Šiluminiai varikliai

[pic]

Šiluminiu varikliu vadinama mašina, kurioje vidinė energija paverčiama
mechanine.

Populiariausi šiluminiai varikliai yra garo mašinos, garo ir dujų
turbinos, vidaus degimo varikliai, reaktyvieji varikliai.

Vidaus degimo varikliai vartoja sprogtančių dujų plėtimosi jėgą.
Stipriai suslėgtas dujų -oro mišinys sprogsta užsidegdamas pats ar uždegtas
iš šalies. Degimo kameroje (cilindre) aukštyn ir žemyn juda dujoms sandarus
stūmoklis. Vertikalus jo stūminio judesys švaistik-
liu perduodamas alkūniniam velenui ir taip paverčiamas sukamuoju.
Sprogstantis dujų mi-
šinys benzinu varomiems varikliams paruošiamas karbiuratoriuje ir, uždegtas
elektrinės uždegimo žvakės kibirkšties, sprogsta. Mišinys bei sudegusios
dujos savaime įleidžiamos ir atitinkamai išleidžiamos peer vožtuvus, pagal
stūmoklio padėtį. Vožtuvus valdo variklio va-
romas paskirstymo velenas per strypus (stūmiklius) ir kėliklius
(kumštelius).

Pagal darbo būdą degimo varikliai skirstomi į dviejų ir keturių taktų.

Dvitakčiai varikliai dažnai varo motorinius dviračius, mopedus,
motociklus, žoliapjovės ir siurbliai.

Dvitaktis variklis yra paprastesnis, mažesnis , ir todėl pigesnius
keturtaktis. Nėra vožtuvų ir komplikuoto paskirstymo veleno valdymo.
Mišinys įleidžiamas ir išleidžiamas kanalais. Trečiasis, ventiliacijos,
kanalais jungia cilindrą su alkūninio veleno kamera – karteriu, kad
pastarajame dujų – oro mišinys susislėgtų su įtrauktomis dujomis. Visus
tris kanalus atidaro ir uždaro stūmoklis.Dvitakčiame variklyje į du taktus
suspausti 4 taktai. Kadangi dvitakčių vaariklių kiekvienas antras taktas yra
darbinis, jie labai tinka naudoti kaip viencilindriai.

Pirmąjį ekonomišką keturtaktį variklį sukūrė N. Otas 1877
metais.Veikimo eiga susideda iš keturių vienas po kito einačių procesų :
Įsiubimas – suslėgimas – sudegimas – išmetimas .

Šuolaikiniai keturtakčiai varikliai turi mažiausiai 4 cilindrus. Jų
stūmokliai jėgą perduoda ta

am pačiam alkūniniam velenui.Kuo daugiau
stūmoklių veikia alkūninį veleną, tuo lygiau dirba variklis.

Kad pakiltų vandens temperatūra, reikia tiekti šilumą. Esant normaliam
slėgiui, vanduo užverda apie 100 oC temperatūroje. Toliau tiekiant
energiją,vandens temperatūra jokiu būdu nepakyla. Ji reikalimga vandeniui
paversti garais (pakeisti medžiagos būsena). Taip esant, pavyzdžiui,
normaliam oro slėgiui, iš 1 m3 susidaro 1700 m3 garų. Jei garui neatsiras
tokios talpos, jį supančio indo sienas veiks aukštas slėgis. Susidarys
aukšto slėgio garas, galintis atlikti darbą.

Šį fizikos dėsnį, gaminant pirmąją garo mašiną, taikė 1690 m. D.
Papenas ir 1703 m. T. Niūkomenas.

Tokios mašinos pavadintos atmosferinėmis garo jos buvo tikrai didelės
ir sunkios, o jų galia labai maža. Tiktai po ilgų tyrinėjimų 1869 m. anglas
Dž. Vatas išrado pirmąją ekonimiškesnę garo mašiną. Šis jo revoliucinis
išradimas pagrįstas 2 dalykais :

1. Stūmoklio judėjimas pirmyn ir atgal skriejiko – švaistiklio pavarą

paverčia sukamuoju judesiu.

2. Kad stūmoklis greičiau suugrįžtų, garas padudamas į kitą jo pusę .

Garo mašinos pirmiausia buvo naudojamos stacionariai (vienoje vietoje).
1830 m. anglas Stefensonas sukūrė pirmajį galingą garo lokomotyvą. Jis
veikia tokiu pat būdu kaip ir stacionari garo mašina.

Visoms darbo mašinoms varyti techniškai geriau ir ekonomiškiau yra
nenutrūksta –
mas sukamasis judesys. Ilgas aplinkelis per stūmoklius ir skriejiko pavarą
iki sukamojo judesio lemia mažą garo mašinos naudingumo koeficientą.
Vandens turbinose šių trūkumų jau išvengiama. Beliko paduoti suslėgtą garą
į turbinos sparnuotę. Pagrindinė problema ta, kad ji per greitai
įsisukdavo. Tiktai 1880 m. buvo pasiūlytas techniškai išbaigtas modelis.
Nuspręsta, ka

ad cirkuliujančio garo energiją reikia paskirstyti ne į vieną,
o į kelias, viena po kitos esančias mentines spanuotes. Toks išdėstymas
pagal išradėjo vardą vadinamas Kurčio ratu. Garas sverbiasi pro siauras,
skverbimosi krypčiai įstrižas judančių sparnuočių mentes ir jas suka. Jeigu
reikia, tarp dviejų sparnuočių įstatoma nejudanti sparnuotė su
kreipiančiosiomis mentėmis, Nukreipianti garą optimaliausia kryptimi į
tolesnę sparnuotę.

Dyzelio variklį 1892m. užpatentavo R. Dyzelis. Veikimo eiga
cilindruose tokia pati kaip keturtakčio variklio. Tačiau yra didelių
skirtumų. Dyzelio variklis :

1) neturi žvakių ;

2) nereikia maišyti mišinio, todėl nereikalingas karbiuratorius ;

3) turi aukšto slėgio įpurškimo siurblį;

Dyzelio variklyje įsiurbiamas švarus oras ir per suslėgimo taktą
suslegiamas iki 1/20

maksimalaus tūrio dalies. Todėl įsiurbtas oras įkaista iki 500 – 800 oC.

Į šį įkaitusį orą aukšto slėgio siurblys įpurškia dyzeliną, kuris
tuoj pat sprogstamai

sudega (savaiminis užsidegimas).

Dėl didelio slėgio Dyzelio varikliai gaminami stabilesni ir sunkesni
negu vidaus degimo varikliai. Todėl jų ilgesnis amžius, jie santykinai
ekonomiškesni, bet kur kas brangesni. Dėl dydžio ir didžiulės masės
dažniausiai įtaisomi sunkvežimiuose, autobusuose, lokomotyvuo –
se ir laivuose, kartais ir lengvuosiuose automobiliuose.

Lietuvoje yra virš milijono sausumos autotransporto priemonių, kurių
bendra galia siekia 50 mln. kW. Tai beveik 10 kartų daugiau nei šiuo metu
neuždarius Ignalinos AE instaliuota visų Lietuvos elektrinių šiluminė
galia. Oro tarša dėl nepastovaus autotransporto variklių darbo režimo
žymiai didesnė, nei pastoviu režimu dirbant visoms šiluminėms elektrinėms
bei katilinėms.

Spartus transporto priemonių ir atmosferos užterštumo didėjimas
visame pasaulyje, naftos kuro atsargų mažėjimas (JAV savų iš

šteklių turi tik
8 metams – 5 mlrd. tonų, o visame pasaulyje vidutiniškai užteks tik 50
metų), verčia ypač susirūpinti transporto energetikos problemomis ir
Lietuvoje, išnagrinėjant esamas ir nau-jausias alternatyvias kuro rūšis bei
atsinaujinančius energijos šaltinius. Išanalizavus daugelį galimų
alternatyvių kuro rūšių: vietinio biokuro, saulės energijos, vandenilio,
kuro elementų, hibridinių automobilių (elekt-rinių ir šiluminių variklių
kartu) perspektyvas nustatyta, kad optimali ir ekologiškiausia Lietuvos
transportui po 20-25 metų bus elektros energija. Alternatyvus kuras
Lietuvoje gali patenkinti tik 10-15% reikiamos energijos kiekio. Todėl
trūkstamą visą kiekį galima bus pagaminti tik pastačius Lietuvoje vietoje
uždaromų Ignalinos AE naujus saugius atominius energoblokus. Tolimesnėje
perspektyvoje Lietuvos modernaus trans-porto energetikos maksimalioms
reikmėms patenkinti reikės rimtai galvoti apie saugiai valdomą
termobranduolinę energetiką. Tai numatyta ir JAV energetikos perspektyvoje,
kuomet 2050 metais iki 50% elektros energijos realiai gamins nepavojingi
termobranduolinės sintezės reaktoriai.

Žemę gaubia atmosfera, kuri sulaiko šilumą. Šis procesas vadinamas
šiltnamio reiškiniu, ir jis vyksta natūraliai. Tačiau daugelis mokslininkų
mano, kad žemė dabar vis labiau šyla.

Dauguma šiltnamio efektą sukeliančių dujų susidaro gamtoje
vykstant natūraliems procesams, bet dabar ore jų yra per daug. Degdamas
kuras ir pramonės atliekos išskiria anglies dvideginį. Jį sugeria augalai,
bet dabar daug medžių iškertama, todėl anglies dvideginio suvartojama daug
mažiau.

Šiltnamio efektą sukeliančioms dujoms priklauso: anglies
dvideginis, freonai (halogenalkanai), azoto suboksidas ir metanas. Nuo jų
didėja atmosferos geba sulaikyti šilumą ir kyla temperatūra. Jei
temperatūra Žemėje pakils per daug, pasikeis orai ir klimatas; tai pakenks
augalams ir gyvūnams. A
Ašigalių ledynai ims tirpti, pakils jūrų lygis,
vanduo užlies sausumą. Jeigu šiandieninis atšilimas tęsis toliau ir jūros
gelmių temperatūra pasieks slenkstį, ties kuriuo pradeda tirpti ledo
hidratai, į orą išsiskirs dideli metano kiekiai ir atšilimas dar sustiprės.

Vandenynų dugne ir amžino įšalo zonoje esančiuose ledo
hidratuose yra sukaupti didžiuliai metano – šiltnamio efektą sukeliančių
dujų – kiekiai. Bendras tuose angliavandeniliuose esančios anglies kiekis
yra vertinamas 10 000 gigatonų (106), dukart daugiau nei yra visame Žemėje
esančiame organiniame kure ir nepalyginamai daugiau už 750 gigatonų
anglies, kuri yra atmosferoje esančiame anglies dvideginyje. Jei lėtai
kylanti jūros vandens temperatūra paskatintų milžiniškų metano kiekių iš
dugne esančių klodų išsiskyrimą, tai smarkiai sustiprintų šiltnamio efektą
ir visuotinis atšilimas dar paspartėtų (taip jau buvo prieš 55 mln. metų).

Azoto suboksidas susidaro katilų ir pramoninių krosnių aukštos
temperatūros degimo fakeluose, transporto priemonių varikliuose. Jis taip
pat išsiskiria iš azoto trąšomis tręštų dirvų.

Anglies monoksidas arba smalkės – tai bespalvės ir bekvapės
dujos, kurios susidaro degimo metu, kuomet nepilnai sudega kuras, kai
aplinkoje nepakanka deguonies. Smalkės yra labai kenksmingos sveikatai, nes
patekusios į organizmą sudaro labai patvarų junginį su hemoglobinu,
neleisdamos šiam prisijungti deguonies.Bei gali sukelti vėžį ir kitas
ligas, susijusias su žmogaus sveikata.

Leave a Comment