Реактивные двигатели и основы работы тепловой машины

Введение. * Тепловая машина. * Циклическая тепловая машина. Принцип работы. * Прямоточный воздушно - реактивный двигатель. * Турбореактивный двигатель * Реактивный двигатель. * Открытие пути в космос К.Э Циолковским. * ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: * Введение. Выполнить расчёты результата взаимодействия двух или нескольких тел, когда значения действующих сил неизвестны, во многих случаях позволяет использование закона сохранения импульса. Тепловая машина.Устройство, преобразующее энергию теплового движения в механическую энергию, называется тепловой машиной.

Различают циклические и нециклические тепловые машины. Циклическая тепловая машина. Принцип работы. Представим принцип действия машин циклических машин.Реальная тепловая циклическая машины состоит из печки (нагревателя), холодильника и рабочего тела. Для теоретического объяснения работы тепловых машин необходимо знание второго закона термодинамики в следующем виде: невозможно создать циклически работающий тепловой двигатель, единственным результатом действия которого получения от источника количества теплоты и превращение его полностью в механическую энергию.

Определим принцип работы циклической тепловой машины.Рабочее тело, в результате контакта с негревателем, получает от него вследствие обмена теплом некоторой количество теплоты, равное Q1, нагреваясь до некоторой температуры T1. После завершения контакта с нагревателем, рабочее тело переходит в контакт с холодильником. При таком переходе рабочее тело совершает механическую работу A. В контакте с холодильником, рабочее тело отдаёт ему некоторое количество теплоты Q2 - охлаждается.

Затем рабочее тело снова переходит в контакт с печкой - процесс повторяется. О ткрытие пути в космос К.Э Циолковским.Впервые научное доказательство возможности использования ракеты для полётов в космическое пространство, за пределы земной атмосферы и к другим планетам Солнечной системы было дано русским учёным и изобретателем Константином Эдуардовичем Циолковским.

Ракетой Цоилковский назвал аппарат с реактивным двигателем, использующим находящиеся на нём горючее и окислитель. Реактивным двигателем называют двигатель, способный преобразовать химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, и приобрести при этом скорость в обратном направлении Прямоточный воздушно - реактивный двигатель. Рассмотрим прямоточный воздушно-реактивный двигатель, имеющий наиболее простую схему работы.Воздухозаборник - это передний край трубки, всасывающий в себя воздух.

Средняя часть - камера сгорания, в которой горит воздушно-топливная смесь. Отработанные газы выходят из сопла - задней части трубки. Температура при сгорании воздушно - топливной смеси повышается, возрастает скорость движения двигателя, а раскалённые газы, создавая реактивную тягу, с силой выбрасываются через сопло. Если на входе имеется скоростной поток воздуха, прямоточный воздушно - реактивный двигатель также может работать.Однако самолёт с таким двигателем самостоятельно стартовать не сможет - его придётся предварительно разгонять, например, при помощи воздушного винта.

Но таким пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя. В результате решения этой задачи появился турбореактивный двигатель. Турбореактивный двигатель Перед началом работы турбореактивного двигателя к компрессору необходимо присоединить, так называемый, стартёр, чтобы компрессор создал первоначальный напор воздуха на входе.Затем уже начнет работать сам реактивный двигатель. На пути раскалённых газов инженеры - проектировщики поставили газовую турбину и единым валом соединили её с компрессором.

Турбину вращает выходящий переработанный газ, а соединённый с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла - цикл повторяется.Путём дополнительного сгорания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом можно увеличивать тягу турбореактивного двигателя. Использование мощного и компактного турбореактивного двигателя в самолётах позволило очень скоро превысить их скорости скорость звука.

Но такие двигатели оказались не всегда выгодными экономически. Использование турбовинтовых двигателей для огромных транспортных самолётов, которые летают со скоростями 650-700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, оказалось более эффективным.Чтобы турбина вращала и обычный воздушный винт, необходимо удлинить вал, соединяющий её с компрессором, добавить редуктор, снижающий частоту вращения винта, иначе воздушный поток станет срываться с лопастей, а пропеллер в основном будет вращаться вхолостую.

Реактивный двигатель. Теперь рассмотрим принцип работы реактивных двигателей. Газы, нагретые до высокой температуры, при сгорании топлива, выбрасываются из сопла ракеты со скоростью v и взаимодействуют с ракетой.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, так как по закону сохранения импульса, сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остаётся постоянной при отсутствии внешних сил. Можно записать следующее верное соотношение.

MV + MV = 0, Где: М – масса ракеты; V – скорость ракеты; m – масса выброшенных газов; v – скорость истечения газов.Получили равенство: MV = -mv. Для модуля скорости движения ракеты V верно соотношение: V=(m/M) v. (Формула модуля скорости движения ракеты применима при условии небольшого изменения массы M ракеты в результате работы её двигателей.) Главная особенность реактивного двигателя заключается в следующем.

Так как она движется в результате взаимодействия с газами, образующимися при сгорании топлива, для движения её не нужны ни вода, ни земля, ни воздух- ракета может двигаться в безвоздушном пространстве.