Tepeln motory Timotej Garaj 3 E 20082009 Tepeln

Tepelné motory Timotej Garaj 3. E 2008/2009

Tepelné motory sú stroje, ktoré premieňajú časť vnútornej energie paliva uvoľneného horením na mechanickú energiu. Rozdelenie tepelných motorov: Ø parný motor Ø spaľovací motor - piestový parný motor - parná turbína - piestový s. m. - zážihový- štvordobý motor - zážihový- dvojdobý motor - vznetový motor - plynová turbína - reaktívny motor - prúdový motor - raketový motor

Parný motor • V parných motoroch je pracovnou látkou vodná para s teplotou vysokou až 500°C a tlakom 1, 5 MPa, ktorá sa získava v parnom kotli mimo motora. Medzi parné motory patrí parný stroj a parná turbína. Piestový parný stroj - Zostrojil ho v roku 1784 škótsky mechanik James Watt. Účinnosť 5 -15%.

Piestový parný motor

Parná turbína

Spaľovací motor- zážihový motor • Vyrobená zmes pohonnej látky a vzduchu sa vstrekne do valca a zapáli sa. Potom sa spaliny adiabaticky rozpínajú až po izochorické odvádzanie tepla, po ktorom nasleduje kompresia. • Rozdelenie: štvordobý a dvojdobý motor

Dvojdobý motor

• • Pri pohybe piesta smerom nahor sa stláča zmes vo valci, piest tvorí nasávací kanál, ktorým vnikne zmes benzínu a vzduchu do kľukovej skrine. V druhej - pracovnej dobe sa piest pohybuje smerom nadol v dôsledku explózie pracovnej zmesi, ktorá sa zapáli od iskry sviečky. Piest postupne otvorí prepúšťací a výfukový kanál, z kľukovej skrine sa do valca premiestni pracovná zmes a spálené plyny sú vytláčané výfukovým kanálom.

Činnosť štvordobého motora • 1. Nasávanie Pri pohybe piesta smerom nadol sa pomocou vačku otvorí nasávací ventil vo valci sa vytvára podtlak a preto tam prúdi vzduch, ktorý strháva z trysky karburátora benzín. • 2. Stláčanie (kompresia) Oba ventily sú uzavreté, účinkom vonkajšej sily je vo valci stlačená zmes vzduchu a benzínu, ktorá ma tlak asi 1 MPa a teplotu asi 500°C. • 3. Explózia (rozpínanie) Elektrická iskra sviečky zapáli zmes. Plyn, ktorý vznikol spálením paliva má tlak do 3 MPA a teplotu až 2 000°C. Časť vnútornej energie plynu sa premení na pohybovú energiu piesta - koná sa práca. • 4. Výfuk Nasávací ventil je uzavretý, výfukový ventil je otvorený. Piest sa pohybuje nahor a vytláča spálené plyny von.

Vznetový motor

• V prvom takte na rozdiel od štvordobého zážihového motora sa do valca nenasáva palivová zmes, ale čistý vzduch. • V druhom takte sa prudko adiabaticky stlačí asi na 4 MPa, čím sa zohreje nad 800 K. • V treťom sa čerpadlom vstrekne pohonná látka, ktorá sa pri vysokej teplote vzduchu vo valci samo vznieti a za stáleho tlaku zhorí. Vzniknuté plyny rozpínaním tlačia piest a konajú prácu. • Priamočiary pohyb piesta (sem a tam) sa ojnicou, kľukovým hriadeľom a zotrvačníkom premení na rotačný. • Pri štvrtom takte sa spálené plyny vyfúknu cez výfuk. • Vznetový motor nepotrebuje zapaľovanie.

Plynová turbína • Plynová turbína je tepelný stroj, ktorý premieňa tepelnú energiu plynov na mechanickú prácu. Pracovnou látkou sú ohriate plyny alebo spaliny vznikajúce v iných strojoch, privedené do plynovej turbíny. Plyny pri prechode turbínou odovzdávajú jej lopatkám svoju kinetickú energiu. • Vzduch sa do plynovej turbíny nasáva kompresorom, kde sa aj zhusťuje. V spaľovacej komore sa pohonná látka vstrekuje do stlačeného vzduchu. Zhorením sa vzduch zohreje a nadobudne vysoký tlak. Potom prúdi plynovou turbínou do expanzného priestoru a veľkou rýchlosťou vystupuje dýzou von.

Schéma: 1 - prívod vzduchu 3 - prívod paliva 5 – turbína 2 – kompresor 4 - spaľovacia komora

Prúdový motor • Pri spaľovaní paliva využívajú ako okysličovadlo kyslík z ovzdušia. Preto sa môžu pohybovať iba v zemskej atmosfére. • Medzi najdôležitejšie prúdové motory patrí turbokompresorový motor. • • Schéma: 1 - vstupný otvor 2 - kompresor 3 - spaľovacie komory 4, 6 - dýza 5 - plynová turbína 7 - regulačný kužeľ

Raketový motor • Raketový motor na pevné palivo sa skladá zo spaľovacej komory, vnútri ktorej horia pevné pohonné látky. Tieto motory sú konštrukčne jednoduché, spoľahlivé, sú pripravené kedykoľvek na štart, ale nedovoľujú viacnásobný štart.

Schéma: 1 -spaľovacia komora, 2 -dýza, 3 -zážihové zariadenie, 4 -plášť rakety, 5 -spaľovací kanál, 6 -pevné palivo

• Raketový motor na kvapalné palivo vezie so sebou nádrž s tekutým palivom a okysličovadlom. Ako palivo sa používajú napr. naftové produkty, vodík, hydrazín N 2 H 4, … Okysličovadlom je napr. tekutý kyslík, fluór, kyselina dusičná a iné látky bohaté na kyslík. Vo veľkých raketových motoroch zhorí v spaľovacej komore za 1 s až 2700 kg kvapalných pohonných látok. • Na uvedenie družíc, kozmických sond a kozmických lodí na príslušnú trajektóriu sa používa súčasne niekoľko raketových motorov. • Účinnosť raketových motor je asi 50%.

Schéma: 1 -nádrž so stlačeným plynom, 2 -regulačný ventil, 3 nádrž s palivom, 4 -nádrž s okysličovadlom, 5 -spaľovacia komora, 6 -výtoková dýza

Ďakujem za pozornosť.