Promremont34.ru

Авто мастеру
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство тепловых двигателей схема

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Принцип действия тепловых двигателей. КПД»

В восьмом классе мы уже затрагивали тему тепловых двигателей. Напомним, что тепловым двигателем называется устройство, в котором внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую энергию.

Для примера рассмотрим газ, находящийся в цилиндре под поршнем. Очевидно, что для того, чтобы привести поршень в движение, необходима разность давления по обе стороны поршня. В тепловых двигателях эта разность достигается путем повышения температуры газа. Нагретый газ обладает достаточно большой внутренней энергией и, расширяясь, совершает работу.

Однако, по мере расширения газ охлаждается, теряя свою внутреннюю энергию. Конечно, для нормальной работы двигателя необходима цикличность. То есть, после совершения работы, газ необходимо перевести в первоначальное состояние.

Итак, принципиальная схема работы теплового двигателя такова: от нагревателя рабочему телу (то есть газу) передается некоторое количество теплоты.

Под этим подразумевается сжигание топлива, в результате которого температура газа повышается на сотни градусов. Внутренняя энергия газа увеличивается и, за счет неё он совершает работу до тех пор, пока не охладится до температуры холодильника (роль холодильника, как правило, выполняет окружающая среда). Очевидно, что газ не может потерять всю свою внутреннюю энергию (если только не охладится до абсолютного нуля). Поэтому, некоторое количество теплоты будет передано холодильнику.

Важными характеристиками теплового двигателя являются следующие величины: количество теплоты, полученное от нагревателя, температура нагревателя (то есть температура образовавшегося газа), температура холодильника, количество теплоты, переданное холодильнику и полезная работа. Полезная работа определяется как разность между количеством теплоты, полученным от нагревателя и количеством теплоты, отданном холодильнику:

Конечно же, любой двигатель характеризуется такой величиной как коэффициент полезного действия. Для теплового двигателя коэффициент полезного действия равен отношению совершенной двигателем работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Читать еще:  Что лучше поменять двигатель или головку

Если мы подставим в это уравнение выражение для полезной работы, то убедимся, что КПД теплового двигателя не может быть больше единицы (то есть не может превышать 100%):

Для наглядности мы можем изобразить графически работу теплового двигателя.

Законы термодинамики позволяют вычислить максимальный возможный КПД для данного теплового двигателя. Впервые это сделал ученый и инженер Сади Карно. Карно справедливо рассудил, что максимальный КПД будет у идеализированной тепловой машины. В этой тепловой машине рабочим телом был идеальный газ, а цикл состоял из двух изотерм и двух адиабат:

Таким образом, цикл Карно описывает максимальную возможную работу газа с минимальными потерями энергии. Итак, максимальный возможный КПД данной тепловой машины определяется отношением разности температуры нагревателя и температуры холодильника к температуре нагревателя:

Необходимо отметить, что в данном уравнении следует использовать абсолютную температурную шкалу. Как видно из формулы, и этот КПД не может быть больше единицы, если только температура холодильника не равна абсолютному нулю. Исходя из всего выше перечисленного, мы можем заключить следующее: КПД любого теплового двигателя не может превышать КПД идеального теплового двигателя.

Примеры решения задач.

Задача 1. Температура холодильника равна 20 ℃. Какова должна быть температура нагревателя, чтобы стало возможным достичь значения КПД теплового двигателя, равное 85%?

Задача 2. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 45 МДж. Если КПД этого двигателя составляет 55%, то, сколько литров бензина было израсходовано на совершение данной работы? Плотность бензина равна 710 кг/м 𝟑 .

Принцип работы и электрическая схема тепловой пушки

Принцип работы достаточно прост и основывается на нагревании воздуха за счет трубчатого ТЭНа, помещённого в корпус. Вначале воздух засасывается вовнутрь прибора, где он нагревается с помощью ТЭНа, затем нагретый воздух выдувается в помещения вентилятором.
Простейшая схема электрической тепловой пушки выглядит следующим образом (Рис.1)

Схема тепловой электрической пушки

В устройство тепловой пушки включены:

  1. Два термостата (на схеме обозначены SK1, SK2);
  2. Тумблер SA1;
  3. Нагревательный элемент ЕК1;
  4. Электрический двигатель М1.
Читать еще:  Характеристики двигателя ge90 115b

Как видно со схемы термостаты и тумблер соединены последовательно, а вся цепь замыкается на двигателе и ТЭНе. Термостат обеспечивает контроль за уровнем нагрева спирали. Также, он отвечает за автоматическое размыкание цепи после достижения необходимой температуры.

Составные части тепловой электрической пушки

Автоматика размыкания цепи организована за счет биметаллической пластинки, которая способна выгибаться в разные стороны при охлаждении или нагревании. Также, часто производители включают в общую схему чувствительный термодатчик, который контролирует, нагрев корпуса.

Если температура корпуса превышает допустимую, весь прибор отключается. Тепловые пушки имеют световую индикацию, а более сложные модели табло, на котором указывается время работы и температура в помещении.

Электродвигатель представляет собой вентилятор, обеспечивающий нагнетание воздуха на нагревательный элемент. В электрических пушках принято использовать металлические ТЭНы, очень редко материалом нагревательного элемента является стекла или керамики.

Внешние части электрической пушки

Корпус большинства видов пушек выполнен из нержавеющей стали, что сохраняет прибор от коррозии. Можно встретить и корпусы с термостойких пластмасс, достоинством таких агрегатов является легкость, но они поддаться механическим повреждениям.
Вмонтированная металлическая решетка служит защитным элементом, чтобы обезопасить человека от контакта с нагретой спиралью. А также корпус у некоторых моделей может поворачиваться относительно поддерживающей конструкции, увеличивая угол нагрева. Таким образом помещение нагревается до оптимальной температуры быстрее.

Как выбрать тепловую пушку

Тепловые пушки электрические становятся все более популярными из-за надежности, простоты эксплуатации и конструкции (Рис.2), а также теплоотдачи.

При выборе тепловой пушке главной ориентировкой для покупателя является площадь обогреваемого помещения. Существует правило согласно которому, тепловая электро пушка с минимальной мощность 100 Вт прогревает 1м2.

Понятно, что для нагрева помещения с площадью в 150 м2, минимальная мощность пушки должна составить 15 кВт. А также, следует обратить внимание на тип нагревателя. В продаже встречаются модели закрытого и открытого типа. Последние допустимо использовать только в нежилые помещения, поскольку они способны выделять продукты горения. Также, тепловые пушки могут быть портативными и стационарными.

Читать еще:  Фольксваген жук какой двигатель

Следует обратить внимание на материал, с которого выполнен корпус пушки. При перегревании пластмассового корпуса, можно почувствовать запах горелого. Если в помещении принципиален уровень шума на этот показатель также следует обратить внимание. Вращающиеся тепловентиляторы могут достаточно сильно шуметь, поэтому этот показатель не должен превышать 40 Дб.

Привила эксплуатации

Прибор не рекомендуется использовать в помещениях с влажность более 80%, запрещено чем-либо накрывать агрегат, что может повлечь за собой воспламенение предмета или самого прибора. Для достижения необходимой температуры следует выбрать место для размещения тепловой пушки, в ином случае воздух будет прогреваться только вблизи прибора.

Эффективность создания воздушного потока

На пути преобразования электрической мощности, которая отбирается от сети питания, в мощность движения потока воздушной завесы существуют два препятствия. Электродвигатель не может полностью перевести электроэнергию в энергию вращения вала — некоторая ее часть всегда теряется не бесполезный нагрев частей устройства. Энергия, которая подводится к валу вентилятора от мотора, также частично теряется на незначительный нагрев движущегося воздуха.

Эти потери определяют к.п.д. электродвигателя и вентилятора, а общий к.п.д. определяется их произведением. Например, к.п.д. мотора 0,6, а вентилятора 0,4. Тогда к.п.д. преобразования электрической мощности в мощность движения воздухопотока будет равен 0,24. Это означает, что на 1 кВт мощности, забираемый из сети, производится 240 Вт механической мощности упорядоченного движения воздуха в потоке воздушной завесы.

Значения к.п.д. двигателей и вентиляторов главным образом определяется их типами, которых как для двигателей, так и для вентиляторов существует несколько. Для завес с электрическим подогревом эффективность двигателей и вентиляторов не имеет решающего значения для выбора прибора — основное внимание следует уделить оптимальному перекрытию проема.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector