Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Карбюраторный двигатель внутреннего сгорания





Для сообщения рабочему телу количества теплоты Q1 необходимо топливо. Оказалось, что КПД двигателя выше, если сжигать топливо внутри цилиндра.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – двигатель, в котором топливо сгорает внутри цилиндра.

Рабочее тело ДВС – горючая смесь бензина и воздуха (на 1 кг бензина для его полного сгорания требуется около 15 кг воздуха).

Карбюратор– устройство, смешивающее воздух с бензином.

Работа двигателя:

1. При прямом ходе поршня (сверху вниз) через впускной клапан 1 горючая смесь поступает в цилиндр, давление постоянно.

2. При обратном ходе поршня (снизу вверх) происходит быстрое (адиабатическое) сжатие.

3. В конце сжатия электрическая искра воспламеняет горючую смесь, которая выделяет количество теплоты Q1, резко увеличивая в цилиндре температуру и давление. Процесс сгорания изохорический (происходит очень быстро, объем почти не меняется). Далее газ адиабатически расширяется и совершает работу (рабочий ход поршня).

· Процессы 2 и 3 проходят при закрытых клапанах.

4. В конце цикла поршень идет вверх, через выпускной клапан 2 газ выходит в атмосферу, отдавая тепло Q2 окружающей среде.

График рабочего цикла р(V):

· Чем больше сжатие газа в цилиндре, тем выше КПД ДВС. Однако, самопроизвольное возгорание (детонация) горючей смеси ограничивает степень сжатия и КПД карбюраторного ДВС (h»24%).

Двигатель Дизеля

В 1892 г. Рудольф Дизель (1858–1913, Германия) предложил сжимать не горючую смесь, а только воздух. В конце такта адиабатического сжатия в цилиндр впрыскивалось топливо и воспламенялось от высокой температуры сжатого воздуха (t0 = 600–7000С). Степень сжатия и КПД при этом возросли. Дизельные двигатели имеют h » 40% и используются в мощных грузовых автомобилях, тракторах, речных судах и т. д.



Необратимость тепловых процессов

Рассмотрим процессы: 1) падение тела с высоты; 2) теплообмен; 3) вращение колеса на ступице. Из опытов следует, что самопроизвольно все эти процессы протекают только в одном направлении:

1) тело падает сверху вниз;

2) тепло передается от более нагретого тела менее нагретому;

3) скорость вращения колеса уменьшается, ступица нагревается.

Обратные процессы – подъем тела снизу вверх, переход энергии от холодного тела к горячему и переход тепловой энергии в механическую – возможны и не противоречат закону сохранения и превращения энергии. Однако, самопроизвольно (без применения дополнительного оборудования и усложнения самого процесса) не происходят.

Необратимый процесс – процесс, естественным образом протекающий только в одном направлении.

· Из практики известно, что тепловые процессы – необратимые.

· Все естественные (природные) процессы – необратимые.

Второй закон термодинамики

Исследовав необратимость тепловых процессов, Рудольф Клаузиус (1822-1888, Германия) в 1850 г. сформулировал фундаментальный второй закон термодинамики: если в теплообмене участвуют два тела с разными температурами, то самопроизвольно тепло переходит от более нагретого тела к менее нагретому.

Значит, построить вечный двигатель, основанный на самопроизвольном переходе всей тепловой энергии в механическую, невозможно.

Тепловое расширение

Из опытов известно, что газы, жидкости и твердые тела расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Различают линейное и объемное тепловые расширения.

Линейное расширение – увеличение одного из линейных размеров тела (как правило длины) при повышении температуры.

· О линейном расширении говорят применительно к твердым телам, т.к.газ и жидкость принимают форму сосуда, в котором находятся.

Объемное расширение – увеличение объема вещества при повышении температуры.

· Можно говорить об объемном расширении вещества во всех агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном).

Линейное расширение

Пусть стержень при t0 = 00С имеет длину l0. При увеличении температуры до t длина стала l = l0 + Dl, где Dl – увеличение длины при повышении температуры на Dt = tt0. Из опытов известно, что Dl ~ Dt и Dl ~ l0. Тогда Dl = a×Dt×l0.

Коэффициент линейного расширения (a) – отношение относительного изменения длины тела к вызвавшему его изменению температуры Dt.

[a] = 1 град-1

· a зависит от вещества.

· Линейное расширение учитывают при проектировании зданий, мостов и др. объектов, испытывающих перепады температуры.

Объемное расширение

Пусть вещество при t0 = 00С имеет объем V0. При увеличении температуры до t объем увеличится до V = V0 + DV, где DV – увеличение объема при повышении температуры на Dt = tt0.

Из опытов известно, что DV ~ Dt и DV ~ V0. Тогда DV = b×Dt×V0.

Коэффициент объёмного расширения (b) – отношение относительного изменения объема вещества к вызвавшему его изменению температуры Dt.

[b] = 1 град-1

· b зависит от вещества (для твёрдых тел b » 3a).

· Объемное расширение учитывают при проектировании механизмов, испытывающих перепады температур (ДВС, турбины и др.).

4. Агрегатные состояния вещества
и фазовые переходы

Фаза вещества

Вповседневной реальности мы привыкли к тому, что одни вещества – твердые, другие – жидкости, третьи – газы. Это наблюдение сделано при малом изменении температуры и давления (в пределах нескольких %). Если условия меняются значительно, то можно наблюдать, например, переход железа из твердого состояния в жидкое, а затем в газообразное. Воздух при понижении температуры и увеличении давления сначала переходит в жидкое состояние, затем – в твёрдое. Значит, вещество может находиться в различных термодинамических фазах (п.2.2) – твердой, жидкой, газообразной.

Фазовый переход – переход вещества из одной термодинамической фазы в другую.

Свойства жидкостей

Жидкости:

1) почти несжимаемы (расстояние между молекулами невелико);

2) текучи (молекулы могут свободно перемещаться друг относительно друга);

3) принимают форму сосуда, в котором находятся (в состоянии невесомости принимают форму шара);

4) диффундируют быстрее, чем твердые тела.

Рассмотрим каплю жидкости. Силы притяжения, действующие на «внутреннюю» молекулу (1) со стороны других молекул, компенсированы и их равнодействующая равна нулю. «Наружная» молекула (2) втягивается внутрь жидкости равнодействующей . Таким образом, жидкость стремится «втянуть» внутрь все наружные молекулы и занять минимальный объем. Свойство жидкости сокращать свою поверхность выглядит так, будто она «обтянута» тонкой упругой пленкой.









Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.