Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Прн помощи штока Е, шатуна Ш н кривошипа К. возвратно-поступательное движение поршня превращается во вращательное движение вала махового колеса. Вращение махового колеса через приводные ремни передается шкивам рабочих станков. В свою очередь маховое колесо через передающий механизм П и M перемещает золотник, который поочередно впускает пар то с одной, то с другой стороны поршня. При движении поршня вправо золотник движется влево, и наоборот.
153
Пар перемещает поршень при постоянной давлении до перекрытия золотником. После перекрытия пара движение поршня продолжается за счет расширения пара. Работа паре в паровой машине изображается площадью фигуры, изображенной на ркс. 49.
Отработанный пар выпускают в конденсатор; в последнем пар, охлаждаясь, превращается в воду, которая откачивается насосом снова в котел или используется для отопления.
Высокий к. п. д. современных паровых машин достигается повышением давления и многократным расширением пара, при котором он последовательна переходит из одного цилиндра.машины в другой.
Кроме паровой, машины, на практике чаще применяют паровые турбины. В паровых турбинах, в отлнчие от поршневых
S двигателей, где используется энергия
упругого пара, используется кинетическая энергия струн вытекающего пара. Струя пара попадает непосредственно на лопасти колеса, приводя его'во вращательное движение. Во многих случаях
________________ турбины трудно применять для непосред-
__________________ ственного превращения тепловой энергии
у в механическую из-за большой их скорости в одном направлении.
Рис. 49. Преимущества паровых турбин пе-
ред паровыми машинами следующие: при одинаковых с паровыми двигателями габаритах онн более мощны, имеют большую скорость вращения, не используют па-совых и зубчатых передач в них отсутствует возвратно-поступательное движение, они имеют более' частый конденсат. Паровые турбины имеют больший к. п. д., чем паровые двигатели (до
30%). В СССР построены турбины, развивающие мощность 500 тыс. и 800 тыс. кет.
К-п. д. паровой установки значительно повышается при применения отработанного пара для бытовых нужд, к частности для отопления зданий. Станции, использующие тепло отработанного пара, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Централизованное снабжение жилых домов и промышленных предприятий энергией отработанного пара называется теплофикацией.
Задача. Снаряд массой т = 6,5 кг вылетает из ствола орудия со скоростью о = 780 м\сек. Определить, какой объем займет газ, образовавшийся при сгорании пороха. Давление в канале ствола считать постоянным. Атмосферное давление P1 = IO5 н/жя, температура выходящих газов t = 507° С, окружающей среды tt = 27° С.
Решение. По условию задачи расширение газа происходит при постоянном давлении, а поэтому работа газа A= pV. По закону
сохранения и превращения энергии работа газа равна кинетической энергии снаряда при вылете иэствола:
o'-т-
Подставим значение pV в уравнение состояния газа:
PV ptV1. plVl_mv*
Т*“ТГ* T1 STt
где р, V, T — параметры, определяющие состояние газа в стволг, а Pu V1, Tx — после вылета из ствола. Отсюда находим ^ = Vl=7*6*’-Ответ. Пороховые газы займут объем 7,6 лА
§ 74. Двигатели внутреннего сгорания
Двигатели, в которых отсутствуют котлы, а топливо сгорает в цилиндре, называются двигателями внутреннего сгорания. В таких двигателях, используется жидкое или газообразное топливо. Жидкое топливо перед сжиганием распыляется в воздухе.
Рассмотрим принципиальное устройство четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (рис. 50). Внутри цилиндра А может свободно перемещаться поршень В. В верхней части ^цилиндра нахо-
дятся два клапана: один (левый) для впуска горючей смеси, а другой (правый) —для удаления отработанных, газов. Вблизи клапанов есть запальник (свеча С), назначение которого—воспламенять горючую смесь.
Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками, из них поршень начинает возвратно-поступательное движение. Расстояние, которое проходит поршень от верхней до нижней мертвой точки, называется ходом поршня. В рассматриваемом двигателе полный цикл работы поршня состоит тиз четырех ходов, называемых тактами. В течение первого такта поршень идет вниз при открытом левом клапане (всасывание горючей смесн). Во втором такте при закрытых клапанах поршень движется вверх (сжатие горючей смеси). В третьем такте (клапаны остаются закрытыми) воспламеняется горючая смесь, н газ толкает поршень вниз (рабочий ход). В четвертом такте (правый клапан открыт, а левый закрыт) поршень вдет вверх, выталкивая отработанный газ. Рабочим тактом является лишь третий такт.
Посредством кривошипного механизма поршень связан с валом, на котором находится маховое колесо. Благодаря инертности махового колеса осуществляются три нерабочих такта двигателя. Поршень двигателя соединен с шатуном. Шатун служит для передачи движения коленчатому валу.
Четырехтактные двигатели внутреннего сгораияя применяются на тракторах, автомобилях, самолетах, пароходах и т. д.
