Тепловые двигатели и их роль в жизни человека

              Тепловые двигатели и их роль в жизни человека

В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относятся карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д. Тепловые двигатели могу быть разделены на две основные группы:

1. Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д.                           

                                    Паровая турбина.

В современной технике  широко применяют  тип теплового двигателя, в котором  пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие двигатели называют турбинами. В современных турбинах, для увеличения мощности применяют не один, а несколько дисков, насажанных на общий вал. Турбины применяют на тепловых электростанциях и на кораблях.

2. Двигатели внутреннего  сгорания.

 В качестве энергетических  установок автомобилей наибольшее  распространение получили двигатели  внутреннего сгорания, в которых  процесс сгорания топлива с  выделением теплоты и превращением  ее в механическую работу происходит  непосредственно в цилиндрах. Отсюда  и происходит название этого  двигателя. Двигатели внутреннего  сгорания работают на жидком  топливе (бензин, керосин, нефть) или  на горючем газе. На большинстве  современных автомобилей установлены  двигатели внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются  поршневые и комбинированные  двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой  срок службы, сравнительно небольшие  габаритные размеры и массу.

А теперь немного о первых двигателях внутреннего сгорания. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этьеном Ленуаром (1822-1900), но эта машина была еще весьма несовершенной, её мощность была около 12 л. с. Двигатель представлял собой одноцилиндровую машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с зажиганием от постороннего источника.

В 1862 г. французский изобретатель Альфонс Бо де Роша (1815-1891) предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл:

1) всасывание;

2) сжатие;

3) горение и расширение;

4) выхлоп.

Эта идея была использована немецким изобретателем Н. Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Быстрое распространение двигателей внутреннего сгорания  в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их положительных особенностей. Осуществление рабочего цикла двигателей внутреннего сгорания   в одном цилиндре с малыми потерями и значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность - одно из положительных качеств двигателей внутреннего сгорания  . Среди двигателей внутреннего сгорания   дизель в настоящее время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наиболее высоким коэффициентом полезного действия. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограниченны. К положительным особенностям двигателей внутреннего сгорания   стоит отнести также то, что они могут быть соединены практически с любым потребителем энергии.

Двигатели внутреннего сгорания  успешно используются на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах, электростанциях и т.д. Следовательно, двигатель внутреннего сгорания  отличается хорошей приспособляемостью к потребителю. Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса двигателей внутреннего сгорания   позволили широко их использовать. Положительным качеством дизельных двигателей является способность одного двигателя работать на многих топливах. Так известны конструкции автомобильных многотопливных двигателей, а также судовых двигателей большой мощности, которые работают на различных топливах - от дизельного до котельного мазута.

Наибольшее значение имеет использование тепловых двигателей на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока. Тепловые двигатели- паровые турбины- устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели на автомобильном- поршневые двигатели внутреннего сгорания на водном- двигатели внутреннего сгорания  и паровые турбины на железнодорожные тепловозы с дизельными установками в авиации -поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта.

 Но, наряду с положительными  качествами, двигатели внутреннего  сгорания   обладают рядом недостатков: ограниченная по сравнению, например  с паровыми и газовыми турбинами, агрегатная мощность, высокий уровень  шума, токсичность выхлопных газов.