Տեսություն

Ջերմային շարժիչներ
Ջերմաշարժիչ է կոչվում այն մեքենան, որն աշխատանք է կատարում վառելիքի ներքին էներգիայի օգտագործման հաշվին:
Ուշադրություն
Գոյություն ունեն ջերմաշարժիչների տարբեր տեսակներ՝ շոգեմեքենա, ներքին այրման շարժիչ, գազատուրբին, շոգետուրբին, ռեակտիվ շարժիչ:
Դրանցից յուրաքանչյուրում  վառելիքի էներգիան նախ վերածվում է գազի (կամ գոլորշու) էներգիայի, որն այնուհետև ընդարձակվելով՝ աշխատանք է կատարում: Այդ աշխատանքի կատարման ընթացքում գազի ներքին էներգիայի մի մասը վերածվում է շարժիչի շարժվող մասերի մեխանիկական էներգիայի:
 Ջերմաշարժիչի օգտակար գործողության գործակից (ՕԳԳ)
Աշխատանք կատարելիս ջերմաշարժիչը օգտագործում է վառելիքի այրումից ստացվող ջերմաքանակի միայն մի որոշ մասը: Ֆիզիկական այն մեծությունը, որը ցույց է տալիս, թե վառելիքի այրումից ստացվող ջերմաքանակի ո՛ր մասն է կազմում շարժիչի կատարած աշխատանքը, կոչվում է  ՕԳԳ:
Ջերմաշարժիչի ՕԳԳ-ն գտնում են հետևյալ բանաձևով՝  η=AQ100%
 
որտեղ \(Q\)-ն վառելիքի այրումից ստացված ջերմաքանակն է, \(A\)-ն՝ շարժիչի  կատարած  աշխատանքը: Քանի որ \(A\)-ն միշտ փոքր է \(Q\)-ից, ապա ցանկացած ջերմաշարժիչի օգտակար գործողության գործակիցը փոքր է \(100%\)-ից:
 
Ուշադրություն
Բոլոր ջերմաշարժիչների համար ընդհանուրը և ամենակարևորն են.

1. Ցանկացած ջերմաշարժիչում վառելիքի այրումից անջատված էներգիան փոխակերպվում է մեխանիկական էներգիայի: Վառելիքի էներգիան սկզբում փոխակերպվում է բանող մարմնի (գազի կամ գոլորշու) ներքին էներգիայի:

2. Բանող մարմնի ներքին էներգիայի հաշվին մեխանիկական աշխատանք կատարելու համար անհրաժեշտ է, որ բանող մարմինը ոչ միայն էներգիա ստանա ջեռուցչից, այլև էներգիայի մի մասը տա սառնարանին: Սառնարանի ջերմաստիճանը միշտ փոքր է ջեռուցչի ջերմաստիճանից:

Հենց ջերմաշարժիչում որոշակի ջերմաքանակ կլանվում է բանող մարմնի կողմից, որը ջեռուցչից ստացված ջերմաքանակի հաշվին, նախ՝ մեծացնում է իր ներքին էներգիան, և ապա՝ կատարում աշխատանք, շարժման մեջ դնելով տուրբինը, մխոցը, լիսեռը և այլն: Սովորաբար շոգեմեքենաներում, շոգետուրբիններում որպես բանող մարմին ծառայում է գոլորշին, իսկ գազատուրբիններում և ներքին այրման շարժիչներում՝ վառելիքի այրումից առաջացած գազերը: 

 Ջերմաշարժիչի  աշխատանքի պրոցեսում  բանող մարմինը ջեռուցչից ստանում է որոշակի Q1 ջերմաքանակ, որի մի մասը բանող մարմինը ընդարձակման պրոցեսում ծախսում է մեքենայի մասերը շարժման մեջ դնելու վրա (տե՛ս մոդել):
Բանող մարմինը ընդարձակման պրոցեսում ունի սահմանափակում: Որպեսզի ջերմաշարժիչն աշխատի երկար, պրոցեսը պետք է դառնա պարբերական, այսինքն, երբ բանող մարմինն աշխատանք է կատարում, նրան պետք է վերադարձնել սկզբնական վիճակ՝ սեղմելով բանող մարմինը: Սեղմելուց առաջ բանող մարմինը հովացնում են, սառնարանի օգնությամբ վերցնելով որոշակի Q2 ջերմաքանակ, ընդ որում Q2<Q1: Հետևաբար, մեխանիկական աշխատանքի է վերածվում ջերմաքանակ՝  \(A\)=Q1Q2 

Այսպիսի ջերմաշարժիչներն անվանում են շրջանային: Սառնարանի դերը կայանում է նրանում, որ գազի ծավալը փոքրացնելու համար ավելի քիչ աշխատանք է պետք կատարել, քան տաք գազի ծավալը նույն չափով փոքրացնելու դեպքում, հետևաբար բանող մարմնի կատարած աշխատանքը մեկ շրջանի ընթացքում՝ \(A\)\(=\)Q1Q2 (տե՛ս գծապատկեր)

image004.gifскачанные файлы (2).jpg

Ներքին այրման շարժիչ 
Ներքին այրման շարժիչն իր անվանումը ստացել է այն պատճառով, որ վառելիքն այրվում էր ոչ թե դրսում, այլ շարժիչի գլանի ներսում: Ամենալայն տարածումն ունի  ներքին այրման
քառատակտ շարժիչը:
 
Այս շարժիչի աշխատանքային յուրաքանչյուր ցիկլը չորս տակտ է պարունակում՝ վառելախառնուրդի ներթողում, սեղմում, աշխատանքային քայլ և այրման
արգասիքների արտաթողում: Այստեղից էլ շարժիչի «քառատակտ» անվանումը (տե՛ս նկար 1):
 
Ժամանակակից քառագլան ներքին այրման շարժիչը պատկերված է նկ. 1-ում: Շարժիչի գլանների մեջ գտնվող մխոցները միացված են ծնկաձև (1) լիսեռով: Այդ լիսեռին ամրացված է (2) ծանր թափանիվը: Յուրաքանչյուր գլանի վերևի մասում երկու կափույր կա: Դրանցից մեկը կոչվում է ներթողիչ, մյուսը՝ արտաթողիչ: Առաջին կափույրով վառելախառնուրդը մտնում է գլանի մեջ, իսկ երկրորդով՝ վառելիքի այրման արգասիքներն են դուրս գալիս:
 
Untitled1.pngaafd6926c7a9.gif
 
Ուշադրություն
Միագլան ներքին այրման շարժիչի աշխատանքի սկզբունքը ներկայացված է նկար 2-ում:
1-ին տակտ՝  ներթողում: Բացվում է (1) կափույրը: (2) Կափույրը փակ է: Ներքև իջնող (3) մխոցը վառելախառնուրդը ներքաշում է գլանի մեջ:
  
2-րդ տակտ ՝
 
սեղմում: Երկու կափույրն էլ փակ են: Վեր բարձրացող մխոցը սեղմում է վառելանյութը:
Սեղմման ընթացքում վառելանյութը տաքանում է:
  
3-րդ տակտ՝
 
  
աշխատանքային քայլ:
Երկու կափույրն էլ փակ են: Երբ մխոցը հայտնվում է վերին եզրային դիրքում, խառնուրդը վառվում է մոմի էլեկտրական կայծով: Խառնուրդի այրման արդյունքում առաջանում են շիկացած գազեր, որոնց ճնշումը կազմում է \(3-6\) ՄՊա, իսկ ջերմաստիճանը հասնում է \(1600-2200 \)°C-ի: Այս գազերի ճնշման ուժը մխոցը ներքև է հրում: Մխոցի շարժումը հաղորդվում է թափանիվով ծնկաձև լիսեռին: Ուժեղ ազդեցության շնորհիվ թափանիվը շարունակում է շարժվել իներցիայով՝ այդպիսով ապահովելով մխոցի տեղաշարժը նաև հաջորդ տակտերում:
  
4-րդ տակտ՝
 
  
արտաթողում: Բացվում է (2) կափույրը: (1) Կափույրը փակ է: Մխոցը շարժվում է վեր: Վառելիքի այրման արգասիքները դուրս են գալիս գլանից և խլացուցիչով (նկարում ցույց չի տրված) բաց են թողնվում մթնոլորտ: 
 
how-engine-works.gif
 
Միագլան շարժիչում օգտակար աշխատանք կատարվում է միայն երրորդ տակտում: Քառագլան շարժիչում (տես նկար 2) մխոցներն այնպես են ամրացված, որ չորս տակտից յուրաքանչյուրի ժամանակ դրանցից մեկը գտնվում է աշխատանքային քայլի փուլում: Դրա շնորհիվ ծնկաձև լիսեռը \(4\) անգամ ավելի հաճախ է էներգիա ստանում: Այդ դեպքում մեծանում է շարժիչի հզորությունը, և լավագույնս ապահովում է լիսեռի պտույտի հավասարակշռությունը:
 
Ներքին այրման շարժիչների մեծամասնության դեպքում լիսեռի պտույտի հաճախականությունը կազմում է րոպեում \(3000\)-ից \(7000\) պտույտ:  Միագլան շարժիչում օգտակար աշխատանք կատարվում է միայն երրորդ տակտում: Քառագլան շարժիչում (տե՛ս նկար 1) մխոցներն այնպես են ամրացված, որ չորս տակտից յուրաքանչյուրի ժամանակ դրանցից մեկը գտնվում է աշխատանքային քայլի փուլում: Դրա շնորհիվ ծնկաձև լիսեռը \(4 \)անգամ ավելի հաճախ է էներգիա ստանում: Այդ դեպքում մեծանում է շարժիչի հզորությունը, և լավագույնս ապահովվում է լիսեռի պտույտի հավասարակշռությունը: Ներքին այրման շարժիչների մեծամասնության դեպքում լիսեռի պտույտի հաճախականությունը կազմում է րոպեում \(3000\)-ից \(7000\) պտույտ:
\( \) 
\(1897 \)թ. գերմանացի ինժեներ Ռ. Դիզելը նախագծեց ներքին այրման շարժիչ, որում սեղմում էր ոչ թե վառելախառնուրդը, այլ օդը: Այդ սեղմման ընթացքում օդի ջերմաստիճանն այնքան էր բարձրանում, որ նրա մեջ ընկնող վառելիքը բոցավառվում էր: Վառելիքի բոցավառման համար հատուկ սարքի կարիքն այս շարժիչում այլևս չկար, պետք չէր նաև կարբյուրատորը: Նոր շարժիչն անվանեցին
դիզել:
 
Diesel_Engine_(4_cycle_running).gif
 
\(1900\) թ-ից սկսվեց հատուկ մրցարշավային ավտոմեքենաների արտադրությունը: \(60\)-ական թվականներին մխոցային շարժիչով ավտոմեքենայի արագությունը գերազանցեց \(600\) կմ/ժ-ը, իսկ ավտոմեքենայի վրա գազատուրբինային շարժիչի տեղադրումից հետո այն գերազանցեց \(900 \)կմ/ժ-ը: \(1997 \)թ-ին Գրինը (Մեծ Բրիտանիա) իր «Տրաստ \(SSC\)» հրթիռային ավտոմեքենայով \(1227,985\) կմ /ժ արագության հասավ, ինչը գերազանցում է օդում ձայնի արագությունը:
 
 Pulsoreactor.gif 
Աղբյուրները
Ս. Վ. Գրոմով , Ն. Ա. Ռոդինա,  Ֆիզիկա-8, հանրակրթական դպրոցի դասագիրք ( I, II, III և V գլուխների հեղինակ Ա. Մամյան); Երևան, Անտարես -2014 թ.
Է. Ղազարյան, Ա. Կիրակոսյան, Գ. Մելիքյան, Ռ. Թոսունյան, Ս. Մաիլյան,  Ֆիզիկա-8, հանրակրթական դպրոցի դասագիրք; Երևան, Էդիտ Պրինտ -2008 թ