Тепловые двигатели
Тепловой двигатель.
Ещё в давние времена люди старались использовать энергию топлива для
превращения её в механическую. В XVII в. был изобретён тепловой двигатель,
который в последующие годы был усовершенствован, но идея осталась той же. Во
всех двигателях энергия топлива переходит сначала в энергию газа или пара, а
газ (пар) расширяясь, совершает работу и охлаждается, а часть его внутренней
энергии при этом превращается в механическую энергию. К сожалению, коэффициент
полезного действия не высок.
К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего
сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Их топливом является
твёрдое и жидкое топливо, солнечная и атомная энергии.
Двигатель внутреннего сгорания.
В наше время чаще встречается автомобильный транспорт, который работает на
тепловом двигателе внутреннего сгорания, работающем на жидком топливе. Рабочий
цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, за четыре такта. Поэтому такой
двигатель и называется четырёхтактным. Цикл двигателя состоит из следующих
четырёх тактов: 1.впуск, 2.сжатие, 3.рабочий ход, 4.выпуск.
Для усиления мощности и лучшей системы обеспеченности равномерности вращения
вала, используют 4,8 и более цилиндровых двигателей. Особенно мощные двигатели
на теплоходах, тепловозах и др.
Паровая турбина.
В современной технике так же широко применяют и другой тип теплового двигателя.
В нём 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.
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 - ДВС и паровые турбины; на
ж/д. 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.
Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием
различных факторов.
Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие
чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.
Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого
газа.
В третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными
соединениями, вредными для здоровья человека. А автомобильные двигатели
ежегодно выбрасывают в атмосферу две-три тонны - свинца.
Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды - использованием в
автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо
которых не добавляют соединения свинца. Перспективными являются разработки
автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяются
электродвигатели или двигатели, использующие в качестве топлива водород.
Выбросы вредных веществ в атмосферу - не единственная сторона воздействия
энергетики на природу. Согласно законам термодинамики производство
электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без
отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не
приводить к постепенному повышению средней температуры на земле. Одно из
направлений, связанное с охраной окружающей среды, это увеличение эффективности
использования энергии, борьба за её экономию.
Во владимирской области в 2001 году суммарные выбросы загрязняющих веществ в
атмосферу, определённые на основании информации природопользователей об охране
атмосферного воздуха по стационарным и передвижным источникам составили 115.295
тыс. т. в год, в том числе твёрдые 7.1% (8.192 тыс. т.) газообразные и жидкие
92.9%(107.103 тыс. т.)