Історія створення і розвиток двигунів

1. Історія створення парового двигуна та
двигуна внутрішнього згоряння
History of steam engine and internal
combustion engine creation
Автор проєкту учениця 8 класу Максимчук Тетяна
Розробник теми проєкту та керівник П. Роман

2. Мета :
1) Поглибити знання про парові двигуни та двигуни
внутрішнього згорання
2) Дізнатися більше як виникли та розвивалися
двигуни
3) З’ясувати де і як застосовували двигуни
4) З’ясувати вплив двигунів на довкілля
5) Дізнатися про способи збільшення ККД
6) Зробити висновки щодо виникнення двигунів

3. Парова машина(двигун)-тепловий двигун зовнішнього
згорання,що перетворює енергію пари в механічну роботу
Давайте розглянемо типи теплових двигунів

4. Чотиритактний двигун— поршневий двигун внутрішнього
згоряння,у якому робочий процес у кожному з циліндрів відбувається
за два оберти колінчастого вала, тобто за чотири ходи поршня (такти)

5. Дизельний двигун — двигун внутрішнього згоряння, у якому використовується
легке нафтове пальне. Це поршневий двигун типу бензинового, але тільки повітря
заходить у циліндр під час першого такту поршня. Поршень піднімається і стискає
повітря до дуже високої температури. У цю мить насос вприскує пальне, і завдяки
високій температурі повітря, воно загоряється.Поки пальне горить, поршень
опускається вниз (робочий хід)

6. Схема реактивного авіадвигуна:
1) Впуск повітря
2) Знижений тиск компресії
3) Підвищений тиск компресії
4) Горіння
5) Вихлоп
6) Гарячий тракт
7) Турбіна
8) Камера згорання
9) Холодний тракт
10) Повітрязабірник
Реактивний двигун — двигун-рушій,що створює реактивний рух внаслідок швидкого
витікання робочого тіла із сопла, найчастіше робочим тілом є гарячі гази, що утворюються
внаслідок спалювання палива у камерах згоряння. Бувають турбореактивні, пульсаційні,
прямоточні та ракетні двигуни

7. Парова турбіна – паровий двигун безперервної дії, що перетворює
теплову енергію водяної пари в механічну роботу обертання ротора. Парова
турбіна використовує непотенційну енергію, а кінетичну енергію пари.

8. Тепер поговоримо про історію створення парового двигуна
Парова машина (паровий двигун)була винайдена в XVIII ст., коли основна
вада гідросилових установок — залежність від місця розташування
джерел гідравлічної енергії, що був несуттєвим при будівництві зернових
млинів, почав сильно перешкоджати розвитку металургійних
підприємств, головним чином через неможливість застосувати водяні
колеса для відкачування води з копалень, віддалених від джерел водної
енергії. Можливість перевезення палива зробила тепловий двигун
незалежним від місця розташування джерела енергії і дозволила
вирішувати задачу водовідливу у копальнях, в результаті чого паросилові
насосні установки першими з'явилися саме там.

9. Парова машина Томаса Севері
Перша спроба поставити пару на службу
людині була зроблена в Англії в 1698 році:
машина Томаса Севері призначалася для
осушення шахт і перекачування води.
Сам винахідник назвав її «вогневою
машиною» і «другом шахтарів»
Для одержання пари, що приводила
машину в дію, був потрібний вогонь.
Але винахід Севері ще не був двигуном у
повному розумінні цього слова, оскільки
крім декількох клапанів, що відкривалися і
закривалися вручну, у ньому не було
інших механізмів.

10. Парова машина Дені Папена:
Перша вдала парова машина з поршнем була побудована французом Дені Папеном,чиє
Ім'я частіше асоціюється з винаходом автоклава. У 1674 році Папен побудував пороховий
двигун, принцип дії якого ґрунтувався наьзапаленні в циліндрі пороху і переміщенні поршня
усередині циліндра під впливом порохових газів. Коли надлишок газів виходив із циліндра
через спеціальний клапан, агаз, що залишився, охолоджувався, у циліндрі створювався
частковий вакуум, і поршень повертався у вихідне положення під дією атмосферного тиску.
Машина була не дуже вдалою, але вона навела Папена на думку замінити порох водою.
У 1698 році він побудував парову машину (як і англієць Томас Севері)

11. Парова машина Томаса Ньюкомена
Почувши про парову машину Дені Папена,
Томас Ньюкомен, що часто бував на шахтах у
Вест Кантрі (південно-західний регіон Англії),
де він працював ковалем, і краще ніж будь-хто
розумів необхідність продуктивних насосів для
запобігання затопленню шахт. Він об'єднав
зусилля з водопровідником і лудильником Дж.
Коулі у спробі побудувати досконалішу модель.
Їхня перша парова машина була встановлена
на вугільній шахті в Стаффордширі у 1712 році.
Як і в машині Д. Папена, поршень переміщався
у вертикальному циліндрі, але в
цілому машина Т. Ньюкомена була
виготовлена якісніше

12. Історія створення двигуна внутрішнього згорання
Принцип внутрішнього згоряння неодноразово пропонувався
для конструкції двигунів,але практично придатні двигуни
внутрішнього згоряння почали виготовляти тільки в другій
половині XIX століття. До розроблення різноманітних
інженерних рішень, необхідних для роботи двигуна, доклали
зусиль багато різних інженерів

13. Перший патент на чотиритактний
двигун внутрішнього згоряння
отримав ще в 1862 Альфонс Бо де Роша
(французький патент № 52593 від
16.01.1862). Проте, винахідником
двигуна внутрішнього згоряння часто
називають німецького інженера
Ніколауса Отто, який у 1862 році
розпочав виробництво й продаж
двотактних двигунів. У 1876 Отто
сконструював чотиритактний двигун. У
1877 році він отримав патент на
газомоторний двигун. Цей патент було
скасовано у 1886 році на користь
патенту, виданого Альфонсу Бо де Роша
на його конструкцію чотиритактного
двигуна.
Ніколас Отто

14. Розвиток парового двигуна
Промислова революція — перехід від мануфактурного ручного виробництва до
машинного — отримала своє завершення із створенням універсального двигуна.
Протягом майже всього 19 ст. парова машина визначала рівень енергетики
машинного виробництва і транспорту, темпи і напрям їхнього розвитку. Парова
машина збільшувала потребу в кам'яному вугіллі і задовольняла цю потребу,
оскільки вона піднімала вугілля з шахт, вентилювала їх, відкачувала з них воду.
Парова машина збільшувала потребу в металі і задовольняла її, оскільки вона
нагнітала повітря в доменній печі, приводила в рух ковальські молоти та
обертаючи вали прокатних станів. Парова машина поставила нові вимоги до
технології металообробки і задовольняла їх,приводячи в рух металообробні
верстати, сприяючи становленню і розвитку машинобудування — виробництва
машин, що виготовляють машини

15. Розвиток двигуна внутрішнього згорання
На основі досвіду, набутого у виробництві парових машин, був створений новий
поршневий двигун — двигун внутрішнього згоряння, в якому згоряння
відбувається безпосередньо в циліндрі двигуна, тобто в порівнянні з власне
паровою машиною усунена одна проміжна ланка (пара, як проміжне робоче тіло,
і парокотельний агрегат, як генератор пари).
Завдяки малій питомій вазі (тобто відношенню ваги до потужності) двигун
внутрішнього згоряння набув значного поширення на транспорті. Розвиток парових
машин привів і до створення іншого парового двигуна — парової турбіни, в якій
видозмінено характер використання пари, що виробляється котельним агрегатом, і
замість пульсуючого руху поршня і кривошипно-шатунного механізму
використовується безперервне проходження пари через проточну частку двигуна, тобто
в порівнянні з власне паровою машиною усунена ланка поршень-кривошипно-
шатунний механізм, що дозволило сконцентрувати великі потужності в одному
агрегаті. Парова турбіна виявилася найдоцільнішою формою приводу для потужних
електрогенераторів, що вимагають рівномірного обертання

16. Галузі застосування парових двигунів
Основною сферою застосування парових турбін є вироблення електроенергії. Приблизно 86
% електроенергії, виробленої у світі, виробляється з використанням парових турбін. Крім
того, вони часто використовуються як двигуни суден (у тому числі на атомних кораблях і
підводних човнах). Добування кам’яного вугілля. Парова машина піднімала вугілля з шахт,
вентилювала їх, відкачувала з них воду.

17. Галузі застосування двигунів внутрішнього згоряння
Найчастіше він використовується у транспортних засобах: автомобілях, мотоциклах,
поїздах, авіації, водному транспорті тощо. Двигуни внутрішнього згоряння застосовуються
також в автономних електричних генераторах для виробництва електроенергії

18. Вплив на навколишнє середовище парового двигуна та двигуна
внутрішнього згорання
Екологічні проблеми використання теплових двигунів У своєму житті ми постійно зустрічаєтеся з
різноманітними двигунами. Вони надають рух автомобілям і літакам, тракторам, кораблям й
залізничним локомотивам. Електричний струм виробляється переважно за допомогою теплових
машин. Саме поява й подальше поширення теплових машин забезпечили можливість для швидкого
розвитку промисловості в XVIII–XX ст. Робота теплових машин повязана з використанням викопного
палива. Сучасне світове співтовариство використовує енергетичні ресурси у величезних масштабах.
Наприклад, за 2007 рік енергоспоживання склало приблизно 5·10Е17 кДж. Всі теплові втрати в різних
теплових двигунах призводять до підвищення внутрішньої енергії оточуючих тіл і, врешті-решт,
атмосфери. Здавалося б, що вироблення 5·10Е17 кДж енергії за рік, віднесена до площі освоєної
людиною суші (8,5 млрд га), дасть незначну величину 0,15 Вт/м2 порівняно з надходженням
променистої енергії Сонця на земну поверхню: 1,36 кВт/м2. Топки теплових електростанцій, двигуни
внутрішнього згоряння автомобілів, літаків й інших машин викидають в атмосферу шкідливі для
людини речовини, наприклад сірчисті сполуки, оксиди азоту, вуглеводні, чадний газ, хлор і т. ін. Ці
речовини потрапляють в атмосферу, а з неї у різні частини ландшафту. Оксиди сірки й азоту
поєднуються з атмосферною вологою, утворюючи сульфатну й нітратну кислоти. Забруднення повітря
й водойм, загибель хвойних лісів і багато інших свідчень катастрофічного становища природи
відзначено в ряді регіонів України й азіатської частини Росії

19. Способи збільшення ККД парового двигуна та двигуна внутрішнього
згоряння
Із часів появи перших теплових двигунів учені й інженери прагнули максимальнозбільшити
їх ККД. ККД перших парових машин близько 1 % ККД паровозів близько 5 % ККД сучасних
двигунів внутрішнього згоряння досягає 35–40 %. Такий жеприблизно ККД сучасних парових
турбін на теплових електростанціях. Паровийдвигун, який випускає пару у повітря, матиме
практичний ККД (враховуючи котел) від 1 до 8 %, однак двигун з конденсатором і
розширенням проточної частини може покращити ККД до 25 % і навіть більше. Теплова
електростанція з пароперегрівом і регенеративним водопідігрівом може досягти ККД
30…42 %. Парогазові установки з комбінованим циклом, в яких енергія палива спочатку
використовується для приводу газової турбіни, а потім для парової турбіни, можуть
досягати коефіцієнта корисної дії до 50…60 %. На теплоелектроцентралях ефективність
підвищується за рахунок використання частково відпрацьованої пари для опалення та
виробничих потреб. При цьому ефективно споживається до 90 % енергії палива і лише 10 %
розсіюється марно в атмосфері. Двигу́н вну́трішнього згоря́ння — тип двигуна, теплова
машина, в якій хімічна енергія палива, що згоряє в робочій зоні, перетворюється на
механічну роботу. ККД = 10-42%.

20. Висновки:
1) ми дізналися що таке паровий двигун та двигун внутрішнього
згорання;
2) ми дізналися більше про розвиток винаходів та про галузі їх
застосування;
3) ми дізналися як двигуни впливають на довкілля;
4) дізналися більше про ККД

21. За кінцевим результатом-проєкт теоретичний
За змістом-міжпредметний
За кількістю учасників-індивідуальний
За тривалістю-короткочасний
За ступенем самостійності-частково-пошуковий
За характером контактів-внутрішній

22. Джерела інформації:
1)https://naurok.com.ua/prezentaciya-parovi-mashini-67730.html
2)http://www.myshared.ru/slide/1240175/
3)https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D1%83%D0%BD_
%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D1%96%D1%88%D0%BD%D1%8C%
D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%8F%D0%BD%
D0%BD%D1%8F
4)http://www.fizik.if.ua/?page_id=146
Дякую за увагу