Astuce 1: Comment fonctionnent les moteurs thermiques
Astuce 1: Comment fonctionnent les moteurs thermiques
Fonction des moteurs thermiques - conversionl'énergie thermique en travail mécanique utile. Le corps de travail dans de telles installations est le gaz. Il appuie fortement sur les aubes de la turbine ou sur le piston, les entraînant. Les exemples les plus simples de moteurs thermiques sont les moteurs à vapeur, ainsi que les moteurs à combustion interne à carburateur et diesel.
Instructions
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Les moteurs thermiques alternatifs ont dans leurcomposé d'un ou plusieurs cylindres, à l'intérieur duquel se trouve un piston. L'expansion du gaz chaud se produit dans le volume du cylindre. Dans ce cas, le piston se déplace sous l'influence du gaz et effectue un travail mécanique. Un tel moteur thermique convertit le mouvement de va-et-vient du système de piston en une rotation d'arbre. A cet effet, le moteur est équipé d'un mécanisme à manivelle.
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Les moteurs thermiques de combustion externe sontMachines à vapeur dans lesquelles le fluide de travail est chauffé au moment de la combustion du carburant à l'extérieur du moteur. Un gaz chauffé ou de la vapeur sous haute pression et à haute température est introduit dans le cylindre. Le piston se déplace ainsi, et le gaz se refroidit progressivement, après quoi la pression dans le système devient presque égale à la pression atmosphérique.
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Le gaz épuisé est retiré du cylindre, dansqui est immédiatement servi la partie suivante. Pour ramener le piston dans sa position initiale, on utilise des volants qui se fixent sur le vilebrequin. De tels moteurs thermiques peuvent fournir une action simple ou double. Dans les moteurs avec une double action par tour de l'arbre, il y a deux étapes de la course de travail du piston, dans les installations à simple effet, le piston effectue une course en même temps.
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La différence entre les moteurs à combustion interne etdes systèmes décrits ci-dessus est que le gaz chaud est ici obtenu en brûlant le mélange air-combustible directement dans le cylindre, et non à l'extérieur. La soumission de la partie suivante du combustible et l'élimination des gaz résiduaires sont effectuées à travers le système de soupape. Ils vous permettent de fournir du carburant en quantités strictement limitées et au bon moment.
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Source de chaleur dans les moteurs à combustion interneL'énergie chimique du mélange de carburant. Pour ce type de moteur thermique, une chaudière ou un chauffe-eau externe n'est pas nécessaire. Comme le fluide de travail, il existe une variété de substances combustibles, dont les plus courantes sont l'essence ou le carburant diesel. Les inconvénients des moteurs à combustion interne comprennent leur haute sensibilité à la qualité du mélange de carburant.
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Moteurs de combustion interne dans sonLes conceptions peuvent être à deux et à quatre temps. Les appareils du premier type sont de conception plus simple et pas si massive, mais avec la même puissance, ils nécessitent beaucoup plus de carburant que ceux à quatre temps. Les moteurs, dont le travail est construit sur deux barres, sont le plus souvent utilisés dans les petites motos ou les tondeuses à gazon. Les machines plus sérieuses sont équipées de moteurs thermiques à quatre temps.
Astuce 2: Comment absorber l'énergie
L'absorption d'énergie par la matière provoque soitsa transformation en chaleur ou sa transformation en une autre forme. Dans le second cas, une partie de l'énergie est également convertie en chaleur, puisque l'efficacité de tout système physique ne peut pas dépasser l'unité.
Instructions
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Pour absorber l'énergie lumineuse, il est nécessaireune substance qui est opaque et non réfléchissante pour le rayonnement avec une longueur d'onde sélectionnée. Par exemple, la lumière bleue est absorbée par les objets rouges, et vice versa. Les objets noirs absorbent les rayons lumineux de tout le spectre visible. Notez, cependant, qu'un objet qui apparaît à un œil humain sombre peut être brillant pour des rayons invisibles (infrarouge, ultraviolet), et vice versa. Ainsi, il est établi que la peau humaine de n'importe quelle couleur apparaît dans la lumière infrarouge blanche, et le verre à vitre ordinaire passe mal les rayons ultraviolets à ondes courtes. Ce rayonnement lumineux, qui n'est pas réfléchi par l'objet et qui ne l'a pas traversé, sera absorbé par celui-ci et deviendra de la chaleur.
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Certains instruments physiques permettent l'accumulation de la lumière énergie ou le transformer en d'autres types d'énergie. Ainsi, par exemple, si vous focalisez les rayons du soleil sur un cylindre peint en noir du moteur Stirling, il se réchauffera et commencera à bouger. Dirigez la lumière vers la couche de sulfure de zinc, puis arrêtez d'éclairer - et en quelques minutes, cette couche émettra une petite partie de l'énergie absorbée sous forme de lumière. Batterie solaire, lumière absorbante énergie, le transforme en un électrique. L'efficacité de tous ces convertisseurs dépasse rarement 10%.
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Il est possible d'absorber non seulement la lumière, mais aussi la chaleur énergie. Pour accumuler une grande quantité de chaleur dans un petitvolume, prenez le cylindre métallique, remplissez-le de paraffine et scellez-le. Si un tel accumulateur de chaleur est chauffé, ils peuvent alors être utilisés pendant une longue période comme un réchauffeur. C'est sur ce principe que fonctionnent les heatbags. Pour convertir une partie de l'énergie thermique absorbée en énergie électrique, utilisez un thermocouple. Enfin, les moteurs thermiques les plus divers permettent une conversion partielle d'une partie de l'énergie thermique absorbée en énergie électrique.
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Une batterie est un appareil qui absorbe un courant électrique énergie et une partie de celui-ci se transforme en chaleur, et l'autre partie - en interne (chimique) énergie, qu'il stocke à l'intérieur de lui-même. Connectez-lui la charge, et il le lui donnera. énergie. Vous pouvez charger et décharger la batterie plusieurs fois. Les moteurs électriques dans l'absorption de l'énergie électrique en convertissent une partie en une énergie mécanique, et les sources de lumière électrique en une source radiante.
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Pour absorber l'énergie cinétique,représenté sous la forme de vibrations, et sa transformation en amortisseurs thermiques servent. Il y a des amortisseurs combinés avec des générateurs de puissance. Contrairement aux générateurs classiques, ils ne contiennent pas de pièces en rotation - toutes leurs pièces sont déplacées d'avant en arrière. Dans de tels dispositifs, une partie de l'énergie de vibration absorbée est convertie en énergie électrique.énergie Cependant, les générateurs conventionnels effectuent une tâche similaire - seule la manière dont l'énergie cinétique est transférée pour l'absorption est différente. Tous les microphones absorbent énergie ondes acoustiques, mais seulement certaines d'entre ellestransformer une partie en électrique - dynamique, bande, piezoceramic. Autres microphones - carbone, électret avec amplificateur intégré - tout acoustique absorbé énergie converti en chaleur complètement. Ils ne contrôlent que sous l'influence des oscillations adoptées un flux d'énergie électrique plus puissant fourni de l'extérieur.
Astuce 3: Comment générer de l'énergie
Selon la loi de conservation de l'énergie, il est impossible d'élaborer ce dernier. Vous ne pouvez le transférer d'une espèce à l'autre. Il y a un nombre important de façons de mettre en œuvre une telle transformation.
Instructions
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Afin de convertir le produit chimique énergiestocké dans une substance combustible, dans une substance thermique, le brûler. Une partie de l'énergie sera libérée sous forme de lumière.
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Tourner thermique énergie dans la mécanique peut être deux façons. Pour profiter du premier d'entre eux, brûlez la substance en quantité limitée. Augmentez la pression que cela va se produire, utilisez pour déplacer l'objet. C'est sur ce principe que le moteur à combustion interne fonctionne. Pour convertir l'énergie thermique en énergie mécanique dans un deuxième temps, placez une substance liquide dans un volume limité et chauffez-la de toute façon (pas nécessairement en brûlant quoi que ce soit) jusqu'au point d'ébullition. La vapeur résultante est envoyée à la machine à vapeur ou à la turbine.
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Pour convertir l'énergie mécanique enconstruction électrique un mécanisme dans lequel la bobine mobile passe devant l'aimant stationnaire, ou vice versa. Il existe de nombreux modèles de tels mécanismes, appelés générateurs.
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Afin de convertir le électrique énergie en mécanique, utilisez le moteur électriqueou un autre design. Rappelez-vous que, malgré la réversibilité des phénomènes électromagnétiques, aucun générateur ne peut être utilisé comme moteur, mais seulement un générateur dans lequel des conditions sont créées lorsqu'une tension est appliquée pour créer un champ magnétique rotatif. Par exemple, dans un moteur à collecteur, une rotation constante est assurée par une commutation automatique des enroulements, et dans un champ magnétique tournant asynchrone se produit du fait de l'alimentation des enroulements du stator avec un courant alternatif triphasé.
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Convertir l'énergie électrique enutiliser une variété de sources de lumière: incandescent, fluorescent, LED, etc. Les deux derniers types de sources de lumière doivent être utilisés avec les dispositifs de limitation de courant.
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Générer de l'énergie thermique à partir d'électricitéutilisez des résistances puissantes. C'est peut-être le seul convertisseur d'énergie avec une efficacité proche de 100%. Dans tous les autres cas, une partie de l'énergie de la transformation est inévitablement perdue à cause du dégagement de chaleur.