[pic]
Šiluminiu varikliu vadinama mašina, kurioje vidinė energija paverčiamamechanine. Populiariausi šiluminiai varikliai yra garo mašinos, garo ir dujųturbinos, vidaus degimo varikliai, reaktyvieji varikliai.
Vidaus degimo varikliai vartoja sprogtančių dujų plėtimosi jėgą.Stipriai suslėgtas dujų -oro mišinys sprogsta užsidegdamas pats ar uždegtasiš šalies. Degimo kameroje (cilindre) aukštyn ir žemyn juda dujoms sandarusstūmoklis. Vertikalus jo stūminio judesys švaistik-liu perduodamas alkūniniam velenui ir taip paverčiamas sukamuoju.Sprogstantis dujų mi-šinys benzinu varomiems varikliams paruošiamas karbiuratoriuje ir, uždegtaselektrinės uždegimo žvakės kibirkšties, sprogsta. Mišinys bei sudegusiosdujos savaime įleidžiamos ir atitinkamai išleidžiamos per vožtuvus, pagalstūmoklio 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 pigesniusketurtaktis. Nėra vožtuvų ir komplikuoto paskirstymo veleno valdymo.Mišinys įleidžiamas ir išleidžiamas kanalais. Trečiasis, ventiliacijos,kanalais jungia cilindrą su alkūninio veleno kamera – karteriu, kadpastarajame dujų – oro mišinys susislėgtų su įtrauktomis dujomis. Visustris kanalus atidaro ir uždaro stūmoklis.Dvitakčiame variklyje į du taktussuspausti 4 taktai. Kadangi dvitakčių variklių kiekvienas antras taktas yradarbinis, jie labai tinka naudoti kaip viencilindriai. Pirmąjį ekonomišką keturtaktį variklį sukūrė N. Otas 1877metais.Veikimo eiga susideda iš keturių vienas po kito einačių procesų :Įsiubimas – suslėgimas – sudegimas – išmetimas . Šuolaikiniai keturtakčiai varikliai turi mažiausiai 4 cilindrus. Jųstūmokliai jėgą perduoda tam pačiam alkūniniam velenui.Kuo daugiau
stūmoklių veikia alkūninį veleną, tuo lygiau dirba variklis.Kad pakiltų vandens temperatūra, reikia tiekti šilumą. Esant normaliamslėgiui, vanduo užverda apie 100 oC temperatūroje. Toliau tiekiantenergiją,vandens temperatūra jokiu būdu nepakyla. Ji reikalimga vandeniuipaversti garais (pakeisti medžiagos būsena). Taip esant, pavyzdžiui,normaliam oro slėgiui, iš 1 m3 susidaro 1700 m3 garų. Jei garui neatsirastokios talpos, jį supančio indo sienas veiks aukštas slėgis. Susidarysaukšto 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 didelėsir sunkios, o jų galia labai maža. Tiktai po ilgų tyrinėjimų 1869 m. anglasDž. Vatas išrado pirmąją ekonimiškesnę garo mašiną. Šis jo revoliucinisišradimas pagrįstas 2 dalykais : 1. Stūmoklio judėjimas pirmyn ir atgal skriejiko – švaistiklio pavarą paverčia sukamuoju judesiu. 2. Kad stūmoklis greičiau sugrįžtų, garas padudamas į kitą jo pusę . Garo mašinos pirmiausia buvo naudojamos stacionariai (vienoje vietoje).1830 m. anglas Stefensonas sukūrė pirmajį galingą garo lokomotyvą. Jisveikia tokiu pat būdu kaip ir stacionari garo mašina. Visoms darbo mašinoms varyti techniškai geriau ir ekonomiškiau yranenutrūksta –mas sukamasis judesys. Ilgas aplinkelis per stūmoklius ir skriejiko pavarąiki sukamojo judesio lemia mažą garo mašinos naudingumo koeficientą.Vandens turbinose šių trūkumų jau išvengiama. Beliko paduoti suslėgtą garąį turbinos sparnuotę. Pagrindinė problema ta, kad ji per greitaiįsisukdavo. Tiktai 1880 m. buvo pasiūlytas techniškai išbaigtas modelis.Nuspręsta, kad cirkuliujančio garo energiją reikia paskirstyti ne į vieną,o į kelias, viena po kitos esančias mentines spanuotes. Toks išdėstymaspagal išradėjo vardą vadinamas Kurčio ratu. Garas sverbiasi pro siauras,
skverbimosi krypčiai įstrižas judančių sparnuočių mentes ir jas suka. Jeigureikia, tarp dviejų sparnuočių įstatoma nejudanti sparnuotė sukreipiančiosiomis mentėmis, Nukreipianti garą optimaliausia kryptimi įtolesnę sparnuotę.Dyzelio variklį 1892m. užpatentavo R. Dyzelis. Veikimo eigacilindruose tokia pati kaip keturtakčio variklio. Tačiau yra dideliųskirtumų. 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 taktąsuslegiamas iki 1/20 maksimalaus tūrio dalies. Todėl įsiurbtas oras įkaista iki 500 – 800 oC. Į šį įkaitusį orą aukšto slėgio siurblys įpurškia dyzeliną, kuristuoj pat sprogstamai sudega (savaiminis užsidegimas). Dėl didelio slėgio Dyzelio varikliai gaminami stabilesni ir sunkesninegu vidaus degimo varikliai. Todėl jų ilgesnis amžius, jie santykinaiekonomiškesni, bet kur kas brangesni. Dėl dydžio ir didžiulės masėsdažniausiai įtaisomi sunkvežimiuose, autobusuose, lokomotyvuo –se ir laivuose, kartais ir lengvuosiuose automobiliuose.
Lietuvoje yra virš milijono sausumos autotransporto priemonių, kuriųbendra galia siekia 50 mln. kW. Tai beveik 10 kartų daugiau nei šiuo metuneuždarius Ignalinos AE instaliuota visų Lietuvos elektrinių šiluminėgalia. Oro tarša dėl nepastovaus autotransporto variklių darbo režimožymiai didesnė, nei pastoviu režimu dirbant visoms šiluminėms elektrinėmsbei katilinėms. Spartus transporto priemonių ir atmosferos užterštumo didėjimasvisame pasaulyje, naftos kuro atsargų mažėjimas (JAV savų išteklių turi tik8 metams – 5 mlrd. tonų, o visame pasaulyje vidutiniškai užteks tik 50metų), verčia ypač susirūpinti transporto energetikos problemomis irLietuvoje, išnagrinėjant esamas ir nau-jausias alternatyvias kuro rūšis beiatsinaujinančius energijos šaltinius. Išanalizavus daugelį galimųalternatyvių kuro rūšių: vietinio biokuro, saulės energijos, vandenilio,kuro elementų, hibridinių automobilių (elekt-rinių ir šiluminių variklių
kartu) perspektyvas nustatyta, kad optimali ir ekologiškiausia Lietuvostransportui po 20-25 metų bus elektros energija. Alternatyvus kurasLietuvoje gali patenkinti tik 10-15% reikiamos energijos kiekio. Todėltrūkstamą visą kiekį galima bus pagaminti tik pastačius Lietuvoje vietojeuždaromų Ignalinos AE naujus saugius atominius energoblokus. Tolimesnėjeperspektyvoje Lietuvos modernaus trans-porto energetikos maksimaliomsreikmėms patenkinti reikės rimtai galvoti apie saugiai valdomątermobranduolinę energetiką. Tai numatyta ir JAV energetikos perspektyvoje,kuomet 2050 metais iki 50% elektros energijos realiai gamins nepavojingitermobranduolinės sintezės reaktoriai. Žemę gaubia atmosfera, kuri sulaiko šilumą. Šis procesas vadinamasšiltnamio reiškiniu, ir jis vyksta natūraliai. Tačiau daugelis mokslininkųmano, kad žemė dabar vis labiau šyla. Dauguma šiltnamio efektą sukeliančių dujų susidaro gamtojevykstant natūraliems procesams, bet dabar ore jų yra per daug. Degdamaskuras ir pramonės atliekos išskiria anglies dvideginį. Jį sugeria augalai,bet dabar daug medžių iškertama, todėl anglies dvideginio suvartojama daugmažiau. Šiltnamio efektą sukeliančioms dujoms priklauso: angliesdvideginis, freonai (halogenalkanai), azoto suboksidas ir metanas. Nuo jųdidėja atmosferos geba sulaikyti šilumą ir kyla temperatūra. Jeitemperatūra Žemėje pakils per daug, pasikeis orai ir klimatas; tai pakenksaugalams ir gyvūnams. Ašigalių ledynai ims tirpti, pakils jūrų lygis,vanduo užlies sausumą. Jeigu šiandieninis atšilimas tęsis toliau ir jūrosgelmių temperatūra pasieks slenkstį, ties kuriuo pradeda tirpti ledohidratai, į orą išsiskirs dideli metano kiekiai ir atšilimas dar sustiprės. Vandenynų dugne ir amžino įšalo zonoje esančiuose ledohidratuose yra sukaupti didžiuliai metano – šiltnamio efektą sukeliančiųdujų – kiekiai. Bendras tuose angliavandeniliuose esančios anglies kiekisyra vertinamas 10 000 gigatonų (106), dukart daugiau nei yra visame Žemėjeesančiame organiniame kure ir nepalyginamai daugiau už 750 gigatonųanglies, kuri yra atmosferoje esančiame anglies dvideginyje. Jei lėtaikylanti jūros vandens temperatūra paskatintų milžiniškų metano kiekių išdugne esančių klodų išsiskyrimą, tai smarkiai sustiprintų šiltnamio efektąir visuotinis atšilimas dar paspartėtų (taip jau buvo prieš 55 mln. metų). Azoto suboksidas susidaro katilų ir pramoninių krosnių aukštostemperatūros degimo fakeluose, transporto priemonių varikliuose. Jis taippat išsiskiria iš azoto trąšomis tręštų dirvų. Anglies monoksidas arba smalkės – tai bespalvės ir bekvapėsdujos, kurios susidaro degimo metu, kuomet nepilnai sudega kuras, kaiaplinkoje nepakanka deguonies. Smalkės yra labai kenksmingos sveikatai, nespatekusios į organizmą sudaro labai patvarų junginį su hemoglobinu,neleisdamos šiam prisijungti deguonies.Bei gali sukelti vėžį ir kitasligas, susijusias su žmogaus sveikata.