Сопромат
Электротехника
Курсовая
Типовой
Фото
Энергетика
Геометрия
Физика

Лекции

Математика
Искусство
Контрольная

Курс

Примеры
Архитектура
На главную

Лекции по физике теория газов

Принцип действия бензинового двигателя.

Рассмотрим, как бензиновый двигатель преобразует энергию сгорания топлива в мощность. Ниже на схематическом чертеже бензинового двигателя смесь воздуха и бензина всасывается в цилиндр и сжимается при ходе поршня вверх.

Когда горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания, в цилиндре при горении образуется газ, который создаёт высокое давление. Этот газ под давлением толкает вниз поршень, который совершает в цилиндре возвратно-поступательные движение. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное с помощью шатуна и коленчатого вала. Это и есть то вращение, которое приводит механизм в движение.


Отработавший газ нужно периодически удалять, а в цилиндры подавать свежую горючую смесь. Это осуществляется поршнем при его непрерывном возвратно-поступательном движении в цилиндре. Процесс всасывания в цилиндр смеси, её сжатия, сгорания и удаления сгоревшего газа из цилиндра называется циклом двигателя (см. рис. 5).  Применим первое начало термодинамики к изопроцессам в газе. Изопроцесс - это процесс, происходящий в газе, когда один из параметров, описывающих газ, является постоянным.

В некоторых двигателях каждый цикл состоит из двух ходов поршня. Такие двигатели называют двухтактными. Коленчатый вал делает один оборот, тогда как поршень делает два хода. В других двигателях каждый цикл состоит из четырёх ходов поршня. Эти двигатели называются четырёхтактными. Коленчатый вал делает два оборота, тогда как поршень совершает четыре хода в каждом цилиндре (см. рис. 6). Рассмотрим принцип работы четырёхтактного двигателя.

Ход впуска


Это ход всасывания в цилиндры горючей смеси. Впускной клапан открывается, тогда, как впускной клапан закрывается. При движении поршня вниз в цилиндре создаётся частичное разрежение, и горючая смесь всасывается в цилиндр принудительно под действием атмосферного давления.

Рис. Принцип четырёхтактного двигателя

Ход сжатия

Это ход, при котором сжимается горючая смесь. Впускной и выпускной клапаны закрыты.

При движении поршня от н. м. т. к в. м. т. горючая смесь сжимается, в результате чего возрастают давление и температура, что способствует воспламенению смеси.

Коленчатый вал провернётся на один полный оборот за два хода (впуск и сжатие), когда поршень дойдёт до в. м. т.

Рабочий ход

Это ход, при котором двигатель создаёт энергию для привода машин и механизмов.

До достижения поршнем в. м. т. при ходе сжатия свеча зажигания поджигает сжатую воздушно-топливную смесь. Горящая смесь создаёт высокое давление, которое толкает поршень вниз. Это давление становиться мощностью двигателя.

Ход выпуска

Это ход, при котором отработавший газ удаляется из цилиндров. Выпускной клапан открыт и поршень двигается вверх от н. м. т. к в. м. т., выталкивая отработавший газ из цилиндра.

Достигая в. м. т., поршень вновь занимает положение, при котором начинается ход впуска. До этого момента коленчатый вал двигателя делает два оборота, а двигатель совершает один цикл состоящий из четырёх ходов: впуска, сжатия, сгорания и выпуска. Вот основной принцип действия четырёхтактного двигателя.

Задача 15. Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества n = 1 моль и находящийся под давлением Р1 = 0,1 МПа при температуре Т1 = 300 К, нагревают при постоянном объеме до давления Р2 = 0,2 МПа. После этого газ изотермически расширялся до начального давления и затем изобарно был сжат до начального объема V1. Построить график цикла. Определить температуру Т газа для характерных точек цикла и его термический КПД h.

Дано:

Р1= 0,1 Мпа = 1·105 Па

Т1= 300 К

Р2= 0,2 Мпа = 2·105 Па

Решение:

В координатах Р, V график цикла имеет следующий вид

  

 

 

T2 – ?

 Т3 – ?

 h – ?

 V1 V2 V 

Переход газа на участке 1-2 происходит изохорически при V1 = const. Давления и температуры газов в состояниях 1 и 2 связаны между собой соотношением: 

  =.

Отсюда T2 = 2Т1 = 600 K.

Так как переход газа 2-3 изотермический, то Т2 = Т3.

Термический КПД цикла определяется выражением

 , (1)

 где Q1 – количество теплоты, полученное от нагревателя за цикл, Q2 – количество теплоты, отданное холодильнику за цикл.

Газ получает количество теплоты на участках 1-2 и 2-3

Q 1= Q 1-2 + Q 2-3,

где Q 1-2 = C v v (T 2 - T 1) – количество теплоты, полученное при изохорическом нагревании,

  – количество теплоты, полученное при изотермическом расширении.

Газ отдает количество теплоты на участке 3-1 при изобарическом сжатии:

Q 3-1 = Q 2 = Cр  

– молярная теплоемкость газа при V = const, C р  – молярная теплоемкость газа при P = const.

Подставив значения Q 1 и Q 2, С v и С рв формулу (1) получим:

Ответ: T 2 = T 3 = 600 K, η = 9,9 %.

Внутренняя энергия. Механическая энергия: " потенциальная (определяется взаимным положением взаимодействующих тел) " кинетическая (определяется движением тела) Потенциальная и кинетическая энергия могут превращаться друг в друга. Энергию движения и взаимодействия частиц, составляющих тело, называют внутренней энергией тела. Внутренняя энергия тела не зависит от механического движения тела (как целого) и от положения этого тела относительно других тел.

Справочник

Энергосбережение
Информатика
Расчет электроцепи
Атомная энергетика