Презентация "Паровые машины" по физике – проект, доклад

«Тепловые двигатели» (Паровые машины)

Содержание работы

1. Значение паровых машин 2. Принцип действия 3. Изобретение и развитие 4. Первые промышленные двигатели 5. Паровые машины с возвратно-поступательным движением 6. Парораспределение 7. Паровые турбины 8. Другие типы паровых двигателей 9. Применение 10. Преимущества паровых машин 11. Коэффициент полезного действия 12. Нетрадиционные машины

Значение паровых машин

Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях, локомотивах, на паровых судах, тягачах, паровых автомобилях и других транспортных средствах. Позднее паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания, паровыми турбинами, электромоторами и атомными реакторами, КПД которых выше.

Принцип действия

Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям. Одно из преимуществ двигателей внешнего сгорания в том, что из-за отделения котла от паровой машины они могут использовать практически любой вид топлива — от дров до урана.

Изобретение и развитие

Первое известное устройство, приводимое в движение паром, было описано Героном из Александрии в первом столетии — это так называемая «баня Герона», или «эолипил». Пар, выходящий по касательной из дюз, закреплённых на шаре, заставлял последний вращаться.

Интересные факты

Реальная паровая турбина была изобретена намного позже, в средневековом Египте, арабским философом, астрономом и инженером XVI века Таги-аль-Дином. Подобную машину предложил в 1629 г. итальянский инженер Джованни Бранка Из-за экономических условий только в конце 17-го столетия паровые двигатели были созданы как единичные курьёзы. Первая машина была создана испанским изобретателем Йеронимо Аянсом де Бомонт, изобретения которого повлияли на патент Т.Сейвери Принцип действия и применение паровых машин было описано также в 1655 г. англичанином Эдвардом Сомерсетом

Дени Папен

Опыты Дени Папена

Одним из опытов французского физика и изобретателя Дени Папена было создание вакуума в закрытом цилиндре. В середине 1670-ых в Париже он в сотрудничестве с голландским физиком Гюйгенсом работал над машиной, которая вытесняла воздух из цилиндра путём взрыва пороха в нём. Видя неполноту вакуума, создаваемого при этом, Папен после приезда в Англию в 1680 г. создал вариант такого же цилиндра, в котором получил более полный вакуум с помощью кипящей воды, которая конденсировалась в цилиндре. Таким образом он смог поднять груз, присоединённый к поршню верёвкой, перекинутой через шкив

Опыты Томаса Ньюкомена

Английский кузнец Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель», который был первым паровым двигателем, на который мог быть коммерческий спрос. Это был более усовершенствованный паровой двигатель, в котором Ньюкомен существенно снизил рабочее давление пара. Ньюкомен, возможно, базировался на описании экспериментов Папена, находящихся в Лондонском королевском обществе, к которым он мог иметь доступ через члена общества Роберта Гука, работавшего с Папеном.

Схема паровой машины Т. Ньюкомена

Первым применением двигателя Ньюкомена была откачка воды из глубокой шахты. В шахтном насосе коромысло было связано с тягой, которая спускалась в шахту к камере насоса. Клапаны ранних двигателей Ньюкомена открывались и закрывались вручную. Легенда рассказывает, что усовершенствование клапанов было сделано в 1713 году мальчиком Хэмфри Поттером, который должен был открывать и закрывать клапаны; когда это ему надоедало, он связывал рукоятки клапанов верёвками и шёл играть с детьми. К 1715 году уже была создана рычажная система регулирования, приводимая от механизма самого двигателя.

Паровая машина Джеймса Уатта

В 1769 году шотландский механик Джеймс Уатт запатентовал первые существенные усовершенствования к вакуумному двигателю Ньюкомена, которые сделали его значительно более эффективным по расходу топлива. Уатт добавил к двигателю Ньюкомена ещё несколько важных деталей: поместил внутрь цилиндра поршень для выталкивания пара и преобразовал возвратно-поступательное движения поршня во вращательное движение приводного колеса.

Паровые машины с возвратно-поступательным движением.

Двигатели с возвратно-поступательным движением используют энергию пара для перемещения поршня в герметичной камере или цилиндре. Ранние паровые машины назывались вначале «огневыми машинами», а также «атмосферными» или «конденсирующими» двигателями Уатта. Они работали на вакуумном принципе и поэтому известны также как «вакуумные двигатели». При работе паровой машины вакуумного типа в начале такта пар низкого давления впускается в рабочую камеру или цилиндр. Впускной клапан после этого закрывается, и пар охлаждается, конденсируясь.

Паровые турбины

Паровая турбина – это один из типов паровых машин. Пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Паровая турбина состоит из вала, диска, лопаток. Возле лопаток расположены сопла.

Другие типы паровых двигателей. Их классификация

1. Стационарные машины 1.1 Машины с переменным режимом 1.2 Силовые машины 2. Транспортные машины 2.1 Пароход 2.2 Сухопутные транспортные средства 2.3 Паровой самолёт

Преимущества паровых машин

1. Основное преимущество паровых машин – это то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. 2. Они меньше загрязняют окружающую среду 3. Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает в связи с низким атмосферным давлением 4. Кроме того, паровые локомотивы значительно легче, чем дизельные и электрические, что особенно актуально для горных железных дорог. Особенностью паровых двигателей является то, что они не нуждаются в трансмиссии, передавая усилие непосредственно на колёса.

Итоги работы:

Мы узнали о значении и принципе действия паровых машин, ознакомились с первыми изобретателями паровых машин, приобрели знания о первых промышленных двигателях. Узнали то, что есть и другие виды паровых машин и, наконец, выявили преимущества паровых машин перед другими.