Недостатки
газотурбинных двигателей
- Стоимость
намного больше, чем у аналогичных
по размерам поршневых двигателей,
поскольку материалы должны быть
более крепкие и жаропрочные.
- Машинные
операции также более сложные;
- Как правило,
имеют меньший КПД, чем поршневые двигатели,
на холостом ходу.
- Задержка
отклика на изменения настроек мощности.
Эти недостатки
объясняют, почему дорожные транспортные
средства, которые меньше, дешевле
и требуют менее регулярного
обслуживания, чем танки, вертолеты,
крупные катера и так далее, не используют
газотурбинные двигатели, несмотря на
неоспоримые преимущества в размере и
мощности.
Паровая
турбина представляет собой серию
вращающихся дисков, закрепленных на единой
оси, называемых ротором турбины, и серию
чередующихся с ними неподвижных дисков,
закрепленных на основании, называемых
статором. Диски ротора имеют лопатки
на внешней стороне, пар подается на эти
лопатки и крутит диски. Диски статора
имеют аналогичные лопатки, установленные
под противоположным углом, которые служат
для перенаправления потока пара на следующие
за ними диски ротора. Каждый диск ротора
и соответствующий ему диск статора называются
ступенью турбины. Количество и размер
ступеней каждой турбины подбираются
таким образом, чтобы максимально использовать
полезную энергию пара той скорости и
давления, который в нее подается. Выходящий
из турбины отработанный пар поступает
в конденсатор. Турбины вращаются с очень
высокой скоростью, и поэтому при передаче
вращения на другое оборудование обычно
используются специальные понижающие
трансмиссии. Кроме того, турбины не могут
изменять направление своего вращения,
и часто требуют дополнительных механизмов
реверса (иногда используются дополнительные
ступени обратного вращения). Турбины
превращают энергию пара непосредственно
во вращение и не требуют дополнительных
механизмов преобразования возвратно-поступательного
движения во вращение. Кроме того, турбины
компактнее возвратно-поступательных
машин и имеют постоянное усилие на выходном
валу. Поскольку турбины имеют более простую
конструкцию, они, как правило, требуют
меньшего обслуживания. Основной сферой
применения паровых турбин является выработка
электроэнергии (около 86% мирового производства
электроэнергии производится паровыми
турбинами), кроме того, они часто используются
в качестве судовых двигателей (в том числе
на атомных кораблях и подводных лодках).
Было также построено некоторое количество
паротурбовозов, но они не получили широкого
распространения и были быстро вытеснены
тепловозами и электровозами.
Реактивный
двигатель — двигатель, создающий
необходимую для движения силу тяги посредством
преобразования исходной энергии в кинетическую
энергию реактивной струи рабочего тела.
Рабочее тело с большой скоростью истекает
из двигателя, и в соответствии с законом
сохранения импульса образуется реактивная
сила, толкающая двигатель в противоположном
направлении. Для разгона рабочего тела
может использоваться как расширение
газа, нагретого тем или иным способом
до высокой температуры (т.н. тепловые
реактивные двигатели), так и другие
физические принципы, например, ускорение
заряженных частиц в электростатическом
поле (См. ионный двигатель). Реактивный
двигатель сочетает в себе собственно
двигатель с движителем, то есть, он создаёт
тяговое усилие только за счёт взаимодействия
с рабочим телом, без опоры или контакта
с другими телами. По этой причине чаще
всего он используется для приведения
в движение самолётов, ракет и космических
аппаратов.
Существует
два основных класса реактивных двигателей:
- Воздушно-реактивные
двигатели — тепловые двигатели, которые
используют энергию окисления горючего
кислородом воздуха, забираемого из атмосферы.
Рабочее тело этих двигателей представляет
собой смесь продуктов горения с остальными
компонентами забранного воздуха.
- Ракетные
двигатели — содержат все компоненты
рабочего тела на борту и способны работать
в любой среде, в том числе и в безвоздушном
пространстве.
Основным техническим
параметром, характеризующим реактивный
двигатель, является тяга (иначе — сила
тяги) — усилие, которое развивает двигатель
в направлении движения аппарата.
Ракетные двигатели помимо тяги характеризуются
удельным импульсом, являющимся показателем
степени совершенства или качества двигателя.
Этот показатель является также мерой
экономичности двигателя. В приведённой
ниже диаграмме в графической форме представлены
верхние значения этого показателя для
разных типов реактивных двигателей, в
зависимости от скорости полёта, выраженной
в форме числа Маха, что позволяет видеть
область применимости каждого типа двигателей.
Экологические
проблемы тепловых
двигателей
Экологический
кризис, нарушение взаимосвязей внутри
экосистемы или необратимые явления в
биосфере, вызванные антропогенной деятельностью
и угрожающие существованию человека
как вида. По степени угрозы естественной
жизни человека и развитию общества выделяются
неблагоприятная экологическая ситуация,
экологическое бедствие и экологическая
катастрофа
Загрязнения
от тепловых двигателей:
- Химическое.
- Радиоактивное.
- Тепловое.
КПД тепловых двигателей
< 40%, в следствии чего больше 60% теплоты
двигатель отдаёт холодильнику
- При сжигании
топлива используется кислород из атмосферы,
вследствие чего содержание кислорода
в воздухе постепенно уменьшается
- Сжигание
топлива сопровождается выделением в
атмосферу углекислого газа, азотных,
серных и других соединений
Меры
предотвращения
загрязнений:
1. Снижение вредных
выбросов.
2. Контроль за
выхлопными газами, модификация
фильтров.
3. Сравнение
эффективности и экологической
безвредности различных видов
топлива, перевод транспорта на
газовое топливо.
Перспективы
использования электрических двигателей,
пневмокаров, транспорта на солнечных
батареях