Реактивный двигатель и основные свойства работы тепловых машин
РЕФЕРАТ
ПО ТЕМЕ:
Реактивные Двигатели и Основы Работы Тепловой Машины.
НАПИСАЛ: Лукин А.В.
ПРОВЕРИЛА: Шелкунова Т.В.
г.НОВОКУЗНЕЦК
-1-
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.
-----------------------
[pic]
