Parimi i funksionimit të motorëve me nxehtësi. Koeficienti i performancës (COP) i motorëve me nxehtësi

Motori me ngrohje - një pajisje që konverton energjinë e brendshme të karburantit të djegur në energji mekanike. Llojet e motorëve me nxehtësi : 1) motorët djegia e brendshme: a) naftë, b) karburator; 2) motorët me avull; 3) turbinat: a) gazi, b) avulli.

Të gjithë motorët me nxehtësi të emërtuar kanë dizajn të ndryshëm por përbëhet nga tre pjesë kryesore : ngrohës, lëng pune dhe frigorifer. Ngrohës siguron rrjedhjen e nxehtësisë në motor. Trupi punues konverton një pjesë të nxehtësisë së marrë në punë mekanike. Frigorifer heq një pjesë të nxehtësisë nga lëngu i punës.

T 1- temperatura e ngrohësit;

T 2– Temperatura e frigoriferit;

P 1- nxehtësia e marrë

nga ngrohësi;

P 2- ngrohtësia e dhënë

frigorifer;

nje "- punë e kryer

motorri.

Puna e çdo motor ngrohje përbëhet nga procese ciklike të përsëritura - cikle. Cikli - kjo është një sekuencë e tillë e proceseve termodinamike, si rezultat i të cilave sistemi kthehet në gjendjen e tij fillestare.

Koeficient veprim i dobishëm(Efikasiteti) një motor ngrohjeje është raporti i punës së bërë nga motori me sasinë e nxehtësisë së marrë nga ngrohësi: .

Inxhinieri francez Sadi Carnot konsideroi motor ideal për ngrohje me gaz ideal si një lëng pune. Ai gjeti ciklin ideal ideal të një motori të nxehtësisë, i përbërë nga dy procese izotermale dhe dy procese të kthyeshme adiabatike - Cikli Carnot ... Efikasiteti i një makine të tillë ngrohjeje me një ngrohës në një temperaturë dhe një frigorifer në një temperaturë: ... Pavarësisht nga dizajni, zgjedhja e lëngut të punës dhe lloji i proceseve në një motor me nxehtësi, efikasiteti i tij nuk mund të jetë më i lartë se efikasiteti i një motori ngrohjeje që funksionon sipas ciklit Carnot dhe ka të njëjtat temperatura të ngrohësit dhe frigoriferit si kjo nxehtësi. motorri.

Efikasiteti i motorëve me ngrohje është i ulët, prandaj, detyra më e rëndësishme teknike është rritja e tij. Motorët me nxehtësi kanë dy disavantazh i rëndësishëm... Së pari, shumica e motorëve me nxehtësi përdorin lëndë djegëse fosile, nxjerrja e të cilave shteron shpejt burimet e planetit. Së dyti, si rezultat i djegies së karburantit në mjedisi një sasi të madhe të substancave të dëmshme, gjë që krijon probleme të theksuara mjedisore.

Me studimin e çështjes së efikasitet maksimal zbulimi i motorëve të nxehtësisë në 1850 nga fizikani gjerman R. Clasius ligji i dytë i termodinamikës : një proces i tillë është i pamundur në të cilin nxehtësia do të kalonte spontanisht nga trupat më të ftohtë në trupat më të nxehtë.

Madhësitë fizike dhe njësitë e tyre matëse:

Vlera e emrit	Emërtimi	Njësia matëse	Formula
Pesha molekulare relative	Zoti(epo)	sasi pa dimension
Masa e një molekule (atom)	m 0	kg
Pesha	m	kg
Masa molare	M
Sasia e substancës	ν (lakuriq)	nishani(mol)	;
Numri i grimcave	N(en)	sasi pa dimension
Presioni	fq(pe)	Pa(paskal)
Përqendrimi	n(en)
Vëllimi	V(ve)
Energjia mesatare kinetike lëvizje përkthimore molekulat		J(xhaul)
Temperatura Celsius	t	° C
Temperatura e Kelvinit	T	TE(kelvin)
Shpejtësia mesatare katrore e molekulave
Tensioni sipërfaqësor	σ (sigma)
Lagështia absolute	ρ (ro)
Lageshtia relative	φ (fi)	%
Energjia e brendshme	U(y)	J(xhaul)
Puna	A(a)	J(xhaul)
Sasia e nxehtësisë	P(NS)	J(xhaul)

Makinat në të cilat energjia e brendshme e karburantit shndërrohet në mekanike quhen motorët me ngrohje. Këto përfshijnë: motorët me djegie të brendshme, turbinat me avull dhe gaz, motorët reaktiv... Le të zbulojmë se cilat kushte janë të nevojshme që energjia e brendshme e karburantit të shndërrohet në energji mekanike të boshtit të punës të motorit në një motor ngrohjeje.

Një substancë që funksionon në një motor ngrohje quhet trupi punues. V motorët me avull ky është avulli, dhe në një motor me djegie të brendshme, një motor reaktiv dhe një turbinë me gaz, është gaz. Siç tregon teoria e motorëve me nxehtësi, trupi punues punë të kryera vazhdimisht në to, është e nevojshme të keni një ngrohës dhe një frigorifer në motor. Një pajisje në të cilën lëngu i punës nxehet nga energjia e karburantit quhet ngrohës(kaldaja me avull, cilindër). Pajisja në të cilën lëngu i punës ftohet pas kryerjes së punës quhet frigorifer(atmosferë, kondensator në të cilin avulli i shkarkimit ftohet nga uji i rrjedhshëm dhe shndërrohet në ujë).

Le të bëjmë eksperimentin e mëposhtëm (fig. 30). Merrni tubin në formë U të mbushur me ujë. Një bërryl i tubit është i lidhur me një marrës nxehtësie (në të cilin ka një lëng pune - gaz), në bërrylin tjetër ka një notues A. Nga ana tjetër, marrësi i nxehtësisë do të nxehet me një llambë alkooli dhe do të ulet në ujë të ftohtë. . Llamba shpirtërore luan rolin e një ngrohësi me lëng pune, ujë të ftohtë- roli i frigoriferit. Puna e një modeli të tillë të një motori ngrohjeje konsiston në një proces të përsëritur - ngritjen dhe uljen e ujit së bashku me notimin. Ndodh kështu: lëngu i punës (gazit), duke u ngrohur në ngrohës dhe duke u zgjeruar, bën punën e ngritjes së ujit me një notues; në mënyrë që lëngu i punës ta bëjë sërish punën, ftohet në frigorifer dhe më pas nxehet sërish. Ndërsa ky proces do të përsëritet, modeli i një motori të tillë do të funksionojë.

Motori i nxehtësisë punon vazhdimisht. Kjo ndodh sepse në të përsëriten periodikisht proceset që ndodhin me lëngun e punës: ai nxehet, zgjerohet, kryen punë, ftohet, nxehet përsëri, etj. (Vërejeni këtë në funksionimin e një motori me djegie të brendshme. që motori i ngrohjes të funksionojë, është e nevojshme të keni: një ngrohës, një lëng pune dhe një frigorifer.

Për proceset që përsëriten periodikisht, u zbulua një ligj sipas të cilit është e pamundur të kryhet një proces i tillë i përsëritur periodikisht, rezultati i vetëm dhe përfundimtar i të cilit do të ishte shndërrimi i plotë i sasisë së nxehtësisë së marrë nga ngrohësi në punë. Në lidhje me një motor ngrohjeje, kjo do të thotë: sasia e nxehtësisë së marrë nga lëngu i punës nga ngrohësi nuk mund të përdoret plotësisht për të kryer punë, pasi procesi i transformimit të plotë të energjisë së brendshme të lëvizjes së rastësishme të një numri të madh molekulash. në energjinë mekanike të lëvizjes së trupit (pistoni i motorit, shtytësi i turbinës).

Në mënyrë që lëngu i punës të kryejë punë vazhdimisht në motorët me nxehtësi reale, pjesa e shpenzuar e lëngut të punës hiqet nga motori në frigorifer, domethënë në atmosferë, ose në një kondensator për ngrohjen e ujit, ose për ngrohje (Fig. 31). Në të njëjtën kohë, për të kryer sa më pak punë për heqje, temperatura dhe presioni në frigorifer janë gjithmonë më të ulëta se në dhomën e punës të motorit. Falë ndryshimit midis punës së avullit dhe punës së heqjes së tij, motori bën punë të dobishme. Nga pikëpamja e energjisë, procesi që zhvillohet në motorët me nxehtësi është si më poshtë (Fig. 32): lëngu i punës merr sasinë e nxehtësisë nga ngrohësi Q n një pjesë e së cilës i jep në frigorifer Q x, dhe në kurriz të pjesës së mbetur bën punën A = Q n - Q x.

Motorët me nxehtësi përdoren gjerësisht. Motorët me karburator, për shembull, përdoret në makina, motoçikleta; naftë - në traktorë, makina kapacitet i madh mbajtës, lokomotiva me naftë, anije motorike, anijet e detit; turbinat me avull- në termocentrale; turbinat me gaz- në termocentrale, lokomotivat me turbina me gaz, në furrat shpërthyese për drejtimin e ventilatorëve, janë pjesë e një prej llojeve të motorëve reaktiv; motorët reaktiv - në aviacion, në raketa.

Galina Denisenko 06.02.2016 11:31

Nëse gm është nxehtësia e transferuar nga ngrohësi i motorit termik, atëherë puna do të llogaritet si DIFERENCA, dhe jo SHUMA e gm dhe Q e frigoriferit. Ju lutemi kontrolloni përgjigjen e saktë dhe zëvendësoni "4" me "3". Faleminderit, me urimet më të mira, Denisenko G.B. Mësues i fizikës.

Anton

Gjendja e problemit është e gabuar. Tregohet se, prandaj, duhet të shtohet.

miku 03.03.2016 19:29

Diten e mire!

Besoj se gjendja e këtij problemi është e pasaktë për arsyet e mëposhtme.

Në gjendjen e problemit thuhet se “trupi i punës i makinës është transferuar

në frigorifer sasia e nxehtësisë Qhol< 0". Но если Qхол - это

sasia e nxehtësisë së transferuar nga lëngu i punës në frigorifer, pastaj shenja

Qcold> 0 - nënkupton drejtimin e rrjedhës së nxehtësisë - nga frigoriferi në

ngrohës, dhe shenja është e njëjtë (si në deklaratën e problemit) Qhol< 0 - означает, что

rrjedha e nxehtësisë drejtohet nga frigoriferi në ngrohës (!), i cili

bie ndesh me Ligjin e Dytë (fillimin) e termodinamikës!

Tradicionalisht, Qhol është sasia e nxehtësisë së transferuar nga lëngu i punës

frigorifer, - një vlerë më e madhe se zero (pozitive), e cila

pasqyron pajtueshmërinë me ligjet e termodinamikës.

Formula për efikasitet motor ngrohje në formën n = (Q1 + Q2) / Q1 (me shenjë

"+" midis Q1 dhe Q2) janë të përfshira në disa udhëzime dhe referenca

literaturë, por në këtë rast besohet se Q1 është sasia e nxehtësisë,

marrë nga lëngu i punës nga ngrohësi, dhe Q2 është sasia

nxehtësinë që merr lëngu punues nga frigoriferi, ndërsa Q2< 0 ,

dhe kjo do të thotë që lëngu i punës e transferon në frigorifer sasinë

nxehtësia -Q2 (me shenjën minus). Shih, për shembull: Yavorsky B.M. dhe

Detlaf A.A. Manuali i fizikës: botimi i dytë, Rev. - M., Shtëpi

botim i literaturës fizike dhe matematikore, 1985, - f. 119, paragrafi 7.

Nisur nga sa më sipër, besoj se gjendja e këtij problemi dhe zgjidhja e tij

duhet të rishikohet (korrigjohet) në përputhje me rrethanat.

Nga ana tjetër, vetë prodhimi

zgjedhja e formulave "të sakta" është marrëzi, edhe nëse shenja në pabarazi është korrigjuar.

Me respekt, Ershov Alexander Petrovich, dok. fiz.-mat. Sci., Profesor, Shef i Laboratorit të Fizikës së Shpërthimeve

Instituti i Hidrodinamikës. M.A. Lavrentieva

Dega Siberiane e Akademisë së Shkencave Ruse

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

miku 05.03.2016 16:41

I dashur redaktor! Ekziston një rregull në termodinamikë: nëse sasia e nxehtësisë së lëshuar nga trupi merret si Q, atëherë Q> 0 do të thotë që rrjedha e nxehtësisë drejtohet nga trupi në një trup tjetër (ato) (trupi humb nxehtësinë. në shumën e Q), dhe 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.Makinat e ngrohjes.

- një pajisje që shndërron nxehtësinë në punë mekanike (motor ngrohje) ose punën mekanike në nxehtësi (frigorifer). Transformimi kryhet duke ndryshuar energjinë e brendshme të lëngut të punës - në praktikë, zakonisht lëng ose gaz.

Me pak fjalë, motorët me ngrohje shndërroni ngrohtësinë në punë ose, anasjelltas, punën në ngrohtësi.

Shembuj të motorëve me nxehtësi: Motori me djegie të brendshme (ICE) a) motori me karburator b) motori me naftë c) motori reaktiv Turbinat me avull dhe gaz.

1.1. Historia e krijimit të motorëve të nxehtësisë.

Shumë besojnë se historia e motorëve me avull nuk filloi deri në fund të shekullit të 17-të në Angli. Por kjo nuk është plotësisht e vërtetë.

Në shekullin e parë para Krishtit, një nga shkencëtarët e mëdhenj të Greqisë antike, Heroni i Aleksandrisë, shkroi traktatin "Pneumatika". Ai përshkruante makinat që përdornin energjinë e nxehtësisë. Më interesantët për ne ishin dy motorë ngrohjeje.

Eolipil - një top "Eola", i rrotulluar rreth boshtit të tij nën veprimin e avullit që del prej tij. Në fakt ishteprototipi i turbinave me avull të ardhshëm.

Një tjetër pajisje e jashtëzakonshme e Heroit të Aleksandrisë ishte lëvizja e dyerve të tempullit, të cilat u hapën nën veprimin e zjarrit të ndezur në altar. Me një analizë të detajuar në këtë sistem kompleks mekanizmash, mund të shohimpompa e parë e avullit.

Të gjithë motorët e nxehtësisë të krijuar nga Hero i Aleksandrisë u përdorën vetëm si lodra. Ata nuk ishin të kërkuar në atë kohë.

Historia e vërtetë e motorëve me avull fillon vetëm në shekullin e 17-të. Një nga të parët që krijoiprototipi i funksionimit të një motori me avull, ishte Denis Papin. Motori me avull i Papen ishte në fakt vetëm një skicë, një model. Ai kurrë nuk arriti të krijojë një motor të vërtetë me avull që mund të përdoret në prodhim. 1680 - Shpiku bojlerin me avull në 1681. - E pajisur me një valvul sigurie 1690. - Ai ishte i pari që përdori avullin për të ngritur pistonin dhe për të përshkruar ciklin e mbyllur termodinamik të një motori me avull. 1707 - Ka dhënë një përshkrim të motorit të tij. Por veprat e tij nuk u harruan për mijëvjeçarë si veprat e Heronit. Të gjitha idetë e tij u zbatuan në gjeneratën e ardhshme të motorëve me avull.

Nëse është shumë e vështirë të përcaktohet saktësisht se kush ishte i pari në historinë e teknologjisë që krijoi një motor me avull, atëherë dihet me siguri se kush ishte i pari që patentoi dhe aplikoi në praktikë motorin e tij me avull. Në vitin 1698, anglezi Thomas Severi regjistroi të parinpatentë për një pajisje "për ngritjen e ujit dhe për marrjen e lëvizjes së të gjitha llojeve të prodhimit duke përdorur forcën lëvizëse të zjarrit ..."... Siç mund ta shihni, përshkrimi i patentës është shumë i paqartë. Në fakt, ai krijoi pompën e parë me avull. E vetmja gjë që mund të bënte ishte të ngrinte ujin. Në të njëjtën kohë, efikasiteti i pompës ishte jashtëzakonisht i ulët, dhe konsumi i qymyrit ishte thjesht i madh. Prandaj, pompa përdorej kryesisht në minierat e qymyrit. Ata pompuan ujërat nëntokësore.

Në 1712, bota pa makinë me avull Thomas Newcomen. Motori me avull i Newcomen përfshin idetë më të mira nga motori me avull i Papen dhe pompa me avull Severi. Në të, një cilindër me avull me piston përdorej për të kryer lëvizjen, si në motorin me avull Papen. Në këtë rast, avulli merrej veçmas, në një kazan me avull, si në pompën e avullit Severi.

Megjithë një përparim të madh në krijimin e motorëve me avull, makina Newcomen mori shpërndarjen e saj kryesore vetëm si një makinë për pompat e ujit. Disavantazhet kryesore të motorit me avull Newcomen ishin madhësia e tij e madhe dhe konsumi i lartë i qymyrit. Përpjekjet për ta përdorur atë për të drejtuar avulloret ishin të pasuksesshme.

Për më shumë se 50 vjet, motori me avull i Newcomen ka mbetur i pandryshuar. Në 1763, James Watt, një mekanik në Universitetin e Glasgow, iu ofrua të rregullonte motorin me avull të Newcomen. Në procesin e punës me makinën e Newcomen, Watt arrin në përfundimin se do të ishte mirë ta përmirësonte atë.

Së pari, Watt vendos ta mbajë cilindrin e avullit të nxehtë gjatë gjithë kohës. Kjo do të zvogëlojë konsumin e qymyrit. Për ta bërë këtë, ai krijon një kondensator për të ftohur avullin. Gjëja tjetër që bën është të ndryshojë mënyrën e funksionimit të cilindrit të avullit. Nëse në motorin me avull Newcomen makina kryente goditjen e saj të punës nën veprimin e presionit atmosferik, atëherë në motorin me avull Watt, pistoni kryente goditjen e tij të punës nën veprimin e presionit të avullit. Kjo bëri të mundur rritjen e presionit në cilindër dhe zvogëlimin e madhësisë së motorit me avull.

Në 1773, Watt ndërton të parën e tijmotori me avull në punë... Dhe në 1774, së bashku me industrialistin Matthew Bolton, Watt hapi një kompani për prodhimin e motorëve me avull. Nga 1775 deri në 1785 - 56 motorë me avull u ndërtuan nga firma Watt. Nga 1785 deri në 1795 - 144 nga këto makineri janë dorëzuar tashmë nga e njëjta kompani.Gjërat po shkonin mirë dhe Bolton i kërkon Watt të krijojë një motor me avull për mullirin e tij të ri të petëzimit.

Në 1884, Watt krijon të parënmakinë universale me avull.Qëllimi i tij kryesor është të drejtojë veglat e makinerive industriale. Nga ky moment, motori me avull nuk është më i lidhur me minierat e qymyrit. Ata fillojnë ta përdorin atë në fabrika, e instalojnë në avullore dhe krijojnë trena.

Ishte motori me avull i Watt që bëri një përparim teknologjik në teknologji. Ajo hapi një epokë të re në historinë e teknologjisë - epokën e motorëve me avull.

Makina e parë me avull 1770... Jean Cugno - Inxhinier francez, ndërtoi karrocën e parë vetëlëvizëse, e krijuar për të lëvizur pjesët e artilerisë

"Vellai i vogel" - lokomotiva me avull në 1803. - Shpikësi anglez Richard Trevithick projektoi lokomotivën e parë me avull. Pas 5 vjetësh Trevithick ndërtoi një lokomotivë të re me avull. ai zhvilloi një shpejtësi deri në 30 km / orë. Në 1816, pa mbështetje, Trevithick falimentoi dhe u largua për në Amerikën e Jugut

Roli vendimtar i 1781-1848. - Dizajneri dhe shpikësi anglez George Stephenson 1814. - Filloi të ndërtonte lokomotiva me avull. 1823 Ai themeloi fabrikën e parë të lokomotivave me avull në botë në 1829. Lokomotiva me avull Raketa e Stephenson zuri vendin e parë në konkursin për lokomotivat më të mira. Fuqia e tij ishte 13 kf, dhe shpejtësia ishte 47 km / orë.

Motori me djegie të brendshme 1860- Mekaniku francez Lenoir shpiku motorin me djegie të brendshme në 1878. - Shpikësi gjerman Otto projektoi një motor me djegie të brendshme me katër goditje. 1825 - Shpikësi gjerman Daimler krijoi një motor me djegie të brendshme me benzinë ​​Në të njëjtën kohë, motori i benzinës u zhvillua nga Kostovich në Rusi.

Pajisje speciale. Karburator.Inxhinieri gjerman Rudolf Diesel projektoi një motor me djegie të brendshme në të cilin nuk ishte ngjeshur një përzierje e djegshme, por ajri. Këta janë motorët më ekonomikë të nxehtësisë 1) funksionojnë me lloje të lira karburanti 2) kanë një efikasitet prej 31-44% më 29 shtator 1913. Hipi në një avullore për në Londër. Të nesërmen në mëngjes nuk e gjetën në kabinë. Besohet se ai është vetëvrarë duke u hedhur në ujërat e Kanalit Anglez gjatë natës.

1.2. Parimi i funksionimit të motorit të nxehtësisë.

Motorët me nxehtësi mund të organizohen në mënyra të ndryshme, por në çdo motor termik duhet të ketë një lëndë pune ose një trup që kryen punë mekanike në pjesën e punës të makinës, një ngrohës, ku substanca punuese merr energji dhe një frigorifer që largon. nxehtësia nga trupi i punës.

Mjeti i punës mund të jetë me avull ose gaz.

1.3. Llojet e motorëve me nxehtësi.

Motorët e nxehtësisë janë dy llojesh - në varësi të drejtimit të proceseve që ndodhin në to:
1. Motorët me ngrohjeshndërroni nxehtësinë që vjen nga një burim i jashtëm në punë mekanike.

Makinat ftohësetransferimi i nxehtësisë nga një trup më pak i nxehtë në një trup më të nxehtë për shkak të punës mekanike të një burimi të jashtëm.

Le të shqyrtojmë më në detaje këto lloje të motorëve të nxehtësisë.

1.3.1. Motorët me ngrohje.

Ne e dimë se kryerja e punës në një trup është një nga mënyrat për të ndryshuar energjinë e tij të brendshme: puna e përfunduar, si të thuash, tretet në trup, duke u shndërruar në energjinë e lëvizjes kaotike dhe ndërveprimit të grimcave të tij.

Një motor ngrohjeje është një pajisje që, përkundrazi, nxjerr punë të dobishme nga energjia e brendshme "kaotike" e trupit. Shpikja e motorit të nxehtësisë ndryshoi vërtet fytyrën e qytetërimit njerëzor.

Një diagram skematik i një motori ngrohjeje mund të përshkruhet si më poshtë:

Le të shohim se çfarë kuptimi kanë elementet e këtij diagrami.

Trupi punues motorri eshte me gaz. Zgjerohet, lëviz pistonin dhe kështu kryen punë të dobishme mekanike.

Por për të detyruar gazin të zgjerohet, duke kapërcyer forcat e jashtme, është e nevojshme ta ngrohni atë në një temperaturë që është dukshëm më e lartë se temperatura e ambientit. Për këtë, gazi vihet në kontakt me një ngrohës - karburant që digjet.

Në procesin e djegies së karburantit, çlirohet energji e konsiderueshme, një pjesë e së cilës përdoret për ngrohjen e gazit. Gazi merr nga ngrohësi sasinë e nxehtësisë Qн ... Është për shkak të kësaj nxehtësie që motori bën punë të dobishme. A .

E gjithë kjo është e qartë, por çfarë është një frigorifer dhe pse është i nevojshëm?

Me një zgjerim të vetëm të gazit, ne mund ta përdorim në mënyrë sa më efikase nxehtësinë hyrëse dhe ta kthejmë atë tërësisht në punë. Për ta bërë këtë, ju duhet të zgjeroni gazin në mënyrë izotermale: ligji i parë i termodinamikës, siç e dimë, na jep në këtë rast A = Qn.

Por askush nuk ka nevojë për një zgjerim të vetëm. Motori duhet të funksionojë në mënyrë ciklike, sigurimi i përsëritshmërisë periodike të lëvizjeve të pistonit. Prandaj, në fund të zgjerimit, gazi duhet të kompresohet, duke e kthyer atë në gjendjen e tij origjinale.

Në procesin e zgjerimit, gazi kryen një punë të dobishme A1. Në procesin e ngjeshjes, në gaz kryhet puna pozitive A2 (Dhe vetë gazi bën punën negative A2). Përfundimisht punë e dobishme gaz për cikël A = A1-A2.

Sigurisht, duhet të ketë A> 0 ose A2<А1 (иначе никакого смысла в двигателе нет). Сжимая газ, мы должны совершить меньшую работу, чем совершил газ при расширении.

Si mund të arrihet kjo? Përgjigje: Kompresoni gazin në presione më të ulëta sesa gjatë zgjerimit. Me fjalë të tjera, në diagramin pV, procesi i kompresimit duhet të shkojë poshtë procesit të zgjerimit, d.m.th., ciklit duhet të përshkohet në drejtim të akrepave të orës.

Për shembull, në ciklin në figurë, puna e gazit gjatë zgjerimit është e barabartë me sipërfaqen e trapezit të lakuar V11a2V2. Në mënyrë të ngjashme, puna në ngjeshjen e gazit është e barabartë me sipërfaqen e trapezit të lakuar V11b2V2 me një shenjë minus. Si rezultat, puna A e gazit për cikël rezulton të jetë pozitive dhe e barabartë me sipërfaqen e ciklit 1a2b1.

Mirë, por si mund ta bëni gazin të kthehet në gjendjen e tij origjinale përgjatë një kurbë më të ulët, d.m.th. e. Përmes shteteve me ndarje më të vogla? Kujtojmë se për një vëllim të caktuar, sa më e ulët të jetë temperatura, aq më i ulët është presioni i gazit. Prandaj, kur kompresohet, gazi duhet të kalojë nëpër gjendje me temperatura më të ulëta.

Kjo është pikërisht ajo për të cilën është një frigorifer: për i ftohtë gaz në procesin e kompresimit. Frigoriferi mund të jetë atmosfera (për motorët me djegie të brendshme) ose ujë të rrjedhshëm ftohës (për turbinat me avull).

Kur ftohet, gazi lëshon një sasi të caktuar nxehtësie Q2 në frigorifer. Sasia totale e nxehtësisë së marrë nga gazi për cikël bëhet e barabartë me Q1-Q2. Sipas ligjit të parë të termodinamikës:
Q 1- Q 2 = A + deltaU,

ku deltaU është ndryshimi i energjisë së brendshme të gazit për cikël. Është e barabartë me zero deltaU = 0, pasi gazi u kthye në gjendjen e tij origjinale (dhe energjia e brendshme, siç kujtojmë, është funksioni shtetëror). Si rezultat, puna e gazit për cikël është e barabartë me:
A = Q 1- Q 2.

Siç mund ta shihni, A

Një tregues i efikasitetit të shndërrimit të energjisë së karburantit me djegie në punë mekanike është efikasiteti i motorit të nxehtësisë.

Efikasiteti i motorit të nxehtësisëËshtë raporti i punës mekanike A me sasinë e nxehtësisë Q1 të furnizuar nga ngrohësi.

Efikasiteti i një motori termik, siç mund ta shohim, është gjithmonë më pak se uniteti. Për shembull, efikasiteti i turbinave me avull është rreth 25%, dhe efikasiteti i motorit me djegie të brendshme është rreth 40%.

1.3.2. Makina frigoriferike.

Përvoja e përditshme dhe eksperimentet fizike na tregojnë se në procesin e shkëmbimit të nxehtësisë, nxehtësia transferohet nga një trup më i nxehtë në një trup më pak të nxehtë, por jo anasjelltas. Nuk janë vërejtur asnjëherë procese në të cilat, për shkak të shkëmbimit të nxehtësisë, energjia kalon spontanisht nga një trup i ftohtë në atë të nxehtë, si rezultat i të cilit trupi i ftohtë do të ftohet edhe më shumë, dhe trupi i nxehtë do të nxehet edhe më shumë.

Fjala kyçe këtu është "spontane". Nëse përdorni një burim të jashtëm energjie, atëherë është mjaft e mundur të kryhet procesi i transferimit të nxehtësisë nga një trup i ftohtë në një të nxehtë. Kjo është ajo që bëjnë makinat ftohëse.

Krahasuar me një motor ngrohjeje, proceset në një makinë frigoriferike kanë drejtim të kundërt. (Fig. 86).

Trupi punues quhet edhe makina ftohëse ftohës (në impiantet e vërteta ftohëse, ftohësi është një tretësirë ​​e paqëndrueshme me një pikë vlimi të ulët, e cila merr nxehtësinë gjatë avullimit dhe e kthen atë gjatë kondensimit). Për thjeshtësi, ne do ta konsiderojmë atë një gaz që thith nxehtësinë gjatë zgjerimit dhe lëshon gjatë ngjeshjes.

Frigorifer (T2) në një makinë frigoriferike është një trup nga i cili largohet nxehtësia. Frigoriferi transferon sasinë e nxehtësisë Q2 në lëngun e punës (gazit), si rezultat i të cilit gazi zgjerohet.

Gjatë ngjeshjes, gazi lëshon nxehtësi Q1 në një trup më të nxehtë - një ngrohës (T1). Që të ndodhë një transferim i tillë i nxehtësisë, gazi duhet të kompresohet në temperatura më të larta se sa ishte gjatë zgjerimit. Kjo është e mundur vetëm për shkak të punës A të kryer nga një burim i jashtëm (për shembull, një motor elektrik) (në njësitë e ftohjes reale, motori elektrik krijon një presion të ulët në avullues, si rezultat i të cilit ftohësi vlon dhe merr nxehtësi Përkundrazi, motori elektrik krijon një presion të lartë në kondensator, nën të cilin ftohësi kondensohet dhe lëshon ngrohtësi). Prandaj, sasia e nxehtësisë së transferuar në ngrohës rezulton të jetë më e madhe se sasia e nxehtësisë së marrë nga frigoriferi, vetëm me vlerën A.

Q 1 = Q 2 + A.

Kështu, në diagramin pV, cikli i funksionimit të makinës ftohëse shkon në drejtim të kundërt të orës... Zona e ciklit është puna A, e kryer nga një burim i jashtëm,

Qëllimi kryesor i një makinerie ftohëse është të ftohë një rezervuar të caktuar (për shembull, një frigorifer). Në këtë rast, ky rezervuar luan rolin e një frigoriferi, dhe mjedisi shërben si ngrohës - nxehtësia e hequr nga rezervuari shpërndahet në të.

Një tregues i efikasitetit të makinës ftohëse është koeficienti i ftohjese barabartë me raportin e nxehtësisë së hequr nga frigoriferi me punën e një burimi të jashtëm:

A = Q 2 / A

Koeficienti i ftohjes mund të jetë më shumë se një. Në frigoriferët e vërtetë, merr vlera nga afërsisht 1 në 3.

Ekziston një aplikim tjetër interesant: një ftohës mund të veprojë si një pompë nxehtësie. Atëherë qëllimi i tij është ngrohja e një rezervuari të caktuar (për shembull, ngrohja e një dhome) për shkak të nxehtësisë së larguar nga mjedisi. Në këtë rast, ky rezervuar do të jetë ngrohësi, dhe ambienti do të jetë frigoriferi.

Një tregues i efikasitetit të pompës së nxehtësisë është koeficienti i ngrohjese barabartë me raportin e sasisë së nxehtësisë së transferuar në rezervuarin e nxehtë me punën e një burimi të jashtëm.

Vlerat e koeficientit të ngrohjes të pompave reale të nxehtësisë zakonisht variojnë nga 3 në 5.

1.4. Motori i ngrohjes Carnot.

Karakteristikat më të rëndësishme të një motori me nxehtësi janë vlerat më të larta dhe më të ulëta të temperaturës së lëngut të punës gjatë ciklit. Këto vlera janë emërtuar në përputhje me rrethanattemperatura e ngrohësit dhe temperatura e frigoriferit.

Ne kemi parë që efikasiteti i një motori me nxehtësi është rreptësisht më i vogël se uniteti. Shtrohet një pyetje e natyrshme: cili është efikasiteti më i lartë i mundshëm i një motori ngrohjeje me vlera fikse të temperaturës së ngrohësit T1 dhe temperaturës së frigoriferit T2?

Le të, për shembull, temperatura maksimale e trupit të një motori në punë është 1000 K, dhe minimumi është 300 K. Cili është kufiri teorik i efikasitetit të një motori të tillë?

Përgjigja për këtë pyetje u dha nga fizikani dhe inxhinieri francez Sadi Carnot në 1824. Ai shpiku dhe hulumtoi një motor të mrekullueshëm nxehtësie me një gaz ideal si një lëng pune. Kjo makinë funksionon sipas ciklit Carnot. i përbërë nga dy izoterma dhe dy adiabate.

Konsideroni një lak përpara Makina Carnot shkon në drejtim të akrepave të orës. Në këtë rast, makina funksionon si një motor ngrohjeje.

Izotermi 1-2. Në seksionin 1-2, gazi vihet në kontakt termik me një ngrohës të temperaturës T1 dhe zgjerohet në mënyrë izotermale. Sasia e nxehtësisë Q1 furnizohet nga ngrohësi dhe shndërrohet plotësisht në punë në këtë seksion: A12 = Q1.

Adiabat 2-3. Për kompresimin e radhës, është e nevojshme të transferohet gazi në një zonë me temperatura më të ulëta. Për këtë, gazi izolohet termikisht, dhe më pas zgjerohet në mënyrë adiabatike në seksionin 2-3. Gjatë zgjerimit, gazi kryen punë pozitive A23, dhe për shkak të kësaj, energjia e tij e brendshme zvogëlohet: deltaU23 = - A23.

Izotermi 3-4. Izolimi termik hiqet, gazi vihet në kontakt termik me një frigorifer me temperaturë T2. Ndodh kompresimi izotermik. Gazi i jep frigoriferit sasinë e nxehtësisë Q2 dhe kryen punë negative A34 = - Q2.

Adiabat 4-1. Ky seksion është i nevojshëm për të kthyer gazin në gjendjen e tij origjinale. Gjatë ngjeshjes adiabatike, gazi kryen punë negative A41. Gazi nxehet në temperaturën fillestare T1.

Carnot gjeti efikasitetin e këtij cikli (llogaritjet, për fat të keq, janë jashtë fushës së kurrikulës shkollore).

Për më tepër, ai e dëshmoi këtëEfikasiteti i ciklit Carnot është maksimumi i mundshëm për të gjithë motorët me ngrohje me temperaturë ngrohës T1 dhe temperaturë frigoriferi T2... Pra, në shembullin e mësipërm (T1 = 1000 K, T2 = 300 K) kemi:

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

Cili është qëllimi i përdorimit të izotermave dhe adiabateve, dhe jo disa proceseve të tjera?

Rezulton se proceset izotermike dhe adiabatike e bëjnë makinën Carnot të kthyeshme ... Mund të drejtohet nga lak i kundërt (në drejtim të kundërt) midis të njëjtit ngrohës dhe frigoriferit, pa përfshirë pajisje të tjera. Në këtë rast, makina Carnot do të funksionojë si ftohës.

Aftësia për të drejtuar një makinë Carnot në të dy drejtimet luan një rol shumë të rëndësishëm në termodinamikë. Për shembull, ky fakt shërben si një lidhje në vërtetimin e efikasitetit maksimal të ciklit Carnot.

2. Raketë.

- (nga italisht rocchetta - një bosht i vogël nëpër të. Rakete ose holandisht.raket) - një avion që lëviz në hapësirë ​​për shkak të veprimit të shtytjes së avionit, që lind vetëm si rezultat i refuzimit të një pjese të masës së vet (trupi i punës ) të aparatit dhe pa përdorimin e lëndëve nga mjedisi ... Meqenëse fluturimi i një rakete nuk kërkon domosdoshmërisht praninë e një mjedisi ajri ose gazi të ambientit, është e mundur jo vetëm në atmosferë, por edhe në vakum. Fjala "raketë" i referohet një game të gjerë pajisjesh fluturuese, nga një fishekzjarre festive deri tek një mjet lëshimi në hapësirë.

Në terminologjinë ushtarake, fjala raketë nënkupton një klasë, si rregull, të mjeteve ajrore pa pilot që përdoren për të përfshirë objektiva të largëta dhe duke përdorur parimin e shtytjes së avionit për fluturim. Në lidhje me përdorimin e larmishëm të raketave në forcat e armatosura, nga degë të ndryshme të ushtrisë, është formuar një klasë e gjerë e llojeve të ndryshme të armëve raketore.

1.1. Historia e shkencës së raketave.

Ekziston një supozim se një farë ngjashmërie e një rakete është projektuar përsëriGreqia e lashtë nga Alix Sin. Po flasim për një pëllumb druri fluturues të Archit of Tarentum.Shpikja e tij përmendet në vepërshkrimtari i lashtë romak Aulus Gellius “Netët e papafingo”.Libri thotë se zogu u ngrit me pesha dhe u vu në lëvizje nga një frymë e ajrit të fshehur dhe të fshehur. Ende nuk është vërtetuar: a është vënë në lëvizje pëllumbi nga ajri brenda tij apo ajri që frynte mbi të nga jashtë? Mbetet e paqartë se si Archytas mund ta kishte marrë ajrin e ngjeshur brenda pëllumbit. Në traditën e lashtëpneumatikë nuk ka analoge të përdorimit të tillë të ajrit të kompresuar.

Shumica e historianëve ia atribuojnë origjinën e raketave kohëraveDinastia kineze Han (206 para Krishtit - 220 pas Krishtit), deri në zbulimin e barutit dhe fillimin e përdorimit të tij për fishekzjarre dhe argëtim. Forca e krijuar nga shpërthimi i ngarkesës pluhur ishte e mjaftueshme për të lëvizur objekte të ndryshme.Më vonë, ky parim u zbatua kur u krijua i pariarmë dhe musketa. Predha armësh pluhurmund të fluturonin në distanca të gjata, por nuk ishin raketa, pasi ato nuk kishin furnizimet e tyre karburant. Sidoqoftë, ishte shpikja e barutit që u bë parakushti kryesor për shfaqjen e raketave reale.

Raketa e parë u krijua nga njeriu të paktën 700 vjet më parë. Në shekullin e 13-të, kinezët përdorën për herë të parë raketa ose, siç quheshin atëherë, "shigjeta zjarri" kundër pushtuesve mongolë dhe e zhytën armikun në konfuzion dhe panik.

Në Betejën e Kaiken në 1232, kinezët lëshuan "shigjeta të zjarrta", në të cilat ishte ngjitur një tub i bërë me letër të ngjeshur, të hapur vetëm në pjesën e pasme dhe të mbushur me një përbërje të djegshme. Kjo ngarkesë u ndez dhe më pas shigjeta u hodh duke përdorur një hark. Shigjeta të tilla u përdorën në një sërë rastesh gjatë rrethimit të fortifikimeve, kundër anijeve dhe kalorësisë. Pas Betejës së Kaikenit, Mongolët filluan të prodhonin raketat e tyre dhe të përhapnin teknologjinë e parë të raketave në Evropë.

Nga shekulli i 13-të deri në shekullin e 15-të, pati raportime për eksperimente të ndryshme me raketa. Në Angli, një murg i quajtur Roger Bacon po punonte për një formulë të re pluhuri që do të rriste gamën e predhave të raketave. Në Francë, Jean Froissart zbuloi se fluturimi i predhës mund të ishte më i saktë nëse raketa lëshohej përmes një tubi. Pas disa shekujsh, ideja e Froissard-it i dha shtysë krijimit të predhave të raketave antitank si bazuka. Në Itali, Gian de Fontana zhvilloi një raketë të ngjashme me silurin që lëvizte në sipërfaqen e ujit për t'i vënë zjarrin anijeve të armikut.

Megjithatë, princi indian Haydar Ali, i cili sundoi në mbretërinë e Mysore (ose Karnataka), në jug të Indisë, mund të quhet një novator i teknologjisë raketore në kohën e tyre moderne. Gjatë luftërave midis Mysore dhe kompanisë britanike tregtare të Indisë Lindore Haydar, Ali përdori raketa dhe regjimente raketash në formën e trupave të rregullta. Risia kryesore teknologjike ishte përdorimi i një guaskë metalike me cilësi të lartë, në të cilën u vendos një ngarkesë baruti (kështu u shfaq dhoma e parë e djegies). Haydar Ali gjithashtu krijoi skuadra raketash të trajnuara speciale që mund të drejtonin raketat drejt objektivave të largëta me saktësi të pranueshme. Përdorimi i raketave në luftërat Anglo-Mysore i çoi britanikët në idenë e përdorimit të këtij lloji të armës. William Congreve, një oficer në forcat britanike që kapi disa raketa indiane si trofe, i dërgoi këto predha në Angli për studim dhe zhvillim të mëtejshëm. Në 1804 Congreve, djali i shefit të arsenalit mbretëror në Woolwich, afër Londrës, filloi zhvillimin e një programi raketash dhe prodhimin masiv të raketave. Congreve bëri një përzierje të re karburanti dhe zhvilloi një motor rakete dhe një tub metalik me një majë të ngushtuar. Këto raketa, të cilat peshonin 15 kg, quheshin Congreve Rockets.

Artileria raketore u përdor gjerësisht deri në fund të shekullit të 19-të. Raketat ishin më të lehta dhe më të lëvizshme se copat e artilerisë. Saktësia dhe saktësia e gjuajtjes së raketave ishte e vogël, por e krahasueshme me artileritë e asaj kohe. Sidoqoftë, në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, u shfaqën armë artilerie me pushkë, duke siguruar saktësi dhe saktësi më të madhe të zjarrit, dhe artileria raketore u hoq nga shërbimi kudo. Vetëm fishekzjarre dhendezjet e sinjalit.

Në fund të shekullit të 19-të, u bënë përpjekje për të shpjeguar matematikisht shtytjen e avionëve dhe për të krijuar armë raketore më efektive. Në Rusi, Nikolai Tikhomirov ishte një nga të parët që u mor me këtë çështje në 1894.

Konstantin Tsiolkovsky studioi teorinë e shtytjes së avionëve. Ai parashtroi idenë e përdorimit të raketave për fluturimin në hapësirë ​​dhe argumentoi se karburanti më efikas për to do të ishte një kombinim i oksigjenit të lëngshëm dhe hidrogjenit. Ai projektoi një raketë për komunikimet ndërplanetare në 1903.

Shkencëtari gjerman Hermann Obert parashtroi gjithashtu parimet e fluturimit ndërplanetar në vitet 1920. Përveç kësaj, ai kreu teste në stol të motorëve të raketave.

Shkencëtari amerikan Robert Goddart filloi të zhvillonte një motor rakete me lëndë djegëse të lëngshme në vitin 1923 dhe një prototip pune u përfundua në fund të vitit 1925. 16 mars 1926 ai lëshoi ​​raketën e parë me lëndë djegëse të lëngshme duke përdorur benzinë ​​dhe oksigjen të lëngshëm si lëndë djegëse.

Më 17 gusht 1933 u lëshua raketa GIRD 9, e cila mund të konsiderohet si raketa e parë kundërajrore sovjetike. Ajo arriti një lartësi prej 1.5 km. Dhe raketa tjetër "GIRD 10", e lëshuar më 25 nëntor 1933, tashmë ka arritur një lartësi prej 5 km.

Më 14 mars 1931, anëtari i VfR-së Johannes Winkler kreu lëshimin e parë të suksesshëm të një rakete me lëndë djegëse të lëngshme në Evropë.

Në vitin 1957. në BRSS, nën udhëheqjen e Sergei Korolev, u krijua raketa e parë balistike ndërkontinentale në botë R-7 si mjet për dërgimin e armëve bërthamore, e cila në të njëjtin vit u përdor për të lëshuar satelitin e parë artificial të Tokës në botë. Kështu filloi përdorimi i raketave për fluturimet në hapësirë.

2.2. Forcat që veprojnë mbi një raketë gjatë fluturimit.

Shkenca e studimit të forcave që veprojnë në raketa ose anije të tjera kozmike quhet astrodinamikë.

Forcat kryesore që veprojnë në një raketë gjatë fluturimit:

Shtytja e motorit.

Kur lëvizni në atmosferë - çdo rezistencë.

Forca ngritëse. Zakonisht i vogël, por domethënës për rrëshqitësit e raketave.

2.3. Përdorimi i raketave.

2.3.1 Ushtarak.

Raketat përdoren si një metodë për dërgimin e armëve në objektiv. Madhësia e vogël dhe shpejtësia e lartë e raketave u ofrojnë atyre një cenueshmëri të ulët. Meqenëse një pilot nuk është i nevojshëm për të kontrolluar një raketë luftarake, ai mund të mbajë ngarkesa me fuqi të madhe shkatërruese, duke përfshirë ato bërthamore. Sistemet moderne të strehimit dhe navigimit u japin raketave saktësi dhe manovrim më të madh.

Ka shumë lloje të raketave luftarake që ndryshojnë në rrezen e fluturimit, si dhe në vendin e lëshimit dhe vendin e goditjes së objektivit ("tokë" - "ajër"). Sistemet e mbrojtjes kundër raketave përdoren për të luftuar raketat luftarake.

Ka edhe flakërima dhe flakërima.

2.3.2. Kërkimi shkencor.

Raketat gjeofizike dhe meteorologjike përdoren në vend të avionëve dhe balonave në një lartësi prej më shumë se 30-40 kilometra. Raketat nuk kanë një tavan kufizues dhe përdoren për tingëllimin e sipërme të atmosferës, kryesisht mezosferën dhe jonosferën.

Ekziston një ndarje e raketave në raketa të lehta meteorologjike, të afta për të ngritur një grup instrumentesh në një lartësi prej rreth 100 kilometrash, dhe raketa të rënda gjeofizike, të cilat mund të mbajnë disa grupe instrumentesh dhe lartësia e fluturimit të të cilave është praktikisht e pakufizuar.

Në mënyrë tipike, raketat shkencore janë të pajisura me instrumente për matjen e presionit atmosferik, fushës magnetike, rrezatimit kozmik dhe përbërjes së ajrit, si dhe pajisje për transmetimin e rezultateve të matjes me radio në tokë. Ka modele raketash, ku instrumentet me të dhënat e marra gjatë ngjitjes ulen në tokë duke përdorur parashutat.

Hulumtimi meteorologjik i raketave i parapriu kërkimit satelitor, kështu që satelitët e parë meteorologjikë kishin të njëjtat instrumente si raketat meteorologjike. Raketa u lëshua për herë të parë për të studiuar parametrat e mjedisit ajror më 11 prill 1937, por lëshimet e rregullta të raketave filluan në vitet 1950, kur u krijuan një sërë raketash të specializuara shkencore.

2.3.3. Kozmonautika.

Raketa është ende mjeti i vetëm i aftë për të nisur një anije kozmike në hapësirë. Mënyrat alternative për të ngritur anijen kozmike në orbitë, të tilla si "ashensori hapësinor", armët elektromagnetike dhe konvencionale, janë ende në fazën e projektimit.

2.3.4. Sporti.

Ka disa njerëz sportistë raketash, hobi i të cilëve është ndërtimi dhe lëshimi i modeleve të raketave. Gjithashtu, raketat përdoren në fishekzjarre amatore dhe profesionale.

3. Motori reaktiv.

Një motor që krijon forcën shtytëse të nevojshme për lëvizjen duke shndërruar energjinë e brendshme të karburantit në energjinë kinetike të rrjedhës së avionit të lëngut të punës. Lëngu i punës, në raport me motorët, kuptohet si një substancë (gaz, lëng, i ngurtë), me ndihmën e së cilës energjia termike e çliruar gjatë djegies së karburantit shndërrohet në punë të dobishme mekanike. Lloje të ndryshme të energjisë (kimike, bërthamore, elektrike, diellore) mund të shndërrohen në energji kinetike (me shpejtësi të lartë) të një rryme jet në një motor rakete. Baza e një motori reaktiv është një dhomë me djegie, ku digjet karburanti (një burim i energjisë primare) dhe gjenerohet një lëng pune - gazra të nxehtë (produkte të djegies së karburantit). Karakteristika kryesore e forcës reaktive është se ajo lind si rezultat i bashkëveprimit të pjesëve të sistemit pa asnjë ndërveprim me trupat e jashtëm.

3.1. Historia e motorëve të avionëve.

Historia e motorëve të avionëve është e lidhur pazgjidhshmërisht me historinë e aviacionit. Përparimi në aviacion gjatë gjithë ekzistencës së tij u sigurua kryesisht nga përparimi i motorëve të avionëve, dhe të gjitha kërkesat në rritje të vendosura për motorët nga aviacioni ishin një stimulues i fuqishëm i zhvillimit të ndërtimit të motorëve të avionëve. Flyer-1, i konsideruar si avioni i parë, ishte i pajisur me një motor me djegie të brendshme pistoni dhe kjo zgjidhje teknike mbeti e domosdoshme në aviacion për dyzet vjet. Motorët e pistonit të avionëve u përmirësuan, fuqia e tyre dhe raporti i shtytjes ndaj peshës së vetë avionit u rritën.

Në fillim të viteve '30 në BRSS filloi puna për krijimin e një motori reaktiv për avionë. Në vitin 1920, inxhinieri sovjetik F.A. Tsander paraqiti idenë e një avioni rakete me lartësi të madhe. Motori i tij OR-2, i cili punonte me benzinë ​​dhe oksigjen të lëngshëm, ishte menduar për instalim në një avion prototip.

Në 1939, në BRSS, testet e fluturimit të motorëve ramjet (motorë ramjet) u zhvilluan në aeroplanin I-15 të projektuar nga NN Polikarpov. Motori ramjet i projektuar nga I.A. Merkulov u instalua në avionët e poshtëm të avionit si motorë shtesë. Fluturimet e para u kryen nga një pilot testues me përvojë P.E. Loginov. Në një lartësi të caktuar, ai përshpejtoi makinën në shpejtësinë maksimale dhe ndezi motorët e avionëve. Shtytja e motorëve shtesë ramjet rriti shpejtësinë maksimale të fluturimit. Në vitin 1939, u përpunua fillimi i besueshëm i motorit në fluturim dhe stabiliteti i procesit të djegies. Gjatë fluturimit, piloti mund të ndizte dhe fikte vazhdimisht motorin dhe të rregullonte shtytjen e tij. Më 25 janar 1940, pasi fabrika përpunoi motorët dhe kontrolloi sigurinë e tyre, u zhvillua një provë zyrtare në shumë fluturime - një fluturim i një avioni me një motor ramjet. Duke u nisur nga Aerodromi Qendror Frunze në Moskë, piloti Loginov ndezi motorët e tij të avionëve në një lartësi të ulët dhe bëri disa rrathë mbi zonën e aeroportit.

Në verën e vitit 1940, këta motorë u instaluan dhe u testuan në luftëtarin I-153 "Chaika" të projektuar nga NN Polikarpov. Ata rritën shpejtësinë e avionit me 40-50 km / orë.

Megjithatë, me shpejtësi fluturimi që mund të zhvillonte aeroplani me helikë, motorët shtesë me avion pa kompresor konsumonin shumë karburant. Ramjet ka një pengesë tjetër të rëndësishme: një motor i tillë nuk siguron shtytje në vend dhe, për rrjedhojë, nuk mund të sigurojë një ngritje të pavarur të avionit. Kjo do të thotë që një avion me një motor të ngjashëm duhet të pajiset domosdoshmërisht me një lloj termocentrali ndihmës të nisjes, për shembull, një helikë, përndryshe nuk do të ngrihet.

Puna për krijimin e avionëve reaktivë luftarak u krye gjerësisht jashtë vendit.

Në qershor 1942, u zhvillua fluturimi i parë i avionit luftarak-përgjues gjerman "Me-163" i projektuar nga Messerschmitt. Vetëm versioni i nëntë i këtij avioni u vu në prodhim masiv në 1944.

Për herë të parë, ky aeroplan me një motor me motor të lëngshëm u përdor në një situatë luftarake në mesin e vitit 1944 gjatë pushtimit të Francës nga forcat aleate. Ai synonte të luftonte bombarduesit dhe luftëtarët e armikut mbi territorin gjerman. Avioni ishte një monoplan pa bisht horizontal, gjë që u bë e mundur për shkak të fshirjes së madhe të krahut.

Në Itali, në gusht të vitit 1940, u krye fluturimi i parë 10-minutësh i avionit monoplan Campini-Caproni SS-2. Ky avion ishte i pajisur me një të ashtuquajtur motor-kompresor VRM (ky lloj VRM nuk u konsiderua në rishikimin e motorëve reaktiv, pasi doli të ishte joprofitabël dhe nuk mori shpërndarje).

Në maj të vitit 1941, u zhvillua në Angli fluturimi i parë testues i avionit eksperimental Gloucester "E-28/39" me një motor turbojet me një kompresor centrifugal të projektimit Whittle.

Me 17 mijë rrotullime në minutë, ky motor zhvilloi një shtytje prej rreth 3800 Njuton. Avioni eksperimental ishte një luftëtar me një vend me një motor turbojet i vendosur në gypin prapa kabinës. Avioni kishte një pajisje uljeje me tri rrota që tërhiqej gjatë fluturimit.

Një vit e gjysmë më vonë, në tetor 1942, u krye testi i parë i fluturimit i avionit luftarak amerikan "Ercomet" R-59A me dy motorë turbojet të projektuar nga Whittle. Ishte një monoplan me krahë të mesëm me një njësi bisht të lartë. Gjatë testeve të fluturimit u arrit një shpejtësi prej 800 kilometrash në orë.

Ndër avionët e tjerë turbojet të kësaj periudhe, duhet të theksohet luftarak Gloucester Meteor, fluturimi i parë i të cilit u zhvillua në vitin 1943. Ky monoplan i vetëm metalik me një vend u dëshmua të ishte një nga avionët luftarakë më të suksesshëm të periudhës. Dy motorë turbojet u instaluan në një krah konsol të ulët. Avioni luftarak serik zhvilloi një shpejtësi prej 810 kilometrash në orë. Kohëzgjatja e fluturimit ishte rreth 1.5 orë, tavani ishte 12 kilometra. Avioni kishte 4 topa automatikë të kalibrit 20 mm. Makina kishte manovrim dhe kontrollueshmëri të mirë në të gjitha shpejtësitë. Në nëntor 1941, një rekord botëror i shpejtësisë prej 975 kilometra në orë u vendos në një version të veçantë rekord të kësaj makine.

Tashmë në periudhën fillestare të zhvillimit të motorëve reaktivë, format e dikurshme të njohura të avionëve pësuan ndryshime pak a shumë të rëndësishme. Për shembull, aeroplani luftarak britanik "Vampire" i një dizajni me dy bume dukej shumë i pazakontë.

Në vendin tonë, gjatë Luftës së Madhe Patriotike, filloi një punë e gjerë kërkimore për krijimin e avionëve luftarakë me motorë turbojet. Lufta vendosi detyrën - të krijonte një avion luftarak që ka jo vetëm shpejtësi të lartë, por edhe një kohëzgjatje të konsiderueshme fluturimi: në fund të fundit, luftëtarët reaktivë të zhvilluar me motorë shtytës të lëngshëm kishin një kohëzgjatje fluturimi shumë të shkurtër - vetëm 8-15 minuta. Avionët luftarakë u zhvilluan me një sistem shtytës të kombinuar - me helikë dhe avion. Për shembull, luftëtarët La-7 dhe La-9 ishin të pajisur me përforcues avionësh.

Puna në një nga avionët e parë reaktiv sovjetik filloi në 1943-1944. Ky mjet luftarak u krijua nga një ekip projektimi i kryesuar nga gjenerali i Shërbimit Inxhinierik të Aviacionit Artem Ivanovich Mikoyan. Ishte një luftëtar I-250 me një termocentral të kombinuar, i cili përbëhej nga një motor avioni me pistoni me ftohje të lëngshme të tipit VK-107 A me një helikë dhe një WFD, kompresori i të cilit rrotullohej nga një motor pistoni. I-250 bëri fluturimin e tij të parë në mars 1945. Gjatë testeve të fluturimit, u arrit një shpejtësi mbi 800 kilometra në orë.

Së shpejti i njëjti ekip projektuesish krijoi aeroplanin luftarak MIG-9. Në të u instaluan dy motorë turbojet të tipit "RD-20". Më 24 prill 1946, piloti testues A.N. Grinchik bëri fluturimin e parë me aeroplanin MIG-9. Ashtu si avioni BI, ky avion ndryshonte pak në dizajn nga avionët me piston. Shpejtësia maksimale e MIG-9 kaloi 900 kilometra në orë. Në fund të vitit 1946, kjo makinë u hodh në prodhim masiv.

Në prill 1946, fluturimi i parë u krye me një avion luftarak të projektuar nga A.S. Yakovlev.

Puna e vazhdueshme krijuese e ekipeve të kërkimit, projektimit dhe prodhimit u kurorëzua me sukses: avionët e rinj vendas reaktivë nuk ishin aspak inferiorë ndaj teknologjisë botërore të aviacionit të asaj periudhe. Ndër aeroplanët reaktivë me shpejtësi të lartë të krijuar në BRSS në 1946-1947, luftarak reaktiv i projektuar nga AI Mikoyan dhe MI Gurevich "MIG-15", me një krah dhe bisht të fshirë, dallohet për karakteristikat e tij të larta fluturimi-taktike dhe operacionale. . Përdorimi i një krahu të fshirë dhe një hapjeje rriti shpejtësinë e fluturimit horizontal pa ndryshime të rëndësishme në stabilitetin dhe kontrollueshmërinë e tij. Një rritje në shpejtësinë e avionit u lehtësua gjithashtu kryesisht nga një rritje në raportin e tij fuqi-peshë: u instalua një motor i ri turbojet me një kompresor centrifugal RD-45 me një shtytje prej rreth 19.5 kilonewton me 12 mijë rrotullime në minutë. Shpejtësitë horizontale dhe vertikale të kësaj makine tejkaluan gjithçka që ishte arritur më parë në avionët reaktivë.

Byroja e projektimit, duke punuar nën udhëheqjen e S.A. Lavochkin, njëkohësisht me lëshimin e "MIG-15" krijoi një avion luftarak të ri "La-15". Ai kishte një krah të fshirë të vendosur mbi trup. Kishte armë të fuqishme në bord. Nga të gjithë luftëtarët me krahë të gjerë që ekzistonin në atë kohë, La-15 kishte peshën më të vogël të fluturimit. Falë kësaj, avioni La-15 me motor RD-500, i cili kishte më pak shtytje se motori RD-45 i instaluar në MIG-15, kishte afërsisht të njëjtat të dhëna fluturimi dhe taktike si MIG-15".

Fshirja dhe profili i veçantë i krahëve dhe bishtit të avionëve reaktiv uli në mënyrë dramatike rezistencën e ajrit kur fluturonte me shpejtësinë e përhapjes së zërit. Tani, gjatë krizës së valës, rezistenca u rrit jo 8-12 herë, por vetëm 2-3 herë. Kjo u konfirmua edhe nga fluturimet e para supersonike të avionëve sovjetikë.

3.2. Aplikimi i teknologjisë reaktiv në aviacionin civil.

Së shpejti motorët reaktiv filluan të instalohen në avionët civilë.

Në vitin 1955, avioni i pasagjerëve me shumë vende "Kometa-1" filloi të funksionojë jashtë vendit. Kjo makinë pasagjerësh me katër motorë turbojet kishte një shpejtësi prej rreth 800 kilometra në orë në një lartësi prej 12 kilometrash. Avioni mund të transportonte 48 pasagjerë. Gama e fluturimit ishte rreth 4 mijë kilometra. Megjithatë, pas një aksidenti të madh të këtij avioni në Mesdhe, operimi i tij u ndërpre. Së shpejti, një version konstruktiv i këtij avioni - "Kometa-3" filloi të përdoret.

Në vitin 1959 filloi funksionimi i avionit francez të pasagjerëve "Caravel". Avioni kishte një trup rrethor me diametër 3.2 metra, i cili ishte i pajisur me një ndarje nën presion 25.4 metra të gjatë. Termocentrali përbëhej nga dy motorë turbojet me një shtytje prej 40 kilonewton secili. Shpejtësia e avionit ishte rreth 800 kilometra në orë.

Në BRSS, tashmë në 1954, në një nga rrugët ajrore, dërgimi i ngarkesave dhe postës urgjente u krye me avionë reaktivë me shpejtësi të lartë "Il-20".Ky avion me dy motorë turbojet me një shtytje prej 80 kilonewton secili kishte forma të shkëlqyera aerodinamike.

"TU-104" u vlerësua shumë në vendin tonë dhe jashtë saj. Ekspertët e huaj, duke folur në shtyp, thanë se duke filluar transportin e rregullt të pasagjerëve në avionët reaktiv "TU-104", Bashkimi Sovjetik ishte dy vjet përpara Shteteve të Bashkuara, Anglisë dhe vendeve të tjera perëndimore në shfrytëzimin masiv të avionëve turbojet pasagjerësh. : aeroplani reaktiv amerikan "Boeing-707 "Dhe anglezi" Comet-IV" shkoi në linjat ajrore vetëm në fund të vitit 1958, dhe francezi" Caravel "- në 1959.

TVD është një lloj i ndërmjetëm i termocentralit të avionëve. Megjithëse gazrat që dalin nga turbina shkarkohen përmes grykës dhe reagimi i tyre gjeneron njëfarë shtytjeje, shtytja kryesore gjenerohet nga një helikë që funksionon, si në një avion konvencional me helikë.

Teatri i operacioneve nuk u bë i përhapur në aviacionin luftarak, pasi nuk mund të sigurojë një shpejtësi të tillë lëvizjeje si motorët thjesht reaktiv. Është gjithashtu i papërshtatshëm në linjat ekspres të aviacionit civil, ku shpejtësia është një faktor vendimtar, dhe çështjet e ekonomisë dhe kostos së fluturimit zbehen në sfond. Sidoqoftë, këshillohet përdorimi i avionëve turboprop në rrugë me gjatësi të ndryshme, fluturimet në të cilat kryhen me shpejtësi të rendit 600-800 kilometra në orë. Duhet të kihet parasysh se, siç ka treguar përvoja, transporti i pasagjerëve në to në një distancë prej 1000 kilometrash është 30% më i lirë se sa në avionët me helikë me motorë avionësh pistoni.

3.3. Parimi i funksionimit të motorëve reaktiv.

Motori reaktiv bazohet në pajisjen e një rakete të zakonshme. Ajo funksionon si më poshtë. Në një dhomë të veçantë, e cila ka një dalje me një tub konik - një hundë, karburanti digjet. Produktet e gazta të djegies fluturojnë përmes grykës me një shpejtësi kolosale. Kur karburanti digjet, në dhomë formohet një presion i shtuar deri në 80-100 atmosfera. Ky presion vepron në të gjitha drejtimet me forcë të barabartë. Presionet në muret anësore të dhomës janë të balancuara reciproke. Forca që vepron në murin e përparmë nuk është në asnjë mënyrë e balancuar, pasi në anën e kundërt gazrat dalin lirisht përmes vrimës. Prandaj, rezultati i të gjitha forcave të presionit në muret e dhomës bën që motori i raketës të ecë përpara.

Si rezultat i daljes së lëngut të punës nga hunda e motorit, gjenerohet një forcë reaktive në formën e një reaksioni (tërheqjeje) të avionit, i cili lëviz motorin dhe aparatin e lidhur strukturor me të në hapësirë ​​në drejtim i kundërt me daljen e avionit. Lloje të ndryshme të energjisë (kimike, bërthamore, elektrike, diellore) mund të shndërrohen në energji kinetike (me shpejtësi të lartë) të një rryme jet në një motor rakete. R. d. (Motori i reagimit të drejtpërdrejtë) kombinon në vetvete motorin vetë me helikën, domethënë siguron lëvizjen e tij pa pjesëmarrjen e mekanizmave të ndërmjetëm.

Për të krijuar shtytjen e avionit të përdorur nga motori i raketës, kërkohen: një burim energjie fillestare (primare), e cila shndërrohet në energji kinetike të rrymës së avionit;

lëngu i punës, i cili nxirret nga reaktori në formën e një rryme jet; vetë R. d. është një konvertues i energjisë. Energjia fillestare ruhet në bordin e një avioni ose aparati tjetër të pajisur me lëndë djegëse radioaktive (karburant kimik, karburant bërthamor), ose (në parim) mund të vijë nga jashtë (energjia diellore). Për të marrë një lëng pune në R. d. Ndoshtapërdorni një substancë të marrë nga mjedisi (për shembull, ajri ose uji); substanca e vendosur në rezervuarët e aparatit ose drejtpërdrejt në dhomën e R. d.; një përzierje substancash që vijnë nga mjedisi dhe ruhen në bordin e automjetit. Në prodhimin modern të energjisë, energjia kimike përdoret më shpesh si energji primare. Në këtë rast, lëngu i punës janë gazra të nxehtë - produkte të djegies së karburantit kimik. Gjatë funksionimit të një motori rakete, energjia kimike e substancave të djegshme shndërrohet në energji termike të produkteve të djegies, dhe energjia termike e gazeve të nxehtë shndërrohet në energji mekanike të lëvizjes përkthimore të rrymës së avionit dhe, rrjedhimisht, të aparatit. në të cilën është instaluar motori. Pjesa kryesore e çdo dhome djegieje është një dhomë djegieje në të cilën gjenerohet një lëng pune. Pjesa fundore e dhomës, e cila shërben për të përshpejtuar lëngun e punës dhe për të marrë një rrymë rryme, quhet hundë jet.

Të gjithë e dinë se pas një gjuajtje, një armë ose pushkë i kthehet. Kjo ndodh sepse një predhë ose një plumb me shpejtësi të madhe fluturon nga gryka e një arme ose tyta pushke. Dhe vetë arma, për shkak të forcës së reagimit, merr një lëvizje në drejtim të kundërt. Predha shtyhen jashtë nga gazrat e formuar gjatë djegies së pluhurit. Nëse nuk e forconim tytën e armës në karrocën e armës, por e linim të lëvizte lirshëm, atëherë pas goditjes tyta do të fluturonte mbrapa si një raketë.

Fluturimi i avionëve konvencionalë është i pamundur në një hapësirë ​​pa ajër. Forca ngritëse e një aeroplani krijohet vetëm nga veprimi i avionit të ajrit në krahët e tij. Një aeroplan ose balonë mund të fluturojë vetëm nëse është më i lehtë se ajri me të njëjtin vëllim.

Në këtë kuptim, motorët e raketave kanë një avantazh të madh ndaj avionëve konvencionalë. Motori i raketës funksionon në mënyrë të pavarur nga mjedisi; nuk ka nevojë për mbështetje ajrore. Pajisjet e pajisura me motorë raketash mund të fluturojnë jo vetëm në ajër shumë të rrallë, por edhe në hapësirë ​​pa ajër.

Vitet e fundit, janë kryer një sërë eksperimentesh pak a shumë të suksesshme për aplikimin e motorëve reaktivë në lloje të ndryshme automjetesh.
Të gjithë motorët kanë dy procese të konvertimit të energjisë. Së pari, energjia kimike e karburantit shndërrohet në energji termike të produkteve të djegies, dhe më pas energjia termike përdoret për të kryer punë mekanike. Motorë të tillë përfshijnë motorë pistoni të automobilave, lokomotiva me naftë, turbina me avull dhe gaz të termocentraleve, etj.

Le ta shqyrtojmë këtë proces në lidhje me motorët jet. Le të fillojmë me dhomën e djegies së motorit, në të cilën tashmë është krijuar një përzierje e djegshme në një mënyrë ose në një tjetër, në varësi të llojit të motorit dhe llojit të karburantit. Mund të jetë, për shembull, një përzierje ajri me vajguri, si në një motor turbojet të një avioni modern reaktiv, ose një përzierje e oksigjenit të lëngshëm me alkool, si në disa motorë raketash të lëngshëm shtytës, ose, së fundi, një lëndë djegëse e ngurtë për raketa pluhur. Përzierja e djegshme mund të digjet, d.m.th. hyjnë në një reaksion kimik me një çlirim të dhunshëm të energjisë në formën e nxehtësisë. Aftësia për të çliruar energji gjatë një reaksioni kimik është energjia kimike potenciale e molekulave në përzierje. Energjia kimike e molekulave lidhet me veçoritë e strukturës së tyre, më saktë, me strukturën e predhave të tyre elektronike, d.m.th. të resë elektronike që rrethon bërthamat e atomeve që përbëjnë molekulën. Si rezultat i një reaksioni kimik, në të cilin disa molekula shkatërrohen, ndërsa të tjera lindin, natyrshëm ndodh një rirregullim i predhave të elektroneve. Ky ristrukturim është një burim i energjisë kimike të çliruar. Mund të shihet se të vetmet substanca që mund të shërbejnë si lëndë djegëse për motorët e avionëve janë ato që gjatë një reaksioni kimik në motor (djegia), lëshojnë shumë nxehtësi dhe gjithashtu formojnë një sasi të madhe gazesh. Të gjitha këto procese ndodhin në dhomën e djegies, por le të ndalemi në reagimin jo në nivelin molekular (kjo është diskutuar tashmë më lart), por në "fazat" e punës. Derisa të fillojë djegia, përzierja ka një rezervë të madhe të energjisë kimike të mundshme. Por më pas flaka e përfshiu përzierjen, një moment tjetër - dhe reaksioni kimik ka mbaruar. Tani, në vend të molekulave të përzierjes së djegshme, dhoma është e mbushur me molekula të produkteve të djegies, të "paketuara" më dendur. Energjia e tepërt e lidhjes, e cila është energjia kimike e reaksionit të djegies së kaluar, lirohet. Molekulat që zotëronin këtë energji të tepërt e transferuan atë pothuajse menjëherë në molekula dhe atome të tjera si rezultat i përplasjeve të shpeshta me to. Të gjitha molekulat dhe atomet në dhomën e djegies filluan të lëvizin rastësisht, në mënyrë kaotike me një shpejtësi shumë më të lartë, temperatura e gazeve u rrit. Kështu energjia kimike potenciale e karburantit u shndërrua në energji termike të produkteve të djegies.

Një tranzicion i ngjashëm u krye në të gjithë motorët e tjerë të nxehtësisë, por motorët jet janë thelbësisht të ndryshëm nga ata në lidhje me fatin e mëtejshëm të produkteve me djegie inkandeshente.

Pasi të jenë formuar gazra të nxehtë në një motor ngrohjeje, që përmban një energji të madhe termike, kjo energji duhet të shndërrohet në energji mekanike. Në fund të fundit, motorët përdoren për të bërë punë mekanike, për të "lëvizur" diçka, për ta vënë në veprim, nuk ka rëndësi nëse është një makinë dinamo kur kërkohet të shtojë vizatime në një termocentral, një lokomotivë me naftë, një makinë apo aeroplan.

Në mënyrë që energjia termike e gazeve të kalojë në energji mekanike, vëllimi i tyre duhet të rritet. Me këtë zgjerim punën e bëjnë gazrat, të cilët konsumojnë energjinë e tyre të brendshme dhe termike.

Në rastin e një motori pistoni, gazrat në zgjerim shtypin pistonin duke lëvizur brenda cilindrit, pistoni shtyn shufrën lidhëse, e cila tashmë rrotullon boshtin e motorit. Boshti është i lidhur me rotorin e dinamos, boshtet lëvizëse të një lokomotivë ose makine me naftë, ose helikën e një avioni - motori bën punë të dobishme. Në një motor me avull, ose në një turbinë me gaz, gazrat zgjerohen, duke detyruar rrotën e lidhur me boshtin e turbinës të rrotullohet - këtu nuk ka nevojë për një mekanizëm fiksimi transmetimi, i cili është një nga avantazhet e mëdha të turbinës.

Gazrat zgjerohen, natyrisht, në një motor reaktiv, sepse pa këtë ata nuk kryejnë punë. Por puna e zgjerimit në atë rast nuk shpenzohet në rrotullimin e boshtit. I lidhur me mekanizmin e lëvizjes, si në motorët e tjerë të nxehtësisë. Qëllimi i një motori reaktiv është i ndryshëm - të krijojë shtytje jet, dhe për këtë është e nevojshme që një avion gazi - produkte të djegies të rrjedhin nga motori me një shpejtësi të lartë: forca e reagimit të këtij avion është shtytja e motorit. . Rrjedhimisht, puna e zgjerimit të produkteve të gazta të djegies së karburantit në motor duhet të shpenzohet në përshpejtimin e vetë gazrave. Kjo do të thotë që energjia termike e gazeve në një motor reaktiv duhet të shndërrohet në energjinë e tyre kinetike - lëvizja termike e rastësishme kaotike e molekulave duhet të zëvendësohet nga rrjedha e tyre e organizuar në një drejtim të përbashkët për të gjithë.

Për këtë qëllim shërben një nga pjesët më të rëndësishme të motorit, e ashtuquajtura hundë jet. Pavarësisht se cilit lloj avioni i përket një motori reaktiv të veçantë, ai domosdoshmërisht është i pajisur me një hundë përmes së cilës gazrat e nxehtë rrjedhin nga motori me shpejtësi të madhe - produktet e djegies së karburantit në motor. Në disa motorë, gazrat hyjnë në grykë menjëherë pas dhomës së djegies, për shembull, në motorët me raketa ose ramjet. Në të tjerat, turbojetët, gazrat fillimisht kalojnë përmes një turbine, së cilës i japin një pjesë të energjisë së tyre termike. Ai konsumon në këtë rast drejtimin e kompresorit, i cili shërben për të ngjeshur ajrin përpara dhomës së djegies. Por, në një mënyrë ose në një tjetër, hunda është pjesa e fundit e motorit - gazrat rrjedhin nëpër të para se të largohen nga motori.

Gryka e avionit mund të ketë forma të ndryshme, dhe, për më tepër, dizajne të ndryshme në varësi të llojit të motorit. Gjëja kryesore është shpejtësia me të cilën gazrat rrjedhin nga motori. Nëse kjo shpejtësi e daljes nuk e kalon shpejtësinë me të cilën përhapen valët e zërit në gazrat që dalin, atëherë gryka është një segment i thjeshtë cilindrik ose ngushtues i tubit. Nëse shpejtësia e daljes duhet të kalojë shpejtësinë e zërit, atëherë grykës i jepet forma e një tubi zgjerues ose, së pari, ngushtohet, dhe më pas zgjerohet (Hynda e bukur). Vetëm në një tub të kësaj forme, siç tregon teoria dhe përvoja, gazi mund të përshpejtohet në shpejtësi supersonike dhe "barriera e zërit" mund të kalohet.

Tema: “Parimi i funksionimit të një motori termik. Motori ngrohës me rendimentin më të lartë”.

Forma: Mësim i kombinuar duke përdorur teknologjinë kompjuterike.

Qëllimet:

• Tregoni rëndësinë e përdorimit të një motori termik në jetën e njeriut.
• Të studiojë parimin e funksionimit të motorëve me nxehtësi reale dhe një motori ideal që funksionon sipas ciklit Carnot.
• Konsideroni mënyra të mundshme për të përmirësuar efikasitetin e një motori të vërtetë.
• Zhvilloni kuriozitetin e studentëve, interesin për krijimtarinë teknike, respektin për arritjet shkencore të shkencëtarëve dhe inxhinierëve.

Plani i mësimit.

Materiali teorik

Që nga kohërat e lashta, një person dëshironte të çlirohej nga përpjekjet fizike ose t'i lehtësonte ato kur lëviz diçka, të kishte më shumë forcë, shpejtësi.
U krijuan legjenda për qilimat, aeroplanët, çizmet e shtatë ligave dhe magjistarët që çuan një person në tokat e largëta me një valë të shkopit. Duke mbajtur pesha, njerëzit shpikën karroca, sepse është më e lehtë të rrokulliset. Pastaj ata përshtatën kafshët - qe, dreri, qen, mbi të gjitha kuajt. Kështu u shfaqën karrocat dhe karrocat. Në ekuipazhe, njerëzit përpiqeshin për rehati, duke i përmirësuar gjithnjë e më shumë.
Dëshira e njerëzve për të rritur shpejtësinë gjithashtu përshpejtoi ndryshimin e ngjarjeve në historinë e zhvillimit të transportit. Nga greqishtja "autos" - "vetë" dhe latinishtja "mobilis" - "i lëvizshëm" në gjuhët evropiane, u formua mbiemri "vetëlëvizës", fjalë për fjalë "auto - i lëvizshëm".

I referohej orëve, kukullave automatike, lloj-lloj mekanizmash, në përgjithësi, gjithçka që shërbente si një shtesë për "vazhdimin", "përmirësimin" e një personi. Në shekullin e tetëmbëdhjetë, ata u përpoqën të zëvendësonin fuqinë punëtore me avull dhe aplikuan termin "makinë" për karrocat pa gjurmë.

Pse llogaritet mosha e makinës nga "makinat e para me benzinë" me motor me djegie të brendshme, të shpikur dhe ndërtuar në vitet 1885-1886? Sikur harron ekuipazhet e avullit dhe baterive (elektrike). Fakti është se motori me djegie të brendshme ka bërë një revolucion të vërtetë në teknologjinë e transportit. Për një kohë të gjatë, doli të ishte më në përputhje me idenë e një makine dhe për këtë arsye ruajti pozicionin e saj dominues për një kohë të gjatë. Pjesa e makinave me motorë me djegie të brendshme sot është më shumë se 99.9% e transportit rrugor në botë.<Shtojca 1 >

Pjesët kryesore të motorit të nxehtësisë

Në teknologjinë moderne, energjia mekanike merret kryesisht nga energjia e brendshme e karburantit. Pajisjet në të cilat ndodh shndërrimi i energjisë së brendshme në energji mekanike quhen motorë të nxehtësisë.<Shtojca 2 >

Për të bërë punën duke djegur karburantin në një pajisje të quajtur ngrohës, mund të përdorni një cilindër në të cilin gazi nxehet dhe zgjerohet dhe lëviz pistonin.<Shtojca 3 > Gazi, zgjerimi i të cilit bën që pistoni të lëvizë, quhet lëng pune. Gazi zgjerohet sepse presioni i tij është më i lartë se presioni i jashtëm. Por ndërsa gazi zgjerohet, presioni i tij bie dhe herët a vonë ai do të bëhet i barabartë me presionin e jashtëm. Pastaj zgjerimi i gazit do të përfundojë dhe ai do të ndalojë së kryeri punën.

Çfarë duhet bërë që puna e motorit të ngrohjes të mos ndalet? Në mënyrë që motori të punojë vazhdimisht, është e nevojshme që pistoni, pas zgjerimit të gazit, të kthehet çdo herë në pozicionin e tij origjinal, duke e ngjeshur gazin në gjendjen e tij origjinale. Ngjeshja e gazit mund të ndodhë vetëm nën veprimin e një force të jashtme, e cila në këtë rast kryen punë (forca e presionit të gazit në këtë rast bën punë negative). Pas kësaj, proceset e zgjerimit dhe tkurrjes së gazit mund të ndodhin përsëri. Kjo do të thotë që puna e një motori termik duhet të përbëhet nga procese (cikle) të përsëritura periodike të zgjerimit dhe tkurrjes.

Figura 1 tregon grafikisht proceset e zgjerimit të gazit (linja AB) dhe ngjeshja në vëllimin origjinal (linja CD). Puna e gazit në procesin e zgjerimit është pozitive ( AF> 0 ABEF... Puna e gazit gjatë ngjeshjes është negative (pasi AF< 0 ) dhe është numerikisht i barabartë me sipërfaqen e figurës CDEF. Puna e dobishme për këtë cikël është numerikisht e barabartë me diferencën në zonat nën kthesa AB dhe CD(plotësuar në figurë).
Prania e një ngrohës, lëngu pune dhe frigorifer është një kusht thelbësor për funksionimin e vazhdueshëm ciklik të çdo motori ngrohjeje.

Efikasiteti i motorit të nxehtësisë

Lëngu i punës, duke marrë një sasi të caktuar nxehtësie Q 1 nga ngrohësi, i jep një pjesë të kësaj sasie nxehtësie, modul | Q2 |, frigoriferit. Prandaj, puna që po bëhet nuk mund të jetë më shumë A = Q 1 - | Q 2 |. Raporti i kësaj pune me sasinë e nxehtësisë së marrë nga gazi në zgjerim nga ngrohësi quhet efikasiteti makineri ngrohëse:

Efikasiteti i një motori termik që funksionon në një cikël të mbyllur është gjithmonë më pak se një. Detyra e inxhinierisë së energjisë termike është të bëjë efikasitetin sa më të lartë, domethënë të përdorë sa më shumë nxehtësinë e marrë nga ngrohësi për punë. Si mund të arrihet kjo?
Për herë të parë, procesi ciklik më i përsosur, i përbërë nga izotermat dhe adiabatet, u propozua nga fizikani dhe inxhinieri francez S. Carnot në 1824.

Cikli Carnot.

Le të supozojmë se gazi është në një cilindër, muret dhe pistoni i të cilit janë bërë nga materiali izolues i nxehtësisë, dhe pjesa e poshtme është bërë nga një material me përçueshmëri të lartë termike. Vëllimi i zënë nga gazi është V 1.

Ne do ta sjellim cilindrin në kontakt me ngrohësin (Figura 2) dhe do të lejojmë që gazi të zgjerohet në mënyrë izotermale dhe të kryejë punë . Në të njëjtën kohë, gazi merr një sasi të caktuar nxehtësie nga ngrohësi. P 1. Ky proces përshkruhet grafikisht nga një izotermi (kurbë AB).

Kur vëllimi i gazit bëhet i barabartë me një vlerë të caktuar V 1'< V 2 , pjesa e poshtme e cilindrit është e izoluar nga ngrohësi , pas kësaj, gazi zgjerohet adiabatikisht në një vëllim V 2, që korrespondon me goditjen maksimale të mundshme të pistonit në cilindër (adiabat dielli). Në këtë rast, gazi ftohet në një temperaturë T 2< T 1 .
Gazi i ftohur tani mund të kompresohet në mënyrë izotermale në një temperaturë T2. Për ta bërë këtë, ai duhet të vihet në kontakt me një trup që ka të njëjtën temperaturë T 2, dmth me frigorifer , dhe ngjesh gazin me një forcë të jashtme. Sidoqoftë, në këtë proces, gazi nuk do të kthehet në gjendjen e tij origjinale - temperatura e tij do të jetë gjithmonë më e ulët se T 1.
Prandaj, kompresimi izotermik sillet në një vëllim të caktuar të ndërmjetëm V 2 '> V 1(izoterm CD). Në këtë rast, gazi lëshon një sasi të caktuar nxehtësie në frigorifer. Q 2, e barabartë me punën e ngjeshjes së kryer mbi të. Pas kësaj, gazi kompresohet në mënyrë adiabatike në një vëllim V 1, ndërsa temperatura e tij rritet në T 1(adiabat DA). Tani gazi është kthyer në gjendjen e tij origjinale, në të cilën vëllimi i tij është i barabartë me V 1, temperatura është T 1, presion - f 1, dhe cikli mund të përsëritet përsëri.

Pra, në sit ABC gazi funksionon (A> 0), dhe në sit CDA punohet ne gaz (A< 0). Në parcela dielli dhe pas Krishtit puna bëhet vetëm duke ndryshuar energjinë e brendshme të gazit. Që nga ndryshimi i energjisë së brendshme UBC = -UDA, atëherë puna në proceset adiabatike është e barabartë: ABC = –ADA. Rrjedhimisht, puna totale e kryer për cikël përcaktohet nga diferenca midis punës së kryer gjatë proceseve izotermike (seksionet AB dhe CD). Numerikisht, kjo punë është e barabartë me sipërfaqen e figurës së kufizuar nga kurba e ciklit ABCD.
Vetëm një pjesë e sasisë së nxehtësisë konvertohet në të vërtetë në punë të dobishme. QT, marrë nga ngrohësi, i barabartë me QT 1 - | QT 2 |. Pra, në një cikël Carnot, punë e dobishme A = QT 1 - | QT 2 |.
Efikasiteti maksimal i një cikli ideal, siç tregohet nga S. Carnot, mund të shprehet në termat e temperaturës së ngrohësit (T 1) dhe frigorifer (T 2):

V motorë të vërtetë nuk arrin të kryejë një cikël të përbërë nga procese ideale izotermike dhe adiabatike. Prandaj, efikasiteti i ciklit të kryer në motorët e vërtetë është gjithmonë më i vogël se efikasiteti i ciklit Carnot (në të njëjtat temperatura të ngrohësve dhe frigoriferëve):

Nga formula mund të shihet se sa më e lartë të jetë temperatura e ngrohësit dhe sa më e ulët të jetë temperatura e frigoriferit, aq më i lartë është efikasiteti i motorëve.

Problemi numër 703

Motori funksionon sipas ciklit Carnot. Si do të ndryshojë efikasiteti i një motori me nxehtësi nëse, në një temperaturë konstante të frigoriferit prej 17 ° C, temperatura e ngrohësit rritet nga 127 në 447 ° C?

Problemi numër 525

Përcaktoni Efikasiteti i motorit traktor, i cili për të kryer punën 1.9 107 J/kg kërkonte 1.5 kg lëndë djegëse me vlerë ngrohje specifike 4.2 107 J/kg.

Kryerja e një testi kompjuterik për një temë.<Shtojca 4 > Puna me një model motori me ngrohje.