1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое тепловой двигатель внешнего сгорания

Как работает двигатель внешнего сгорания

Принципиальная схема теплового двигателя:

На представленной схеме в доступной форме проиллюстрировано устройство поршневого механизма и порядок его работы.

Изобретённая в XVII веке французским физиком Папеном, она представляла собой цилиндр с поршнем, который поднимался под действием пара, а опускался под давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе работала изобретённая в 1698 году паровая машина Севери для выкачивания воды из копей (не имевшая поршня) [4] . Несколько позже, в 1705 году, Томас Ньюкомен совместно со стекольщиком-лудильщиком Джоном Колли [en] , тоже из Дартмута, построили паровую пароатмосферную машину, отличавшуюся от машины Севери наличием цилиндра с поршнем, и тем, что сгущение (конденсация) пара производилось обливанием цилиндра снаружи водой. Значительно усовершенствовал такую машину Джеймс Уатт в 1769 году (золотники вместо ручного переключения, двойное действие, кривошип) [5] . Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году. Удельная мощность таких машин возросла настолько, что позволила устанавливать такие двигатели на транспорте. Так появилась железная дорога [6] . Кроме применения в наземном транспорте, были попытки установить паровую машину на самолёт — проект Можайского).

Первая паровая машина в России была пущена в ход в 1766 году (проект крепостного Ивана Ползунова). Машина Ползунова имела два цилиндра с поршнями, работала непрерывно, и все действия в ней проходили автоматически. [7] . В 1769 году французом Николасом-Йозеф Кюньо была построена первая паровая телега, а в 1788 году Джон Фитч построил пароход [6] . Во всех машинах сгорание осуществлялось в топке, так что все они являлись двигателями внешнего сгорания. Однако, в настоящее время поршневые паровые машины
применяются весьма редко .

Паровая турбина [ | код ]

Была впервые построена Героном в I веке до нашей эры; однако в таком виде являлась
скорее курьёзом . Развитию паровых турбин препятствовало отсутствие надёжных подшипников, которые могли бы выдерживать высокие скорости вращения, а отдача турбин на малых оборотах и их эффективность (КПД) резко падал, из-за чего они не получили применения. Первую промышленную турбину, имевшую частоту вращения 30 000 об/мин, разработал Пьер Лаваль. Из-за огромной скорости вращения, она имела редуктор, в несколько раз превосходивший её по размеру [8] . Позже было отмечено, что при росте мощности (и размера колеса) расчётная скорость вращения турбины падает, так что применение её в агрегатах высокой мощности упрощается. Такие турбозубчатые агрегаты получили широкое распространение, сменив паровые машины на военных кораблях (из-за меньшей массы). Но однако, низкий КПД на частичных мощностях долго препятствовал их установке на транспортных судах (приходилось применять изощрённые схемы с турбинами разной мощности для различной скорости хода). Тем не менее, улучшенная турбина Парсонса и теперь массово применяется в генерации электроэнергии на ТЭЦ и АЭС. При работе в узком диапазоне оборотов она может иметь достаточно высокий КПД, а при использовании в первой ступени газовых турбин — превзойти в суммарном КПД даже поршневой ДВС. Паровые турбины значительно легче поршневых паровых машин.

Читать еще:  Что такое горячий резерв двигателя

Ольга Миронович, «Аргументы и Факты — Псков»: — Игорь Владимирович, разве президент Путин на недавней встрече с российскими учёными не велел поактивнее внедрять ваши изобретения в производство? Когда уже наконец псковский двигатель поступит в серийное производство?

— Для команды, которая трудится над этим изобретением, прорывным стал 2007 год, когда мы стали участниками Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям научно-технологического комплекса РФ» и получили на теоретическую разработку своего изобретения 7,5 миллиона рублей. Эти деньги давным-давно освоены, а «талмуды» с описанием нашего двигателя давным-давно написаны и переправлены куда следует. Теперь нам нужны деньги на создание опытных образцов, но мы пока не придумали, где их раздобыть.

На днях мы отправили 46-ю заявку на очередной конкурс грантов. Проблема в том, что во всех конкурсных комиссиях сидят не просто эксперты, а сотрудники тех или иных столичных НИИ. Естественно, они в первую очередь заботятся о том, чтобы выделяемые государством деньги шли на развитие собственных институтов.

— Понятно. «Ну как не порадеть родному человечку»… А много вам нужно денег, чтоб создать опытные образцы? И как скоро вы могли бы явить эти опытные образцы миру?

— Нам необходимо миллионов тридцать как минимум. И два года работы. Нам же надо будет не просто произвести опытный образец, но и сломать его.

— То есть как это «сломать»?

— Во время испытаний при максимальных нагрузках. А это значит, что понадобится не один, а как минимум три опытных образца. И что бы уж наверняка, один из них должен хотя бы годик покрутиться без остановки. Вот и считайте.

На сегодня нас финансирует только Псковский государственный университет, за что ему огромное спасибо. Ведь из денег, выделенных на его стратегическое развитие, почти два с половиной миллиона были истрачены на приобретение оборудования для нашего проекта.

Читать еще:  Что такое двигатель jzt

Только один парогенератор обошёлся университету больше, чем в миллион.

Чтобы испытать новый, уже третий по счёту, опытный образец нашего двигателя, мы заказали большой морской контейнер размером 2,5 на 6 метров, в котором будут установлены тот самый парогенератор, а также электрогенератор, резервуар с водой, двигатель и системы автоматики.

А пока мы проводим свои испытания на сжатом воздухе высокого давления.

История создания

В 1816 году уроженец Шотландии Роберт Стирлинг запатентовал тепловую машину, которую сегодня называют в честь своего создателя. Однако сама идея двигателей горячего воздуха была придумана вовсе не им. Но первый осознанный проект по созданию такого агрегата реализовал именно Стирлинг. Он усовершенствовал систему, добавив в неё очиститель, в технической литературе называвшийся теплообменником. Благодаря этому сильно возросла производительность мотора благодаря удержанию его в тепле. Эта модель для того времени была признана самой прочной, поскольку никогда не взрывалась.

Несмотря на такой быстрый успех продвижения модели, в начале двадцатого столетия от дальнейшего развития двигателя внешнего сгорания отказались из-за его себестоимости в пользу двигателя внутреннего сгорания.

Как сделать самостоятельно

Несмотря на кажущуюся простоту, сделать двигатель Стирлинга своими руками в домашних условиях непросто. На это нужно потратить немного времени, уделяя внимание деталям. Никакие станки не потребуются. Вот несколько советов для тех, кто решился на эксперимент.

  1. Создание цилиндра. Можно использовать ёмкость из нержавеющей стали, диаметр которой около 95 мм, а высота 235 мм. Этот материал выдерживает сильный нагрев. Не стоит заменять его на алюминиевую банку. Для изготовления диафрагмы подойдёт пластиковая крышка.
  2. Охладители. Подойдут нескольких жестяных банок диаметром 150 мм. Чтобы сделать водовыпускное отверстие, можно использовать сантехнические детали.
  3. Поршень. Его легко изготовить из проволоки. Понадобится вата, выполненная из нержавеющей стали, которую нужно намотать на сетку из того же материала.
  4. Коленчатый вал — самое сложное. Он должен быть прямым с жесткими изгибами. Нужны подшипники, латунные соединители и 4-миллиметровая стальная катанка.
  5. Маховик. Стальной круг 4 мм толщиной и 170 мм в диаметре, который нужно навинтить на коленчатый вал.
  6. Диафрагма. Понадобится отрезок тонкой резины, её нужно растянуть и нагреть, чтобы придать форму. Как шаблон подойдёт выпуклая пластиковая крышка.
  7. Статор. Содержит примерно одинаковые катушки из медной проволоки. Затем их нужно приклеить к фанерному диску, который будет привинчен к боковой части двигателя.
Читать еще:  Что такое подушка двигателя каризма

Когда катушки будут готовы, стоит проверить, что у всех одинаковое сопротивление, а провод без разрывов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector