История развития тепловых двигателей

МКОУ «Краснополянская СОШ» им. Дважды Героя Советского Союза генерал-полковника А.И.Родимцева

«История развития тепловых двигателей»

Выполнил: Кудинов Артем

учащийся 10 класса

Учитель: Чурилова Мария

Борисовна

Развитие тепловых двигателей

До конца XVII- начала XVIII в. человек не построил никаких двигателей, кроме ветряного и водяного колеса. С зарождением первых ремесленных цехов требовалось устройство, которое могло бы лучше и быстрее выполнять простые операции вместо человека. В результате чего и возникает тепловой двигатель, над созданием которого работало много ученых из разных стран. Сейчас без теплового двигателя сложно представить жизнь современного общества и жизни людей в будущем.

КПД теплового двигателя

В 1824 г. В Париже была издана небольшая по объему книга « Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Автор данной книги является Санди Карно, который объяснил принцип действия тепловых двигателей.

Принцип действия тепловых двигателей

Каждый тепловой двигатель должен иметь нагреватель, температура которого высока, и холодильник, температура которого значительно ниже температуры нагревателя. В таком двигателе должно находиться рабочее вещество, способное изменять объем при нагревании и охлаждении. Рабочее вещество получает от нагревателя количество теплоты Q1, часть которой идет на совершение полезной работы, когда рабочее вещество, расширяясь перемешает поршень в цилиндре, а часть теплотыQ2 оно отдает холодильнику.

Особенность работы тепловых двигателей

Не все количество теплоты, полученное рабочим веществом от нагревателя , превращается в механическую энергию, часть его обязательно отдается холодильнику. Из этого следует, что внутренняя энергия рабочего вещества не может полностью переходить в механическую энергию движения механизмов, а КПД тепловых двигателей не может быть равным 100%. Одним из способов увеличения КПД, который указал Карно в своей книге: надо увеличивать температуру нагревателя и понижать температуру холодильника.

Формула КПД теплового двигателя

Коэффициент полезного действия теплового двигателя- отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

История создания паровой машины

Первую паровую машину построил в 90-х годах XVII в. французский изобретатель Дени Папен. КПД такой машины был очень низок и работала она медленно.

Большая заслуга Папена в том, что он впервые «в 1690 г.) правильно описал, в какой последовательности должен идти процесс работы поршневой паровой машины.

Паровая машина Т.Ньюкомена и Коули

Наиболее удачной была машина, построенная англичанами Ньюкоменом и Коули. Их машина использовалась свыше 90 лет, однако имела серьезные недостатки: КПД ее был низок, а рабочие ходы поршня машины разделялись длительными промежутками; она могла приводить в действие только насос.

Паровая машина Ползунова Ивана Ивановича

Русский техник значительно усовершенствовал паровую машину. Постройку своей машины он завершил в 1765 г., а пущена она была в 1766г. после смерти изобретателя. Его машина была первой в мире с универсальным двигателем.

Паровая машина Джеймса Уатта

Паровая машина стала широко использоваться после усовершенст-вований, внесенных в ее конструкцию англича-нином Джеймсом Уаттом. Первые машины Уатта имели мощность около 35 кВт и КПД менее 3%. К концу XIX в. мощность паровой машины достигла 15МВт, КПД 15%, давление используемого пара 12 Мпа, а его температура 400 °C.

История возникновения ДВС

И дея создания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) родилась еще в XVII в. и принадлежит французскому изобретателю Дени Папену. Так в 1860 г. на свой двигатель Ленуар взял патент. После чего его двигатель работал во многих странах мира. В 1878 г. немецкий механик-самоучка Николай Отто создал первый двигатель, работающий по четырехтактному циклу и имеющий КПД 22%. Немецкий инженер Рудольф Дизель получил патент на двигатель, который был построен в 1897г., работавший на керосине и имевший высокий КПД- 25% и назвали его дизелем. Вскоре в 1899 г. инженеры и рабочие завода Нобеля в Петербурге построили двигатель, работавший на сырой нефти, КПД которого было выше, чем у заграничных двигателей, работавших на керосине.

Значение тепловых двигателей в обществе

Наибольшее значение тепловые двигатели имеют на электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока.

Тепловые двигатели и паровые турбины устанавливают на всех АЭС для получения пара высокой температуры.

На всех основных видах транспорта используются тепловые двигатели: на автомобильном- поршневой ДВС; на водном- ДВС и паровые турбины; на ж/д и тепловозах дизельные установки; в авиации- поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.

Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех видов скоростного транспорта.

Ответы на кроссворд

1. Уатт

2. Отто

3. Папен

4. Карно

5. Дизель

6. Лаваль

7. Королев

8. Даймлер

9. Ньюкомен

10. Ползунов

11. Циолковский

Спасибо за внимание !

История изобретения тепловых двигателей

Тепловые двигатели:

История и перспективы.

Проект подготовила

Медведева Дарья

8 «Е» класс

Тепловые двигатели

  ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ  — это машина, в котором энергия сгорания топлива преобразуется в механическую работу.     

Виды тепловых двигателей

Паровая машина

Двигатель внутреннего сгорания

Паровая и газовая турбины

Реактивный двигатель

Первые тепловые двигатели

  История тепловых машин уходит в далекое прошлое. Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи.

Примерно тремя столетиями позже в Александрии — культурном и богатом городе на африканском побережье Средиземного моря — жил и работал выдающийся ученый Герон, которого историки называют Героном Александрийским. Герон оставил несколько сочинений, дошедших до нас, в которых он описал различные машины, приборы, механизмы, известные в те времена.   В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром.

Первые попытки

  Появление тепловых двигателей связано с возникновением и развитием промышленного производства в начале XVII в. главным образом в Англии. Копи, в которых добывали руду, нуждались в устройствах для откачки воды. Глубина шахт стала достигать 200 м. Приходилось держать до пятисот лошадей на одном руднике.   Эта чисто практическая задача и стала причиной того, что первым тепловым двигателем стала машина для откачки воды.

  Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который вслед за поршнем также поднимался и опускался. По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю откидывающуюся часть цилиндра насыпали порох, который затем поджигали.Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После этого цилиндр и поршень с наружной стороны обливали холодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и их давление на поршень уменьшалось. Поршень под действием собственного веса и внешнего атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Для практических целей он не годился: слишком уж сложен был технологический цикл его работы (засыпка и поджигание пороха, обливание водой, и это на протяжении всей работы двигателя). Кроме того, применение подобного двигателя было далеко не безопасным. Однако нельзя не усмотреть в первой машине Папена черты современного двигателя внутреннего сгорания.

Классификация тепловых двигателей

Двигатели внешнего сгорания

Паровая машина

Паровая и газовая турбина

История двигателя внутреннего сгорания

Главное устройство любого транспортного средства, в том числе наземного, является силовая установка — двигатель, преобразующий различные разновидности энергии в механическую работу.

В ходе исторического развития транспортных двигателей механическая работа осуществлялась за счет применения:

1) мускульной силы человека и животных;

2) силы ветра и потоков воды;

3) тепловой энергии пара и различных видов газообразного, жидкого и твердого топлива;

4) электрической и химической энергии;

5) солнечной и ядерной энергии.

Записи о попытках построить самоходные средства передвижения были уже в XV — XVI вв. Правда, силовыми установками этих «средств передвижения» была мускульная сила человека. Одной из первых достаточно хорошо известной самоходной установкой с «мускульным двигателем» является коляска с ручным приводом безногого часовщика из Нюрнберга Стефана Фарфлера, которую он соорудил в 1655 г.

Наибольшую известность в России получила «самобеглая коляска», построенная в Петербурге крестьянином Л. Л. Шамшуренковым в 1752 г.

«Самобеглая коляска» Л.Л. Шамшуренкова.

«Самобеглая коляска»

Эта коляска, вполне вместительная для перевозки нескольких человек, приводилась в движение мускульной силой двух человек. Первый педальный металлический велосипед, близкий по конструкции к современным, был изготовлен крепостным крестьянином Верхотрусского уезда Пермской губернии Артамоновым на рубеже XVIII и XIX вв.

Гидравлические и ветряные двигатели

Древнейшими силовыми установками, правда, не транспортными, являются гидравлические двигатели — водяные колеса, приводящиеся в движение потоком (весом) падающей воды, а также ветряные двигатели. Сила ветров с древних времен использовалась для движения парусных судов, а значительно позднее и роторных. Использование ветра в роторных судах осуществлялось с помощью вертикальных вращающихся колонн, заменивших паруса.

Появление в XVII в. водяных двигателей, а позднее и паровых сыграло важную роль в зарождении и развитии мануфактурного производства, а затем и промышленной революции. .Однако большие надежды изобретателей самоходных экипажей по применению первых паровых двигателей для транспортных средств не оправдались. Первый паровой самоход грузоподъемностью 2,5 т, построенный в 1769 г. французским инженером Жозефом Каньо, получился очень громоздким, тихоходным и требующим обязательных остановок через каждые 15 минут движения.

Только в конце XIX в. во Франции были созданы весьма удачные образцы самоходных экипажей с паровыми двигателями. Начиная с 1873 г. французский конструктор Адеме Боле построил несколько удачных паровых двигателей. В 1882 г. появились паровые автомобили Дион-Бутона.

Паровой автомобиль Дион-Бутона

В 1887 — появились автомобили Леона Серполле, которого называли «апостолом пара». Созданный Серполе котел с плоскими трубками представлял весьма совершенный парогенератор с почти мгновенным испарением воды.

Паровые автомобили Серполле конкурировали с бензиновыми автомобилями на многих гонках и скоростных состязаниях вплоть до 1907 г.

Автомобиль Леона Серполле

Совершенствование паровых машин и развитие двигателей внутреннего сгорания во второй половине XIX в. сопровождалось попытками ряда изобретателей использовать электрическую энергию для транспортных двигателей. Накануне третьего тысячелетия Россия отметила столетие со дня использования городского наземного электрического транспорта — трамвая. Немногим более ста лет назад, в 80-е годы XIX в., появились и первые электрические автомобили.

Электрические автомобили

Появление электрических автомобилей связано с созданием в 1860-е годы свинцовых аккумуляторов. Однако слишком большая удельная масса и недостаточная емкость не позволили электромобилям принять участие в конкуренции с паровыми машинами и газобензиновыми двигателями. Электромобили с более легкими и энергоемкими серебряно-цинковыми аккумуляторами также не нашли широкого применения. В России талантливый конструктор И. В. Романов создал в конце XIX в. несколько типов электромобилей с достаточно легкими аккумуляторами.

Электромобиль И.В. Романова

Электромобили имеют достаточно высокие преимущества. Прежде всего они экологически чистые, так как вообще не имеют выхлопных газов, обладают очень хорошей тяговой характеристикой и большими ускорениями за счет возрастающего крутящего момента при снижении числа оборотов; используют дешевую электроэнергию, просты в управлений, надежны в эксплуатации» и т. д. Сегодня электромобили и троллейбусы имеют серьезные перспективы их развития и применения на городском и пригородном транспорте в связи с необходимостью коренного решения проблем по снижению загрязнения окружающей среды.

Попытки создания поршневых двигателей внутреннего сгорания предпринимались еще в конце XVIII в. Так, в 1799 г. англичанин Д. Барбер предложил двигатель, работавший на смеси воздуха с газом, полученным путем перегонки древесины. Другой изобретатель газового двигателя Этьен Ленуар использовал в качестве топлива светильный газ.

Первый стационарный двигатель нового типа, работающий по четырехтактному циклу с предварительным сжатием смеси, был спроектирован и построен в 1862 г. кельнским механиком Н. Отто.

Практическое применение двигателей внутреннего сгорания для транспортных экипажей началось в 70 — 80 гг. XIX в. на основе использования в качестве топлива газовых и бензовоздушных смесей и предварительного сжатия в цилиндрах.

Готлиб Даймлер, построивший по патенту от 29 августа 1885 г. мотоцикл с бензиновым двигателем;

Карл Бенц, построивший по патенту от 25 марта 1886 г. трехколесный экипаж с бензиновым двигателем;

Рудольф Дизель, получивший в 1892 г. патент на двигатель с самовоспламенением смеси воздуха с жидким топливом за счет теплоты, выделяющейся при сжатии.

Мотоцикл Г.Даймлера

Трёхколёсный экипаж К.Бенца

В 1899 г. в Петербурге создан первый в мире экономичный и работоспособный двигатель с воспламенением от сжатия. Протекание рабочего цикла в этом двигателе отличалось от двигателя, предложенного немецким инженером Р. Дизелем, который предполагал осуществить цикл Карно со сгоранием по изотерме. В России в течение короткого времени была усовершенствована конструкция нового двигателя — бескомпрессорного дизеля, и уже в 1901 г. в России были построены бескомпрессорные дизели конструкции Г. В. Тринклера, а конструкции Я. В. Мамина — в 1910 г.

Основными критериями при конструировании и производстве двигателей вплоть до 70-х годов XX в. оставалось стремление к повышению литровой мощности, а следовательно, и к получению наиболее компактного двигателя.

Карбюраторные двигатели, долгие годы не имевшие конкурентов по компактности и литровой мощности, не отвечают сегодня экологическим требованиям. Даже карбюраторы с электронным управлением не могут обеспечить выполнение современных требований по токсичности отработавших газов на большинстве рабочих режимов двигателя. Коренная перестройка двигателестроения крупнейшими автомобильными компаниями мира в последнее десятилетие XX в. совпала с третьим периодом торможения российского двигателестроения. Из-за кризисных явлений в экономике страны отечественная промышленность не смогла обеспечить своевременный перевод двигателестроения на выпуск новых типов двигателей. Современные наземные виды транспорта обязаны своим развитием главным образом применению в качестве силовых установок поршневых двигателей внутреннего сгорания. Именно поршневые ДВС до настоящего времени являются основным видом силовых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и строительных машинах.

Основные конкуренты поршневых двигателей — газотурбинные и электрические, солнечные и реактивные силовые установки — пока еще не вышли из этапа создания экспериментальных образцов и небольших опытных партий, хотя работы по их доводке и совершенствованию в качестве автотракторных двигателей продолжаются во многих компаниях и фирмах всего мира.

Эксплуатационные характеристики

КПД:

• Паровой двигатель – 8%
• Паровая турбина – 40%
• Газовая турбина – 25-30%
• Двигатель внутреннего сгорания – 18-24%
• Дизельный двигатель – 40- 44%
• Реактивный двигатель – 25%

Плюсы и минусы ТД

Достоинства:

Недостатки:

• Способствует экономическому развитию
• Создает комфортные условия
• Удовлетворяет потребности человека в быстром передвижении

• Загрязняет атмосферу
• Способствует повышению температуры окружающей среды
• Истощает природные ресурсы
• Негативно влияет на состояние здоровья человека

Хронология технологии тепловых двигателей | Tractor & Construction Plant Wiki

Эта Хронология технологии тепловых двигателей описывает, как тепловые двигатели были известны с древних времен, но с семнадцатого века превращались во все более полезные устройства по мере того, как было получено лучшее понимание задействованных процессов. Они продолжают развиваться и сегодня.

В технике и термодинамике тепловой двигатель выполняет преобразование тепловой энергии в механическую работу, используя температурный градиент между горячим «источником» и холодным «поглотителем». Теплота передается от источника к стоку, и в этом процессе часть теплоты превращается в работу.

Тепловой насос — это тепловой двигатель, работающий в обратном направлении. Работа используется для создания перепада тепла. Временная шкала включает в себя устройства, классифицируемые как двигатели и насосы, а также идентифицирующие значительные скачки в человеческом понимании.

Содержание

• 1 До восемнадцатого века
• 2 Восемнадцатый век
• 3 Девятнадцатый век
• 4 Двадцатый век
• 5 Двадцать первый век
• 6 См. также
• 7 Ссылки / источники
  • 7.1 Дополнительная литература

До восемнадцатого века

• Предыстория — Огненный поршень, используемый племенами юго-восточной Азии и островов Тихого океана для разжигания огня.
• в. 450 г. до н.э. — Архит из Тарента использовал струю пара, чтобы привести в движение игрушечную деревянную птицу, подвешенную на проволоке. ^[1]
• в. 200 г. до н.э. — Герой Александрийского двигателя. Демонстрирует вращательное движение, вызванное реакцией струй пара.
• в. 900-е годы — Китай разрабатывает самые ранние огненные копья, которые представляли собой копьеподобное оружие, сочетающее в себе бамбуковую трубку, содержащую порох, и снаряды, похожие на шрапнель, привязанные к копью.
• c 1100-х годов — Китай, самое раннее изображение пистолета с металлическим корпусом и плотно прилегающим снарядом, который максимально преобразует горячие газы в поступательное движение.
• 1120 — Герберт, профессор школы в Реймсе, спроектировал и построил орган, нагнетаемый воздухом, выходящим из сосуда, в котором он сжимался нагретой водой.
• 1232 — Первое зарегистрированное использование ракеты. В битве между китайцами и монголами. (см. Хронологию ракет и ракетных технологий, чтобы увидеть развитие ракет во времени.)
• в. 1500 — Леонардо да Винчи строит Architonnerre, паровую пушку.
• 1551 — Таки ад-Дин демонстрирует паровую турбину, используемую для вращения косы. ^[2]
• 16:29 — Джованни Бранка демонстрирует паровую турбину.
• 1662 — Роберт Бойль публикует закон Бойля, определяющий взаимосвязь между объемом и давлением в газе.
• 1665 — Эдвард Сомерсет, второй маркиз Вустер, строит действующий паровой фонтан.
• 1680 — Кристиан Гюйгенс публикует проект поршневого двигателя, работающего на порохе, но он так и не был построен.
• 1690 — Денис Папен — разрабатывает дизайн первой поршневой паровой машины.
• 1698 — Томас Савери строит беспоршневой водяной насос с паровым приводом для откачки воды из шахт.

Восемнадцатый век

• 1707 — Денис Папен — совместно с Готфридом Лейбницем разрабатывает дизайн своей второй поршневой паровой машины.
• 1712 — Томас Ньюкомен строит поршнево-цилиндровый паровой водяной насос для откачки воды из шахт
• 1748 — Уильям Каллен демонстрирует первое искусственное охлаждение в Университете Глазго в Шотландии.
• 1759 — Джон Харрисон использует биметаллическую пластину в своем третьем морском хронометре (h4) для компенсации температурных изменений пружины баланса.
• 1769 — Джеймс Ватт патентует свой первый усовершенствованный паровой двигатель, см. Паровой двигатель Ватта

.

• 1787 — Жак Шарль сформулировал закон Шарля, который описывает зависимость между объемом газа и его температурой. Однако он не публикует это, и оно не было признано до тех пор, пока Жозеф Луи Гей-Люссак не развил его и не сослался на него в 1802 году.0016
• 1791 — Джон Барбер патентует идею газовой турбины.
• 1799 — Ричард Тревитик строит первую паровую машину высокого давления.

Девятнадцатый век

• 1802 г. — Жозеф Луи Гей-Люссак разработал закон Гей-Люссака, описывающий зависимость между давлением газа и температурой.
• 1807 г. — Нисефор Ньепс установил свой двигатель внутреннего сгорания Pyréolophore, работающий на мхе, угольной пыли и смоле, на лодке и запустил реку Сона во Франции.
• 1807 г. — франко-швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель Де Риваза, работающий на внутреннем сгорании смеси водорода и кислорода, и использовал его для привода колесной машины. ^[3]
• 1816 — Роберт Стирлинг изобрел двигатель Стирлинга, тип двигателя горячего воздуха.
• 1824 г. — Николя Леонар Сади Карно разработал цикл Карно и связанную с ним гипотетическую тепловую машину Карно, которая является базовой теоретической моделью для всех тепловых машин. Это дает первое раннее представление о втором законе термодинамики.
• 1834 г. — Джейкоб Перкинс получил первый патент на парокомпрессионную холодильную систему.
• 1850-е годы — Рудольф Клаузиус излагает концепцию термодинамической системы и позиционирует энтропию как то, что в любом необратимом процессе небольшое количество тепловой энергии δQ постепенно рассеивается через границу системы
• 1859 г. — Этьен Ленуар разработал первый коммерчески успешный двигатель внутреннего сгорания, одноцилиндровый двухтактный двигатель с электрическим зажиганием осветительного газа (не бензина).
• 1861 г. — Альфонс Бо де Роша из Франции создает концепцию четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, подчеркивая ранее недооцененную важность сжатия топливно-воздушной смеси перед воспламенением.
• 1861 — Николаус Отто патентует двухтактный двигатель внутреннего сгорания, построенный на Ленуаре.
• 1872 г. — паровой насос пульсометра, беспоршневой насос, запатентованный Чарльзом Генри Холлом. Он был вдохновлен паровым насосом Savery.
• 1873 г. — Британский химик сэр Уильям Крукс изобретает световую мельницу — устройство, которое превращает лучистое тепло света непосредственно во вращательное движение.
• 1877 г. — Теоретик Людвиг Больцман визуализировал вероятностный способ измерения энтропии ансамбля частиц идеального газа, в котором он определил энтропию как пропорциональную логарифму числа микросостояний, которые может занимать такой газ.
• 1877 г. — Николаус Отто патентует практичный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания (патент США 194 047)
• 1883 г. — Сэмюэл Гриффин из Бата, Великобритания, патентует шеститактный двигатель внутреннего сгорания. ^[4]
• 1884 г. — Чарльз А. Парсонс строит первую современную паровую турбину.
• 1886 г. — Герберт Акройд Стюарт строит прототип двигателя с горячей лампой, работающего на масле с однородным зарядом и воспламенением от сжатия, аналогичный более позднему дизелю, но с более низкой степенью сжатия и работающий на топливно-воздушной смеси.
• 1892 г. — Рудольф Дизель патентует дизельный двигатель (патент США 608,845), в котором высокая степень сжатия генерирует горячий газ, который затем воспламеняет впрыскиваемое топливо.

Двадцатый век

• 1909 год, голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес разработал понятие энтальпии для меры «полезной» работы, которую можно получить из замкнутой термодинамической системы при постоянном давлении.
• 1913 — Никола Тесла запатентовал турбину Теслы, основанную на эффекте пограничного слоя.
• 1926 — Роберт Годдард из США запускает первую ракету на жидком топливе.
• 1929 г. — Феликс Ванкель патентует роторный двигатель Ванкеля (патент США 2 988 008)

.

• 1933 г. — французский физик Жорж Ж. Ранк изобретает вихревую трубку, устройство для потока жидкости без движущихся частей, которое может разделять сжатый газ на горячий и холодный потоки.
• 1937 — Ганс фон Охайн строит газовую турбину
• 1940 — Венгр Бела Карловиц, работающий в компании Westinghouse в США, подает первый патент на магнитогидродинамический генератор, который может генерировать электричество непосредственно из горячего движущегося газа
• 1942 — Р.С. Гауглер из General Motors патентует идею тепловой трубы, механизма теплопередачи, который сочетает в себе принципы теплопроводности и фазового перехода для эффективного управления передачей тепла между двумя твердыми поверхностями.
• 1950-е годы — Компания Philips разрабатывает криокулер Стирлинга с циклом Стирлинга, который преобразует механическую энергию в разницу температур.
• 1962 г. — Уильям Дж. Бюлер и Фредерик Ван открывают никель-титановый сплав, известный как нитинол, который обладает памятью формы, зависящей от его температуры.
• 1992 — Первые практические магнитогидродинамические генераторы построены в Сербии и США.

Двадцать первый век

• 2011 — Мичиганский государственный университет строит первый волновой дисковый двигатель. Двигатель внутреннего сгорания, в котором поршни, коленчатые валы и клапаны заменены на генератор ударных волн в форме диска. ^[5]

См. также

• Хронология развития ракет и ракетных технологий. Ракеты можно рассматривать как тепловые двигатели. Теплота их выхлопных газов преобразуется в механическую энергию.
• История термодинамики
• История двигателя внутреннего сгорания
• Хронология развития двигателей и двигателей
• Хронология силы пара
• Хронология технологии измерения температуры и давления

Ссылки / источники

1. ↑ Хеллеманс, Александр; и другие. (1991). «« Расписание науки: хронология самых важных людей и событий в истории науки »». Нью-Йорк: Touchstone/Simon & Schuster, Inc., 1991.
2. ↑ Хассан, Ахмад Ю. «Таки ад-Дин и первая паровая турбина». История науки и техники в исламе . Проверено 29 марта 2008 г.
3. ↑ «История автомобиля — газовые двигатели». About.com (11 сентября 2009 г.). Проверено в 2009 г.-10-19.
4. ↑ The Griffin Engineering Company, Бат, Сомерсетский университет Бата, 15 декабря 2004 г. По состоянию на май 2011 г.
5. ↑ Университет штата Мичиган: Wave Disk Engine Министерство энергетики США, Агентство перспективных исследовательских проектов, март 2011 г.

Дополнительная литература

• Рост паровой машины Роберт Х. Терстон, А. М., CE, Нью-Йорк: D. Appleton and Company, 1878. Сунден, стр. 40, глава «Краткая история преобразования энергии». Том 22 серии «Разработки в области теплопередачи», Международная серия статей о разработках в области теплопередачи, т. 22, WIT Press, 2008 г. ISBN 1-84564-062-4 , ISBN 978-1-84564-062-0

Этот месяц в истории физики

Николя Леонар Сади Карно (1796-1832) в парадной форме студента Политехнической школы.

Мы принимаем законы термодинамики как одну из самых фундаментальных основ современной физики. Однако еще в начале 19 века никто не кодифицировал законы термодинамики в точных физических терминах. Этот процесс начался с работы малоизвестного французского физика Сади Карно.

Родившийся в 1796 году, Карно был сыном французского аристократа по имени Лазар Карно. Его отец был одним из самых влиятельных людей во Франции до позорного поражения Наполеона; семейное состояние резко росло и падало на протяжении всей жизни молодого Сади в связи с состоянием монархии. Названный в честь персидского поэта Сади из Шираза, Карно изучал математику, естественные науки, язык и музыку под строгим руководством своего отца. В 16 лет он поступил в Политехническую школу, где учился у Клода-Луи Навье, Симеона Дени Пуассона и Андре-Мари Ампера.

После выпуска Карно прошел двухгодичный курс военного инженера в Меце, незадолго до краткого возвращения Наполеона из ссылки в 1815 году. Когда Наполеон потерпел поражение в октябре того же года, отец Карно был сослан в Германию. Он так и не вернулся во Францию. Карно-младший, недовольный плохими перспективами своей военной карьеры, в конце концов присоединился к Генеральному штабу в Париже и параллельно занимался своими академическими интересами.

В 1821 году он посетил своего изгнанного отца и брата Ипполита в Германии, где состоялось много дискуссий о паровых машинах. Энергия пара уже использовалась для осушения шахт, ковки железа, измельчения зерна и ткачества ткани, но двигатели французской разработки были не такими эффективными, как разработанные британцами. Убежденный, что передовые технологии Англии в этой области способствовали падению Наполеона и потере престижа и состояния его семьи, Сади Карно бросился на разработку надежной теории паровых двигателей.

Хотя к тому времени паровой двигатель был довольно хорошо развит, КПД этих ранних двигателей составлял всего 3%. Инженеры горячо экспериментировали с другими механическими средствами и топливом для повышения эффективности. Кроме того, было очень мало работы, описывающей лежащую в основе науку, с помощью которой он работает. Принцип сохранения энергии был довольно новым и весьма спорным среди ученых того времени. Пройдет еще 20 лет, прежде чем кто-то откроет механический эквивалент тепла. Когда Карно начал свои исследования, он и его коллеги придерживались теории калорий, предполагая, что теплота — это невесомая невидимая жидкость, которая течет, когда не находится в равновесии.

Отец Карно умер в 1823 году. В том же году Карно написал статью, в которой пытался найти математическое выражение для работы, производимой одним килограммом пара; он никогда не был опубликован. На самом деле рукопись не была обнаружена до 1966 года. Затем он занялся двумя фундаментальными вопросами, касавшимися паровых двигателей того времени: (1) существовал ли верхний предел мощности тепла и (2) существовало ли лучшее топливо. чем пар, способный производить такую ​​мощность.

В 1824 году он опубликовал Размышления о движущей силе огня , в котором описывалась теоретическая «тепловая машина», производившая максимальное количество работы при заданном количестве тепловой энергии, подаваемой в систему. Карно абстрагировал то, что он считал критическими компонентами паровой машины, в идеальную теоретическую модель. Так называемый цикл Карно извлекает энергию из разницы температур между «горячим» и «холодным» резервуаром. Хотя это и была теоретическая конструкция, позже в том же столетии идеи Карно вдохновили Рудольфа Дизеля на разработку двигателя с гораздо более высокой температурой в более горячем из двух резервуаров, что привело к гораздо большей эффективности.

Из бесконечных экспериментов Карно знал, что на практике его конструкция всегда будет терять небольшое количество энергии на трение, шум и вибрацию, среди прочих факторов. Он знал, что для достижения максимального КПД в тепловой машине необходимо минимизировать сопутствующие тепловые потери, возникающие при переносе тепла между телами разной температуры. Он также знал, что ни один реальный двигатель не может достичь такой идеальной эффективности. Таким образом, он был мучительно близок к открытию второго закона термодинамики.

Что касается вопроса о том, какое вещество производит наибольшую работу, Карно занялся обсуждением относительных достоинств воздуха по сравнению с паром для того, что он назвал «рабочей жидкостью», но пришел к выводу, что максимальный КПД идеальной тепловой машины не зависит от рабочей жидкости. Как он отмечал, «Движущая сила тепла не зависит от агентов, используемых для ее реализации; его количество определяется исключительно температурами тел, между которыми он осуществляется, наконец, переносом теплорода». То есть КПД «двигателя Карно» зависит только от разницы температур внутри двигателя.

Размышления о движущей силе огня не привлек большого внимания, когда он впервые появился, и начал привлекать к себе внимание только через несколько лет после безвременной смерти Карно от холеры в возрасте 36 лет, среди множества жертв эпидемии, которая прокатился по Парижу в 1832 году. Большая часть его вещей и сочинений была похоронена вместе с ним в качестве меры предосторожности, чтобы предотвратить дальнейшее распространение болезни.

Описанный современниками как «чувствительный и проницательный», но также «интровертный» и «отстраненный», Карно опередил свое время как минимум на 20 лет. В краткосрочной перспективе его работа не сразу привела к созданию более эффективных паровых двигателей или любого другого практического применения.