گزارش کاراموزی بررسی ماشين هاي حرارتي

دسته بندي : فنی و مهندسی » برق، الکترونیک، مخابرات
گزارش کاراموزي بررسي ماشين هاي حرارتي در 21 صفحه ورد قابل ويرايش





فهرست:

ريشه لغوي موتور حرارتي

انواع موتورهاي حرارتي




ريشه لغوي موتور حرارتي


اين عبارت مرکب است از دو کلمه موتور به معناي بوجود آورنده قدرت و حرارت که بيان کننده نحوه تأمين اين قدرت است که با استفاده از حرارت دادن سوخت ايجاد مي‌شود.

ديد کلي

بشر براي انجام کارهاي روزمره و تأمين رفاه و آسايش خود از منابع قدرت مختلفي در زندگي خود استفاده مي‌کند. اين منابع قدرت که براي انجام کارهاي مختلف مور استفاده قرار مي گيرند عبارتند از :

قدرت انسان: انسان براي انجام بسياري از کارهاي سبک از توانايي بدن خود استفاده مي‌کند.
حيوانات اهلي: استفاده از حيوانات در کارهايي مثل بارکشي و زراعت از اوايل تمدن بشري تا به حال رواج دارد.
قدرت باد: از قدرت باد جهت حرکت برخي قايقها و يا آسيابهاي بادي و يا توليد برق مي‌توان استفاده کرد.
قدرت آب: در مزارع آسيابهاي آبي قديمي وجود داشته است ليکن کاربرد قدرت آب امروزه به شکل توليد برق است.
قدرت برق: برق منبع قدرتي است که به آساني در دسترس قرار مي‌گيرد. و به منظور ايجاد حرارت ، روشنايي و به کار انداختن دستگاههاي مختلف مي‌توان از آن استفاده کرد.
موتورهاي حرارتي: اين موتورها با سوزاندن مواد سوختي توليد قدرت مي‌کنند و اصول کلي کار اين موتورها بر اساس تشديد حرکت مولکولها به دليل حرارت است.
حتما اين را مي‌دانيد که مواد هنگامي که در معرض حرارت قرار مي‌گيرند. حرکت مولکولهايشان سريعتر مي‌گردد، البته اين حرکت در گازها به شکل جابجايي مولکولها و در جامدات به شکل ارتعاش مولکولها در سر جايشان است. موتورهاي حرارتي هم از اين قاعده استفاده مي‌کنند. ليکن در همه موتورهاي حرارتي يک گاز باعث انتقال حرارت و انرژي مي‌گردد.

بدين شکل که در موتورهاي حرارتي يک قطعه متحرک به نام پيستون وجود دارد که در يک محفظه بسته به نام سيلندر حرکت رفت و برگشتي دارد. عامل اين حرکت يک گاز است که يا در داخل خود سيلندر گرم مي‌شود و يا خارج از محفظه سيلندر گرم شده و پس از گرم شدن به داخل سيلندر فرستاده مي شود. اين گاز داغ باعث حرکت پيستون مي‌شود. انرژي اين حرکت بوسيله مولکولهاي پرانرژي گاز داغ تامين مي‌شود.

تاريخچه

در حدود سال 1800 ميلادي فکر پژوهشگران به طرف ساخت موتورهاي احتراق داخلي معطوف گرديد. در طول سالهاي 1800 تا 1860 ميلادي تعدادي موتور ساخته شد که در حقيقت هيچکدام از آنها بطور واقعي موفقيت آميز نبود اما گام‌هاي موثري نيز طي اين سالها برداشته شد. مثل استفاده از تراکم در سيکل موتور و اصلاح سيستم اشتعال سوخت توسط بارنت در سال 1838 م و توليد يک موتور احتراق داخلي در مقياس تجارتي توسط ژان ژوزف لنوآر در سال 1860.


انواع موتورهاي حرارتي

موتورهاي حرارتي خود به دو دسته کلي احتراق داخلي و احتراق خارجي تقسيم مي‌شوند.

موتورهاي احتراق خارجي: در اين موتورها که عموما موتورهاي بخار ناميده مي‌شوند. از بخار آب به عنوان عامل محرک پيستون استفاده مي‌شود. وجه تسميه آن نيز بدين دليل است که بخار داغ به علت محترق شدن ماده سوختني در خارج از سيلندر موتور ايجاد مي‌شود و توسط يک لوله به محفظه سيلندر منتقل مي‌گردد.
موتورهاي احتراق داخلي: اين موتورها خود به دو دسته کلي موتورهاي اشتعال جرقه‌اي و ديزل تقسيم مي‌شوند و وجه تسميه آنها اينست که ماده سوختني در داخل محفظه سيلندر محترق مي‌گردد.
موتورهاي اشتعال جرقه‌اي: در اين موتورها پس از ورود مخلوط سوخت و هوا به داخل سيلندر از يک جرقه براي شعله‌ور ساختن آن استفاده مي‌شود.
موتورهاي ديزل: در اين موتورها براي محترق ساختن سوخت از حرارت ايجاد شده بواسطه تراکم هوا استفاده مي‌شود.

طرز کار

همانگونه که از نام اين موتورها بر مي‌آيد با استفاده از حرکت ، توليد قدرت مي کنند هرچند که اين موتورها براي توليد حرارت ممکن است از سوختهاي مختلف ، نظير زغال سنگ ، نفت ، بنزين ، گازوئيل و يا گاز استفاده کنند. اما در همه آنها انرژي آزاد شده بواسطه سوختن اين مواد باعث حرکت پيستون و توليد قدرت مي‌گردد. در موتورهاي بخار ابتدا ‌آب را در يک مخزن که بوسيله مواد سوختني حرارت داده مي‌شود به جوش مي‌آورند، سپس اين بخارهاي حاصله از جوشيدن آب بوسيله يک لوله به محفظه سيلندر و بالاتر از پيستون انتقال داده مي‌شوند. انرژي جنبشي مولکولهاي بخار آب باعث حرکت پيستون به سمت پايين مي‌شود پس از رسيدن به پايين سيلندر يک وزنه تعادل و يا ميل ‌لنگ باعث برگشتن پيستون به نقطه بالاي سيلندر مي‌شود و اين چرخه ادامه پيدا مي‌کند.

در موتورهاي احتراق داخلي ماده سوختني را در داخل محفظه سيلندر محترق مي‌کنند. اين احتراق آنقدر سريع اتفاق مي‌افتد که حالت انفجاري دارد. انرژي آزاد شده در اين انفجار باعث اعمال نيرو روي پيستون و حرکت دادن آن مي‌شود اين حرکت پيستون (در موتورهاي تک سيلندر) يا پيستونها (در موتورهاي چند سيلندر) بوسيله ميل‌لنگ به حرکت چرخشي تبديل مي‌شود. که براي انجام کار مفيد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.


ساختمان سرسيلندر

سرسيلندر يک قطعه ريخته‌گري شده است که معمولا از جنس چدن يا آلياژهاي آهن ، مس يا آلومينيم ساخته مي‌شود. شکل کلي سرسيلندر متانسب است با شکل سيلندر موتور به نحوي که مي‌بايست تمام قسمت‌هاي آنها بر يکديگر منطبق باشند. (لازم به ذکر است که موتورهاي دوزمانه فاقد سرسيلندر مي‌باشند) سرسيلندر مي‌بايست با قسمت فوقاني سيلندر و سرسيلندر تطابق کامل داشته باشد تا بتواند از نشست گازهاي محبوس در سيلندر يا گاز محترق در اتاقک انفجار جلوگيري کند.

در ضمن مي‌بايست سرسيلندر داراي مجاري در امتداد مجاري سيلندر داشته باشد تا جريان آب و روغن از پوسته موتور به سرسيلندر رفته و پس از انجام وظايف روغن کاري و خنک کاري دوباره به سيلندر برگردد. البته براي انجام آب بندي کامل ميان سيلندر و سرسيلندر از يک واشر استفاده مي‌شود. جنس اين واشر از مس و پنبه نسوز است که باعث مي‌شود تا از محل اتصال سيلندر و سرسيلندر هيچگونه عبور گاز يا مايعي اتفاق نيافتد. (آب بندي : جلوگيري از نشست يک سيال).

در ضمن سرسيلندر به وسيله پيچ کاملا به بدنه موتور چسبانيده مي‌شود. سرسيلندر مي‌بايست داراي يک سطح بسيار صاف و پرداخت شده در قسمت تحتاني باشد. البته اين حالت براي سطح فوقاني سيلندر نيز الزامي است. تاب برداشتگي يا وجود خراش‌هاي عميق در قسمت بالاي بدنه موتور و يا قسمت تحتاني سرسيلندر مي‌تواند مانع آب بندي کامل گردد. که در صورت جزئي بودن اين نقايص مي‌توان با صفحه تراشي آنها را رفع نمود.

قطعات سرسيلندر

سرسيلندر داراي مجاري متعددي مي‌باشد. برخي از آنها جهت آب و روغن تعبيه شده اند. گروهي ديگر از اين مجاري جهت ورود هوا به داخل اتاقک احتراق تعبيه شده‌اند، که به آنها مانيفولد هوا مي‌گويند. گروه سوم جهت خارج کردن گازهاي ناشي از احتراق از اتاقک احتراق در نظر گرفته شده‌اند که به آنها مانيفولد دود مي‌گويند.

سيستم ديگري که بر روي سرسيلندر موتورها نصب مي‌شود ، سيستم سوپاپ‌ها است. که شامل سوپاپ ، ميل سوپاپ ، اسبک‌ها ، فنرها و ديگر تجهيزات مربوطه مي‌باشد. البته محل قرار گيري سوپاپ‌ها در سرسيلندر نيز به شکل متناسب با سوپاپ‌ها از قبل تعبيه شده است و براي آب بندي آنها ، عمليات ماشين کاري بر روي آنها انجام شده است.


اتاقک احتراق

که عمل تراکم مخلوط هوا و سوخت و نيز عمل انفجار اين مخلوط در آنجا صورت مي‌گيرد، نيز در بدنه سرسيلندر تعبيه شده‌ است که از لحاظ شکل و ابعاد داراي گونه‌هاي فراواني است. ناگفته نماند که سرسيلندر در زير يک درپوش محفوظ است.

طرز کار

قطعات عمده سرسيلندر که تحرک دارند همان سوپاپ‌هاي سرسيلندر مي‌باشد که مي‌بايست بصورت بسيار دقيق و متناسب با حرکات پيستون باز و بسته شوند. عمل باز و بسته شدن اين سوپاپ‌ها و نيز زمان بندي آن (تعيين مدت زمان بسته بودن يا باز بودن سوپاپ‌ها) بوسيله ميل بادامک انجام مي‌پذيرد. قسمت‌هاي ديگر سرسيلندر که فاقد تحرک هستند کافيست که در برابر حرارت‌هاي بالاي ايجاد شده در اثر احتراق و نيز در برابر شوک‌هاي بوجود آمده در اثر انفجار سوخت پايداري داشته باشند. و البته باز بودن مجاري عبور آب و روغن نيز ضروري است.


کاربرد

سرسيلندرها تنها در موتورهاي احتراق داخلي چهار زمانه وجود دارند و علت استفاده از آنها اين است که اگر به علت خرابي نياز باشد که سيلندرها يا پيستونها دستکاري شوند، يا برداشته شوند، با باز کردن سرسيلندر دسترسي به آنها بسيار ساده‌تر خواهد بود.

انواع متورها

ريشه لغوي

ترکيب اشتعال جرقه‌اي ترجمه واژه انگليسي «Spark Ignition» است. و به معناي شعله‌ور ساختن يک ماده سوختني به کمک يک جرقه است.