticale ale acestei mașini au depășit tot ceea ce s-a realizat anterior pe avioanele cu reacție.

Biroul de proiectare, care lucrează sub conducerea S.A. Lavochkin, simultan cu lansarea „MIG-15” a creat un nou avion de luptă „La-15”. Avea o aripă înclinată situată deasupra fuzelajului. Avea arme puternice la bord. Dintre toți luptătorii cu aripi înclinate care existau la acea vreme, La-15 avea cea mai mică greutate de zbor. Datorită acestui fapt, aeronava La-15 cu motor RD-500, care avea o tracțiune mai mică decât motorul RD-45 instalat pe MIG-15, avea aproximativ aceleași date de zbor și tactice ca și MIG-15”.

Întinderea și profilul special al aripilor și cozii aeronavelor cu reacție au redus dramatic rezistența aerului atunci când zboară cu viteza de propagare a sunetului. Acum, în timpul crizei valurilor, rezistența a crescut nu de 8-12 ori, ci doar de 2-3 ori. Acest lucru a fost confirmat și de primele zboruri supersonice ale avioanelor cu reacție sovietice.

3.2. Aplicarea tehnologiei cu reacție în aviația civilă.

Curând, motoarele cu reacție au început să fie instalate pe aeronavele civile.

În 1955, avionul de pasageri cu mai multe locuri „Kometa-1” a început să opereze în străinătate. Acest autoturism cu patru motoare turboreactor avea o viteză de aproximativ 800 de kilometri pe oră la o altitudine de 12 kilometri. Avionul putea transporta 48 de pasageri. Raza de zbor a fost de aproximativ 4 mii de kilometri. Cu toate acestea, după un accident major al acestei aeronave în Marea Mediterană, funcționarea acesteia a fost întreruptă. În curând, versiunea constructivă a acestei aeronave - „Kometa-3” a început să fie utilizată.

În 1959, a început operarea aeronavei franceze de pasageri „Caravel”. Aeronava avea un fuzelaj circular cu diametrul de 3,2 metri, care era echipat cu un compartiment presurizat de 25,4 metri lungime. Centrala electrică era formată din două motoare turboreactor cu o tracțiune de 40 de kilonewtoni fiecare. Viteza avionului era de aproximativ 800 de kilometri pe oră.

În URSS, deja în 1954, pe una dintre rutele aeriene, livrarea de mărfuri și poștă urgentă a fost efectuată cu avioane cu reacție de mare viteză „Il-20”.Această aeronavă cu două motoare turboreactor cu o tracțiune de 80 de kilonewtoni fiecare avea forme aerodinamice excelente.

„TU-104” a fost foarte apreciat atât în ​​țara noastră, cât și în străinătate. Experții străini, vorbind în scris, au spus că, după ce a început transportul regulat de pasageri cu avioanele cu reacție „TU-104”, Uniunea Sovietică a fost cu doi ani înaintea Statelor Unite, Angliei și altor țări occidentale în exploatarea în masă a aeronavelor cu turboreacție de pasageri: Aeronava cu reacție americană „Boeing-707 ”Și engleza” Comet-IV ”a intrat pe liniile aeriene abia la sfârșitul anului 1958, iar franceză” Caravel ”- în 1959.

TVD este un tip intermediar de centrală electrică a aeronavei. Deși gazele care ies din turbină sunt evacuate prin duză și reacția lor generează o oarecare forță, forța principală este creată de o elice care funcționează, ca într-o aeronavă convențională cu elice.

Teatrul de operațiuni nu a devenit larg răspândit în aviația de luptă, deoarece nu poate oferi o asemenea viteză de mișcare ca motoarele cu reacție. De asemenea, este nepotrivit pe liniile expres ale aviației civile, unde viteza este factorul decisiv, iar problemele legate de economie și costul zborului trec în fundal. Dar este indicat să folosiți aeronave cu turbopropulsoare pe rute de diferite lungimi, zboruri pe care se fac cu viteze de ordinul 600-800 de kilometri pe oră. În același timp, trebuie avut în vedere faptul că, după cum a demonstrat experiența, transportul pasagerilor pe o distanță de 1000 de kilometri este cu 30% mai ieftin decât în ​​cazul aeronavelor cu elice cu motoare cu piston.

3.3. Principiul de funcționare a motoarelor cu reacție.

Motorul cu reacție se bazează pe dispozitivul unei rachete obișnuite. Funcționează după cum urmează. Într-o cameră specială cu o singură ieșire cu un tub conic - o duză, combustibilul este ars. Produșii gazoși de ardere sunt ejectați prin duză cu o viteză extraordinară. Când combustibilul este ars, în cameră se formează o presiune crescută de până la 80-100 de atmosfere. Această presiune acționează în toate direcțiile cu forță egală. Presiunile pe pereții laterali ai camerei sunt echilibrate reciproc. Forța care acționează asupra peretelui frontal nu este echilibrată în niciun fel, deoarece în partea opusă gazele scapă liber prin orificiu. Prin urmare, rezultanta tuturor forțelor de presiune asupra pereților camerei face ca motorul rachetei să se deplaseze înainte.

Ca rezultat al ieșirii mediului de lucru din duza motorului, se generează o forță reactivă sub forma unei reacții (recul) a jetului, care mișcă motorul și aparatul conectat structural la acesta în spațiu în spațiu. direcție opusă curgerii jetului. Diferite tipuri de energie (chimică, nucleară, electrică, solară) pot fi convertite în energie cinetică (de mare viteză) a unui curent cu jet într-un motor de rachetă. R. d. (Motor de reacție directă) combină în sine motorul însuși cu elicea, adică își asigură propria mișcare fără participarea mecanismelor intermediare.

Pentru a crea forța de jet utilizată de motorul rachetei, sunt necesare următoarele: o sursă de energie inițială (primară), care este transformată în energie cinetică a curentului cu jet;

fluidul de lucru, care este ejectat din reactor sub forma unui curent cu jet; R. d. în sine este un convertor de energie. Energia inițială este stocată la bordul unei aeronave sau alte aparate echipate cu un combustibil radioactiv (combustibil chimic, combustibil nuclear), sau (în principiu) poate proveni din exterior (energie solară). Pentru a obține un fluid de lucru în R. d. Poatefolosiți o substanță luată din mediu (de exemplu, aer sau apă); substanța aflată în rezervoarele aparatului sau direct în camera R. d .; un amestec de substanțe provenite din mediu și depozitate la bordul vehiculului. În producția modernă de energie, energia chimică este cel mai adesea folosită ca energie primară. În acest caz, fluidul de lucru este gaz fierbinte - produse ale arderii combustibilului chimic. În timpul funcționării unui motor rachetă, energia chimică a substanțelor combustibile este transformată în energie termică a produselor de ardere, iar energia termică a gazelor fierbinți este transformată în energie mecanică a mișcării de translație a curentului cu jet și, în consecință, a aparatului. pe care este instalat motorul. Partea principală a oricărei camere de ardere este camera de ardere, în care este generat fluidul de lucru. Partea de capăt a camerei, care servește la accelerarea fluidului de lucru și la obținerea unui curent cu jet, se numește duză cu jet.

Toată lumea știe că, după o lovitură, o armă sau o pușcă este returnată. Acest lucru se întâmplă deoarece un proiectil sau un glonț cu viteză mare zboară din botul unei țevi de pistol sau pușcă. Iar arma însăși, datorită forței de reacție, primește o mișcare în direcția opusă. Proiectilele sunt împinse în afară de gazele formate în timpul arderii pulberii. Dacă nu am întări țeava pistolului pe căruciorul pistolului, ci l-am lăsa să se miște liber, atunci după lovitură țeava ar zbura înapoi ca o rachetă.

Zborul aeronavelor convenționale este imposibil într-un spațiu lipsit de aer. Forța de susținere a unui avion este creată doar de acțiunea jetului de aer asupra aripilor sale. O navă sau un balon poate zbura numai dacă este mai ușor decât aerul de același volum.

În acest sens, motoarele de rachetă au un avantaj imens față de aeronavele convenționale. Motorul rachetei funcționează independent de mediu, nu are nevoie de suport aerian. Dispozitivele echipate cu motoare rachete pot zbura nu numai în aer extrem de rarefiat, ci chiar și în spațiu fără aer.

În ultimii ani, au fost efectuate o varietate de experimente mai mult sau mai puțin de succes privind aplicarea motoarelor cu reacție la diferite tipuri de vehicule.
Toate motoarele au două procese de conversie a energiei. Mai întâi, energia chimică a combustibilului este convertită în energie termică a produselor de ardere, iar apoi energia termică este utilizată pentru a efectua lucrări mecanice. Astfel de motoare includ motoarele cu piston ale mașinilor, locomotivele diesel, turbinele cu abur și cu gaz ale centralelor electrice etc.

Să luăm în considerare acest proces în legătură cu motoarele cu reacție. Să începem cu camera de ardere a motorului, în care s-a creat deja un amestec combustibil într-un fel sau altul, în funcție de tipul de motor și de tipul de combustibil. Poate fi, de exemplu, un amestec de aer cu kerosen, ca într-un motor turboreactor al unei aeronave moderne cu reacție, sau un amestec de oxigen lichid cu alcool, ca în unele motoare de rachete cu propulsie lichidă, sau, în sfârșit, niște combustibil solid. pentru rachete cu pulbere. Amestecul combustibil poate arde, de ex. intră într-o reacție chimică cu o eliberare violentă de energie sub formă de căldură. Capacitatea de a elibera energie în timpul unei reacții chimice este energia chimică potențială a moleculelor din amestec. Energia chimică a moleculelor este asociată cu particularitățile structurii lor, mai precis, cu structura învelișurilor lor electronice, adică. acel nor de electroni care înconjoară nucleele atomilor care alcătuiesc molecula. Ca rezultat al unei reacții chimice, în care unele molecule sunt distruse, în timp ce altele apar, are loc în mod natural o rearanjare a învelișurilor de electroni. Această restructurare este o sursă de energie chimică eliberată. Se poate observa că singurele substanțe care pot servi drept combustibili pentru motoarele cu reacție sunt acelea care, în timpul unei reacții chimice din motor (combustie), eliberează multă căldură și, de asemenea, formează o cantitate mare de gaze. Toate aceste procese au loc în camera de ardere, dar să ne oprim asupra reacției nu la nivel molecular (aceasta a fost deja discutată mai sus), ci la „fazele” muncii. Până la începerea arderii, amestecul are un depozit mare de energie chimică potențială. Dar apoi flacăra a cuprins amestecul, încă un moment - și reacția chimică a luat sfârșit. Acum, în loc de molecule ale amestecului combustibil, camera este umplută cu molecule de produse de ardere, mai dens „ambalate”. Excesul de energie de legare, care este energia chimică a reacției de ardere trecută, este eliberat. Moleculele care posedau acest exces de energie au transferat-o aproape instantaneu altor molecule si atomi ca urmare a ciocnirilor frecvente cu acestea. Toate moleculele și atomii din camera de ardere au început să se miște aleator, haotic cu o viteză mult mai mare, temperatura gazelor a crescut. Așa s-a transformat energia chimică potențială a combustibilului în energia termică a produselor de ardere.

O tranziție similară a fost efectuată în toate celelalte motoare termice, dar motoarele cu reacție sunt fundamental diferite de acestea în ceea ce privește soarta ulterioară a produselor de ardere incandescente.

După ce s-au format gaze fierbinți într-un motor termic, care conține o energie termică mare, această energie trebuie convertită în energie mecanică. La urma urmei, motoarele sunt folosite pentru a face lucrări mecanice, pentru a „mișca” ceva, pentru a-l pune în acțiune, nu contează dacă este o mașină dinam când i se cere să adauge desene la o centrală electrică, o locomotivă diesel, un masina sau un avion.

Pentru ca energia termică a gazelor să treacă în energie mecanică, volumul acestora trebuie să crească. Odată cu această expansiune, gazele fac treaba, care le consumă energia internă și termică.

În cazul unui motor cu piston, gazele în expansiune apasă pe pistonul care se deplasează în interiorul cilindrului, pistonul împinge biela, care deja rotește arborele cotit al motorului. Arborele este conectat la rotorul dinamului, la axele motoare ale unei locomotive sau mașini diesel sau la elicea unei aeronave - motorul face o muncă utilă. Într-un motor cu abur, sau o turbină cu gaz, gazele se extind, forțând roata conectată la arborele turbinei să se rotească - aici nu este nevoie de o manivelă, care este unul dintre marile avantaje ale turbinei.

Gazele se extind, bineînțeles, într-un motor cu reacție, deoarece fără acest lucru nu efectuează lucru. Dar munca de expansiune în acest caz nu este cheltuită pe rotația arborelui. Asociat cu mecanismul de antrenare, ca și în alte motoare termice. Scopul unui motor cu reacție este diferit - de a crea tracțiune cu jet, iar pentru aceasta este necesar ca un jet de gaze - produsele de ardere să curgă din motor cu o viteză mare: forța de reacție a acestui jet este forța motorului. . În consecință, munca de extindere a produselor gazoase din arderea combustibilului în motor trebuie cheltuită pentru accelerarea gazelor în sine. Aceasta înseamnă că energia termică a gazelor dintr-un motor cu reacție trebuie convertită în energia lor cinetică - mișcarea termică haotică aleatoare a moleculelor trebuie înlocuită cu fluxul lor organizat într-o direcție comună tuturor.

În acest scop, servește una dintre cele mai importante părți ale motorului, așa-numita duză cu jet. Indiferent de ce tip de motor cu reacție aparține, acesta este în mod necesar echipat cu o duză prin care gazele fierbinți ies din motor la viteză mare - produse ale arderii combustibilului în motor. La unele motoare, gazele intră în duză imediat după camera de ardere, de exemplu, în motoarele cu rachetă sau ramjet. La altele, turborreatoarele, gazele trec mai întâi printr-o turbină, căreia îi degajă o parte din energia lor termică. Consumă în acest caz pentru a antrena compresorul, care servește la comprimarea aerului din fața camerei de ardere. Dar, într-un fel sau altul, duza este ultima parte a motorului - gazele curg prin ea înainte de a părăsi motorul.

Duza cu jet poate avea forme diferite și, în plus, modele diferite în funcție de tipul de motor. Principalul lucru este viteza cu care gazele curg din motor. Dacă această viteză de scurgere nu depășește viteza cu care undele sonore se propagă în gazele de ieșire, atunci duza este un simplu segment de țeavă cilindric sau care se îngustează. Dacă viteza de scurgere trebuie să depășească viteza sunetului, atunci duza primește forma unei țevi în expansiune sau, la început, se îngustează și apoi se extinde (duză Lovely). Doar într-o țeavă de această formă, după cum arată teoria și experiența, gazul poate fi accelerat la viteze supersonice, iar „bariera sunetului” poate fi depășită.

Subiect: „Principiul de funcționare al unui motor termic. Motor termic cu cea mai mare eficiență”.

Forma: Lecție combinată folosind tehnologia computerului.

Obiective:

• Arătați importanța utilizării unui motor termic în viața umană.
• Pentru a studia principiul de funcționare a motoarelor termice reale și a unui motor ideal care funcționează conform ciclului Carnot.
• Luați în considerare modalități posibile de îmbunătățire a eficienței unui motor real.
• Dezvoltați curiozitatea elevilor, interesul pentru creativitatea tehnică, respectul pentru realizările științifice ale oamenilor de știință și inginerilor.

Planul lecției.

Material teoretic

Din cele mai vechi timpuri, o persoană a vrut să se elibereze de eforturile fizice sau să le ușureze atunci când mișcă ceva, să aibă mai multă forță, viteză.
S-au creat legende despre covoare, avioane, cizme de șapte leghe și vrăjitori care transportau o persoană pe țări îndepărtate cu un val de baghetă. Cărând greutăți, oamenii au inventat cărucioare, pentru că se rostogolește mai ușor. Apoi au adaptat animale - boi, căprioare, câini, mai ales cai. Așa au apărut căruțele și trăsurile. În echipaje, oamenii s-au străduit pentru confort, îmbunătățindu-le din ce în ce mai mult.
Dorința oamenilor de a crește viteza a accelerat și schimbarea evenimentelor din istoria dezvoltării transporturilor. Din grecescul „autos” – „self” și latinescul „mobilis” – „mobil” în limbile europene, s-a format adjectivul „autopropulsat”, literal „auto - mobil”.

Se referea la ceasuri, păpuși automate, la tot felul de mecanisme, în general, la tot ceea ce servea ca supliment la „continuarea”, „îmbunătățirea” unei persoane. În secolul al XVIII-lea, ei au încercat să înlocuiască forța de muncă cu abur și au aplicat termenul de „mașină” cărucioarelor fără șine.

De ce vechimea mașinii este luată de la primele „mașini pe benzină” cu motor cu ardere internă, inventate și construite în anii 1885-1886? Parcă ar fi uitat de echipajele cu abur și baterii (electrice). Cert este că motorul cu ardere internă a făcut o adevărată revoluție în tehnologia transporturilor. Multă vreme, s-a dovedit a fi cel mai în concordanță cu ideea de mașină și, prin urmare, și-a păstrat poziția dominantă pentru o lungă perioadă de timp. Ponderea mașinilor cu motoare cu ardere internă este astăzi peste 99,9% din transportul rutier mondial.<Anexa 1 >

Principalele părți ale motorului termic

În tehnologia modernă, energia mecanică se obține în principal din energia internă a combustibilului. Dispozitivele care convertesc energia internă în energie mecanică se numesc motoare termice.<Anexa 2 >

Pentru a face munca prin arderea combustibilului într-un dispozitiv numit încălzitor, puteți folosi un cilindru în care gazul se încălzește și se extinde și mișcă pistonul.<Anexa 3 > Gazul, a cărui expansiune face ca pistonul să se miște, se numește fluid de lucru. Gazul se dilată deoarece presiunea sa este mai mare decât presiunea exterioară. Dar pe măsură ce gazul se extinde, presiunea acestuia scade și mai devreme sau mai târziu va deveni egal cu presiunea externă. Apoi expansiunea gazului se va încheia și nu va mai funcționa.

Ce ar trebui făcut pentru ca munca motorului termic să nu se oprească? Pentru ca motorul să funcționeze continuu, este necesar ca pistonul, după dilatarea gazului, să revină de fiecare dată în poziția inițială, comprimând gazul în starea inițială. Comprimarea gazului poate avea loc numai sub acțiunea unei forțe externe, care, în acest caz, efectuează muncă (forța presiunii gazului în acest caz face un lucru negativ). După aceea, pot apărea din nou procesele de dilatare și contracție a gazului. Aceasta înseamnă că munca unui motor termic ar trebui să constea în repetarea periodică a proceselor (ciclurilor) de expansiune și contracție.

Figura 1 prezintă grafic procesele de expansiune a gazului (linia AB) și compresie la volumul original (line CD). Lucrarea gazului în procesul de expansiune este pozitivă ( AF> 0 ABEF... Lucrul gazului în timpul compresiei este negativ (deoarece AF< 0 ) și este numeric egal cu aria figurii CDEF. Munca utilă pentru acest ciclu este numeric egală cu diferența dintre zonele de sub curbe ABși CD(completată în figură).
Prezența unui încălzitor, a unui fluid de lucru și a unui frigider este o condiție fundamentală necesară pentru funcționarea ciclică continuă a oricărui motor termic.

Eficiența motorului termic

Fluidul de lucru, care primește o anumită cantitate de căldură Q 1 de la încălzitor, dă o parte din această cantitate de căldură, modulo | Q2 |, frigiderului. Prin urmare, munca depusă nu poate fi mai mare A = Q 1 - | Q 2 |. Se numește raportul dintre acest lucru și cantitatea de căldură primită de gazul în expansiune din încălzitor eficienţă masina de incalzire:

Eficiența unui motor termic care funcționează într-un ciclu închis este întotdeauna mai mică de unu. Sarcina ingineriei energiei termice este de a face eficiența cât mai mare posibil, adică de a utiliza cât mai mult posibil din căldura primită de la încălzitor pentru lucru. Cum se poate realiza acest lucru?
Pentru prima dată, cel mai perfect proces ciclic, constând din izoterme și adiabați, a fost propus de fizicianul și inginerul francez S. Carnot în 1824.

Ciclul Carnot.

Să presupunem că gazul se află într-un cilindru, ai cărui pereți și pistonul sunt din material termoizolant, iar fundul este dintr-un material cu conductivitate termică ridicată. Volumul ocupat de gaz este V 1.

Vom aduce cilindrul în contact cu încălzitorul (Figura 2) și vom permite gazului să se extindă izotermic și să efectuăm lucrul . În același timp, gazul primește o anumită cantitate de căldură de la încălzitor. Î 1. Acest proces este reprezentat grafic printr-o izotermă (curbă AB).

Când volumul de gaz devine egal cu o anumită valoare V 1 '< V 2 , partea inferioară a cilindrului este izolată de încălzitor , după aceea, gazul se extinde adiabatic până la un volum V 2, corespunzătoare cursei maxime posibile a pistonului în cilindru (adiabat Soare). În acest caz, gazul este răcit la o temperatură T 2< T 1 .
Gazul răcit poate fi acum comprimat izotermic la o temperatură T2. Pentru a face acest lucru, el trebuie adus în contact cu un corp care are aceeași temperatură T 2, adică cu un frigider , și comprimă gazul cu o forță externă. Cu toate acestea, în acest proces, gazul nu va reveni la starea inițială - temperatura sa va fi întotdeauna mai mică decât T 1.
Prin urmare, compresia izotermă este adusă la un anumit volum intermediar V 2 '> V 1(izotermă CD). În acest caz, gazul degajă o anumită cantitate de căldură către frigider. Q 2, egală cu munca de compresie efectuată asupra acestuia. După aceea, gazul este comprimat adiabatic până la un volum V 1,în timp ce temperatura acestuia se ridică la T 1(adiabat DA). Acum gazul a revenit la starea inițială, în care volumul său este egal cu V 1, temperatura este T 1, presiune - p 1, iar ciclul poate fi repetat din nou.

Deci, pe site ABC gazul merge (A> 0), si pe site CDA se lucreaza pe gaz (A< 0). Pe parcele Soareși ANUNȚ munca se face numai prin modificarea energiei interne a gazului. De la schimbarea energiei interne UBC = -UDA, atunci munca pentru procesele adiabatice este egală: ABC = –ADA.În consecință, munca totală efectuată pe ciclu este determinată de diferența dintre munca efectuată în timpul proceselor izoterme (secțiuni ABși CD). Din punct de vedere numeric, această muncă este egală cu aria figurii delimitată de curba ciclului ABCD.
Doar o parte din cantitatea de căldură este de fapt convertită în muncă utilă. QT, primit de la încălzitor, egal cu QT 1 - | QT 2 |. Deci, într-un ciclu Carnot, muncă utilă A = QT 1 - | QT 2 |.
Eficiența maximă a unui ciclu ideal, așa cum arată S. Carnot, poate fi exprimată în termeni de temperatură a încălzitorului (T 1) si frigider (T 2):

V motoare reale nu reușește să efectueze un ciclu format din procese izoterme și adiabatice ideale. Prin urmare, eficiența ciclului efectuat în motoarele reale este întotdeauna mai mică decât eficiența ciclului Carnot (la aceleași temperaturi ale încălzitoarelor și frigiderelor):

Formula arată că cu cât temperatura încălzitorului este mai mare și temperatura frigiderului este mai mică, cu atât eficiența motoarelor este mai mare.

Problema numărul 703

Motorul funcționează conform ciclului Carnot. Cum se va schimba eficiența unui motor termic dacă, la o temperatură constantă a frigiderului de 17 ° C, temperatura încălzitorului crește de la 127 la 447 ° C?

Problema numărul 525

Defini Eficiența motorului tractor, care pentru a efectua munca 1,9 107 J/kg a necesitat 1,5 kg de combustibil cu o putere termică specifică de 4,2 107 J/kg.

Efectuarea unui test pe calculator pe o temă.<Anexa 4 > Lucrul cu un model de motor termic.