Реактивные двигатели и основы работы тепловой машины

Реактивные двигатели и основы работы тепловой машины

Реактивный двигатель и основные свойства работы тепловых машин

Ракета и выбрасываемые её двигателем газы взаимодействуют между собой. На основании закона сохранения импульса при отсутствии внешних сил сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остаётся постоянной. До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю; следовательно, и после включения двигателей сумма векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю: К. Э… Читати ще >

Реактивный двигатель и основные свойства работы тепловых машин ( реферат , курсова , диплом , контрольна )

Реактивные Двигатели и Основы Работы Тепловой Машины.

НАПИСАЛ: Лукин А.В.

ПРОВЕРИЛА: Шелкунова Т.В.

Знание закона сохранения импульса во многих случаях даёт возможность выполнить расчёты результата взаимодействия тел, когда значения действующих сил неизвестны.

Тепловой машиной называется устройство, которое преобразует энергию теплового движения в механическую энергию. Существуют два типа тепловых машин: нециклические тепловые машины и циклические тепловые машины. Рассмотрим принцип действия машин второго типа. В основе теоретического обоснования тепловых машин лежит второй закон термодинамики, который утверждает: невозможно создать циклически работающий тепловой двигатель, единственным результатом действия которого получения от источника количества теплоты и превращение его полностью в механическую энергию. Чтобы тепловая машина могла циклически работать, она обязательно должна включать:

Принцип работы такой машины состоит в следующем: рабочее тело, находясь в контакте с негревателем, получает от него в результате теплообмена количество теплоты Q1, нагреваясь до температуры T1. Затем контакт прерывается и рабочее тело переходит в контакт с холодильником.

В процессе перехода рабочее тело совершает механическую работу A. Придя в контакт с холодильником, оно отдаёт ему некоторое количество теплоты Q2 и охлаждается. Затем рабочее тело переходит в контакт с нагревателем и процесс повторяется.

1)*Для начала возмём для рассмотрения прямоточный воздушнореактивный двигатель. Он имеет наиболее простую схему работы.

Передний край трубки вбирает в себя воздух, — это воздухозаборник. Из сопла — задней части трубки — выходят отработанные газы. Средняя часть камера сгорания.

В камере сгорания горит воздушно-топливная смесь. Температура газа при этом повышается, возрастает скорость его движения. Раскалённые газы с силой выбрасываются через сопло, создавая реактивную тягу.

Но ПВРД может работать если на входе имеется скоростной поток воздуха, но самолёт самостоятельно стартовать с таким двигателем не может. Его нужно предварительно разогнать (27, «https://referaty.net.ua»).

Обычный самолёт разгоняется при помощи воздушного винта. Но ведь ведь таким винтом — пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя. Так появился ТРД — турбореактивный двигатель. Чтобы запустить его к компрессору присоединяют стартёр, и компрессор создаёт первоначальный напор воздуха на входе. Затем уже начинает работать сам реактивный двигатель. На пути раскалённых газов они поставили газовую турбину и соединили её с компрессором единым валом. Выходящие газ вращают турбину, соединённый с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла, и цикл повторяется. С помощью мощного и компактного турбореактивного самолёты очень скоро превысили скорость звука. Тяга турбореактивного двигателя может быть увеличена путём дополнительного сгорания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом. Однако такие двигатели не всегда выгодны экономически. Для огромных транспортных самолётов, которые летают со скоростями 650−700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, лучше использовать турбовинтовые двигатели — ТВД. Турбина может вращать и обычный воздушный винт. Для этого нужно удлинить вал, соединяющий её с компрессором, добавить.

— 3- редуктор, который снизит частоту вращения винта (иначе воздушный поток станет срываться с лопастей и пропеллер в основном будет вращаться вхолостую).

2)*Рассмотрим в качестве примера действие реактивного двигателя. При сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла ракеты со скоростью v.

Ракета и выбрасываемые её двигателем газы взаимодействуют между собой. На основании закона сохранения импульса при отсутствии внешних сил сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остаётся постоянной. До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю; следовательно, и после включения двигателей сумма векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю:

Где М — масса ракеты; V — скорость ракеты; m — масса выброшенных газов; v — скорость истечения газов.

А для модуля V скорости ракеты имеем.

Эта формула применима для вычисления модуля скорости V ракеты при условии небольшого изменения массы M ракеты в результате работы её двигателей.

Реактивный двигатель обладает многими замечательными особенностями, но главная из них заключается в следующем. Ракете для движения не нужны ни земля, ни вода, ни воздух, так как она движется в результате взаимодействия с газами, образующимися при сгорании топлива. Поэтому ракета может двигаться в безвоздушном пространстве. -4;

К. Э. Циолковский — основоположник теории космических полётов. Научное доказательство возможности использования ракеты для полётов в космическое пространство, за пределы земной атмосферы и к другим планетам Солнечной системы было дано впервые русским учёным и изобретателем Константином Эдуардовичем Циолковским. *:1)-Описание реактивного двигателя.

2)-Описание в формулах реактивного двигателя.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА: 1) Энциклопедический Словарь Юного Техника Автор: Зубков.Б.В.

Чумаков.С.В. 2) Тепловые Явления В Технике Автор: Билимович.Б.Ф. 3) Физика Автор: Кабардин.О.Ф. 4) Физика Автор: Евфремов.А.П.

Турбореактивный двигатель, как тепловая машина. Принцип работы. Просто.

Я думаю, что пришла пора прояснить принцип действия всем нам известного «сердца», того самого, о котором я писал в предыдущей статье.

турбореактивный двигатель

Паровая турбина элетростанции. Типичное устройство расширения.

Основным двигателем реактивной авиации мира является турбореактивный двигатель (ТРД) и именно его принцип работы мы сейчас без труда и лишних ненужных заморочек проясним.

Все мы прилежно учились в школе :-), и знаем, что в физике существует понятие «тепловая машина» (или «тепловой двигатель»). Человек долго подбирался к ее созданию.

Первые образцы приписывают даже Архимеду и потом Леонардо да Винчи. Но по настоящему она вошла в жизнь человека только в конце 60-х годов 18-го века, когда Д. Уатт построил свою паровую машину. Прогресс не остановить и современную жизнь уже невозможно представить без тепловых машин. Это не только тепловые электростанции и электроцентрали (в том числе, кстати и атомные станции), но и миллионы автомобилей различного назначения и, конечно же, мною очень любимые 🙂 авиационные двигатели.

Теорию работы тепловой машины описывает раздел физики термодинамика. Не углубляясь в ее законы (принцип этого сайта Вам известен, если Вы читали страницу «Сайт об авиации» 🙂 ), скажу, что тепловой двигатель – это машина для преобразования энергии в механическую работу. Работа — ее так сказать полезная «продукция». Этой энергией обладает используемое внутри машины так называемое рабочее тело, в качестве которого обычно выступает газ (или пар в паровой машине). Получает энергию рабочее тело при сжатии в машине, а полезную механическую работу мы потом будем иметь при последующем его расширении.

Но! Надо понимать, что в работоспособном тепловом двигателе работа, затрачиваемая на сжатие газа должна быть всегда меньше работы, которую газ может совершить при расширении. Иначе никакой полезной «продукции» не будет. То есть вариант «на сколько сжали, на столько же и расширили» (все равно как в автомобильном амортизаторе) нам не подходит. Поэтому для сохранения нужной нам работоспособности газ перед расширением или во время него нужно еще и нагревать, а перед сжатием неплохо бы охладить. В итоге за счет предварительного нагрева энергия расширения значительно повысится и сразу появится ее излишек, который можно использовать для получения необходимой нам механической работы. Вот собственно и весь принцип. На его основе и работает турбореактивный двигатель.

Таким образом любой тепловой двигатель должен иметь устройство для сжатия, нагреватель, устройство для расширения и неплохо бы холодильник. Все это есть у ТРД, соответственно: компрессор, камера сгорания, турбина, а в роли холодильника выступает атмосфера. Рабочее тело – воздух, который попадает в компрессор, там сжимается, далее идет в камеру сгорания, там нагревается, смешивается с продуктами сгорания ( керосина) и потом следует на турбину, вращая ее (а она, в свою очередь компрессор) и расширяясь, тем самым теряет часть энергии. И уже далее расходуется «полезная» энергия. Она превращается в кинетическую, когда газ сильно разгоняется в устройстве под названием реактивное сопло (которое обычно бывает сужающимся) и двигатель получает силу тяги за счет реакции струи. Все :-)… ТРД работает. Неплохо этот процесс показан в коротком ролике. Он без комментариев, но они здесь и не нужны :-). Скажу только, что показанное переднее колесо – это компрессор, далее кольцом вокруг вала – камера сгорания и за ней колесо турбины. Все схематично, но достаточно просто, чтобы понять как работает турбореактивный двигатель

Более подробно об устройстве ТРД и его разновидностей мы поговорим в следующих статьях.
До встречи…

Реактивные двигатели и основы работы тепловой машины

Принципы работы тепловой машины.

Виды реактивных двигателей.

Циклическая тепловая машина. Принцип работы. *

Прямоточный воздушно — реактивный двигатель. *

Открытие пути в космос К.Э Циолковским. *

Выполнить расчёты результата взаимодействия двух или нескольких тел, когда значения действующих сил неизвестны, во многих случаях позволяет использование закона сохранения импульса.

Устройство, преобразующее энергию теплового движения в механическую энергию, называется тепловой машиной. Различают циклические и нециклические тепловые машины.

Представим принцип действия машин циклических машин. Реальная тепловая циклическая машины состоит из печки (нагревателя), холодильника и рабочего тела.

Для теоретического объяснения работы тепловых машин необходимо знание второго закона термодинамики в следующем виде: невозможно создать циклически работающий тепловой двигатель, единственным результатом действия которого получения от источника количества теплоты и превращение его полностью в механическую энергию.

Определим принцип работы циклической тепловой машины. Рабочее тело, в результате контакта с негревателем, получает от него вследствие обмена теплом некоторой количество теплоты, равное Q1, нагреваясь до некоторой температуры T1. После завершения контакта с нагревателем, рабочее тело переходит в контакт с холодильником.

При таком переходе рабочее тело совершает механическую работу A. В контакте с холодильником, рабочее тело отдаёт ему некоторое количество теплоты Q2 — охлаждается.

Затем рабочее тело снова переходит в контакт с печкой — процесс повторяется.

О ткрытие пути в космос

Впервые научное доказательство возможности использования ракеты для полётов в космическое пространство, за пределы земной атмосферы и к другим планетам Солнечной системы было дано русским учёным и изобретателем Константином Эдуардовичем Циолковским. Ракетой Цоилковский назвал аппарат с реактивным двигателем, использующим находящиеся на нём горючее и окислитель. Реактивным двигателем называют двигатель, способный преобразовать химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, и приобрести при этом скорость в обратном направлении

Рассмотрим прямоточный воздушно-реактивный двигатель, имеющий наиболее простую схему работы.

Воздухозаборник — это передний край трубки, всасывающий в себя воздух. Средняя часть — камера сгорания, в которой горит воздушно-топливная смесь. Отработанные газы выходят из сопла — задней части трубки.

Температура при сгорании воздушно — топливной смеси повышается, возрастает скорость движения двигателя, а раскалённые газы, создавая реактивную тягу, с силой выбрасываются через сопло.

Если на входе имеется скоростной поток воздуха, прямоточный воздушно — реактивный двигатель также может работать. Однако самолёт с таким двигателем самостоятельно стартовать не сможет — его придётся предварительно разгонять, например, при помощи воздушного винта. Но таким пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя.

В результате решения этой задачи появился турбореактивный двигатель.

Перед началом работы турбореактивного двигателя к компрессору необходимо присоединить, так называемый, стартёр, чтобы компрессор создал первоначальный напор воздуха на входе. Затем уже начнет работать сам реактивный двигатель.

На пути раскалённых газов инженеры — проектировщики поставили газовую турбину и единым валом соединили её с компрессором.

Турбину вращает выходящий переработанный газ, а соединённый с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла — цикл повторяется.

Путём дополнительного сгорания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом можно увеличивать тягу турбореактивного двигателя.

Использование мощного и компактного турбореактивного двигателя в самолётах позволило очень скоро превысить их скорости скорость звука.

Но такие двигатели оказались не всегда выгодными экономически.

Использование турбовинтовых двигателей для огромных транспортных самолётов, которые летают со скоростями 650-700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, оказалось более эффективным.

Чтобы турбина вращала и обычный воздушный винт, необходимо удлинить вал, соединяющий её с компрессором, добавить редуктор, снижающий частоту вращения винта, иначе воздушный поток станет срываться с лопастей, а пропеллер в основном будет вращаться вхолостую.

Теперь рассмотрим принцип работы реактивных двигателей.

Газы, нагретые до высокой температуры, при сгорании топлива, выбрасываются из сопла ракеты со скоростью v и взаимодействуют с ракетой.

До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю, следовательно, и после включения двигателей сумма векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю, так как по закону сохранения импульса, сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остаётся постоянной при отсутствии внешних сил. Можно записать следующее верное соотношение.

М – масса ракеты;

V – скорость ракеты;

m – масса выброшенных газов;

v – скорость истечения газов.

Для модуля скорости движения ракеты V верно соотношение:

(Формула модуля скорости движения ракеты применима при условии небольшого изменения массы M ракеты в результате работы её двигателей.)

Главная особенность реактивного двигателя заключается в следующем. Так как она движется в результате взаимодействия с газами, образующимися при сгорании топлива, для движения её не нужны ни вода, ни земля, ни воздух- ракета может двигаться в безвоздушном пространстве.

Реферат: Реактивные Двигатели и Основы Работы Тепловой Машины

Знание закона сохранения импульса во многих случаях даёт возможность выполнить расчёты результата взаимодействия тел, когда значения действующих сил неизвестны.
Тепловой машиной называется устройство, которое преобразует энергию теплового движения в механическую энергию. Существуют два типа тепловых машин: нециклические тепловые машины и циклические тепловые машины. Рассмотрим принцип действия машин второго типа. В основе теоретического обоснования тепловых машин лежит второй закон термодинамики, который утверждает: невозможно создать циклически работающий тепловой двигатель, единственным результатом действия которого получения от источника количества теплоты и превращение его полностью в механическую энергию. Чтобы тепловая машина могла циклически работать, она обязательно должна включать:
-Нагреватель.
-Холодильник.
-Рабочее тело.
Принцип работы такой машины состоит в следующем: рабочее тело, находясь в контакте с негревателем, получает от него в результате теплообмена количество теплоты Q1, нагреваясь до температуры T1. Затем контакт прерывается и рабочее тело переходит в контакт с холодильником.
В процессе перехода рабочее тело совершает механическую работу A. Придя в контакт с холодильником, оно отдаёт ему некоторое количество теплоты Q2 и охлаждается. Затем рабочее тело переходит в контакт с нагревателем и процесс повторяется.
1)*Для начала возмём для рассмотрения прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Он имеет наиболее простую схему работы.

-2-
Передний край трубки вбирает в себя воздух, — это воздухозаборник. Из сопла — задней части трубки – выходят отработанные газы. Средняя часть камера сгорания.
В камере сгорания горит воздушно-топливная смесь. Температура газа при этом повышается, возрастает скорость его движения. Раскалённые газы с силой выбрасываются через сопло, создавая реактивную тягу.
Но ПВРД может работать если на входе имеется скоростной поток воздуха, но самолёт самостоятельно стартовать с таким двигателем не может. Его нужно предварительно разогнать.
Обычный самолёт разгоняется при помощи воздушного винта. Но ведь ведь таким винтом – пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя. Так появился ТРД – турбореактивный двигатель. Чтобы запустить его к компрессору присоединяют стартёр, и компрессор создаёт первоначальный напор воздуха на входе. Затем уже начинает работать сам реактивный двигатель.
На пути раскалённых газов они поставили газовую турбину и соединили её с компрессором единым валом. Выходящие газ вращают турбину, соединённый с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла, и цикл повторяется.
С помощью мощного и компактного турбореактивного самолёты очень скоро превысили скорость звука. Тяга турбореактивного двигателя может быть увеличена путём дополнительного сгорания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом.
Однако такие двигатели не всегда выгодны экономически. Для огромных транспортных самолётов, которые летают со скоростями 650-700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, лучше использовать турбовинтовые двигатели – ТВД. Турбина может вращать и обычный воздушный винт. Для этого нужно удлинить вал, соединяющий её с компрессором, добавить
-3-
редуктор, который снизит частоту вращения винта (иначе воздушный поток станет срываться с лопастей и пропеллер в основном будет вращаться вхолостую).
2)*Рассмотрим в качестве примера действие реактивного двигателя. При сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла ракеты со скоростью v.
Ракета и выбрасываемые её двигателем газы взаимодействуют между собой. На основании закона сохранения импульса при отсутствии внешних сил сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остаётся постоянной. До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю; следовательно, и после включения двигателей сумма векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю:
MV + MV = 0,
Где М – масса ракеты; V – скорость ракеты; m – масса выброшенных газов; v – скорость истечения газов.
Отсюда получаем
MV = -mv.
А для модуля V скорости ракеты имеем
V=(m/M) v.
Эта формула применима для вычисления модуля скорости V ракеты при условии небольшого изменения массы M ракеты в результате работы её двигателей.
Реактивный двигатель обладает многими замечательными особенностями, но главная из них заключается в следующем. Ракете для движения не нужны ни земля, ни вода, ни воздух, так как она движется в результате взаимодействия с газами, образующимися при сгорании топлива. Поэтому ракета может двигаться в безвоздушном пространстве.
-4-
К. Э. Циолковский – основоположник теории космических полётов. Научное доказательство возможности использования ракеты для полётов в космическое пространство, за пределы земной атмосферы и к другим планетам Солнечной системы было дано впервые русским учёным и изобретателем Константином Эдуардовичем Циолковским.
*:1)-Описание реактивного двигателя.
2)-Описание в формулах реактивного двигателя.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1) Энциклопедический Словарь Юного Техника
Автор: Зубков.Б.В.
Чумаков.С.В.
2) Тепловые Явления В Технике
Автор: Билимович.Б.Ф.
3) Физика
Автор: Кабардин.О.Ф.
4)Физика
Автор: Евфремов.А.П.
Кутузов.Ю.А.

Читайте также  Схема системы охлаждения двигателя приора...
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector