(II)24. Электромагнитное излучение и его природа. Шкала электромагнитных волн, области применения различных частотных диапазонов в технике и технологиях.

Источником электромагнитного излучения всегда является вещество. Но разные уровни организации материи в веществе имеют различный механизм возбуждения электромагнитных волн. Так электромагнитные волны имеют своим источником токи, протекающие в проводниках, электрические переменные напряжения на металлических поверхностях антеннах и т. п. Инфракрасное излучение имеет своим источником нагретые предметы и генерируются колебаниями молекул тел. Оптическое

излучение происходит в результате перехода электронов атомов с одних орбит возбужденных на другие стационарные. Рентгеновские лучи имеют в своей основе возбуждение электронных оболочек атомов внешними воздействиями, например, бомбардировкой электронными лучками. Гамма-излучение имеет источником возбужденные ядра атомов, возбуждение может быть природным, а может явиться результатом наведенной радиоактивности.

Шкала электромагнитных волн:

От 1011-103 мкм — электромагнитные волны

103-0,74 мкм — инфракрасное излучение ИКИ

0,74—0,4 мкм — видимый свет

0,4мкм- 0,004 мкм — видимый свет

0,01-5 10 -6 мкм — ультрафиолетовое излучение УФИ

5105-10-6 мкм и далее — рентгеновские лучи

Электромагнитные волны иначе называются радиоволнами.

Длинные и средние волны огибают поверхность, хороши для ближней и дальней радиосвязи, но обладают малой вместимостью; короткие волны — отражаются от поверхности и обладают большей вместимостью, используются для дальней радиосвязи

УКВ — распространяются только в зоне прямой видимости, используются для радиосвязи и в телевидении

ИКИ — применяются для всякого рода тепловых приборов

видимый свет — используется во всех оптических приборах

УФИ — применяется в медицине

Рентгеновское излучение используется в медицине и в приборах контроля качества изделий; гамма-лучи — колебания поверхности нуклонов, входящих в состав ядра, используются в парамагнитном резонансе для определения состава и структуры вещества.

(I)25.Классификация двигателей и принципы их работы.

Двигатели внутреннего сгорания являются тепловыми машинами, преобразующими тепловую энергию топлива в механическую энергию движения. Сгорание топлива в этих двигателях происходит непосредственно внутри их цилиндров, в результате чего создается давление на поршень, который перемещается и совершает механическую работу.

Высокая экономичность и компактность конструкции этих двигателей по сравнению с паровыми привели к широкому применению их во многих отраслях промышленности, в том числе и в краностроении.

Типы двигателей внутреннего сгорания можно разделить на следующие группы: – по назначению — стационарные и передвижные; – по роду топлива — двигатели, работающие на жидком топливе (бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо), и двигатели, работающие на газообразном -топливе (генераторный или естественный газ); – по характеру смесеобразования — карбюраторные, у которых рабочая смесь из паров топлива и необходиморо количества воздуха образуется вне цилиндров, и дизели, у которых смешение топлива с воздухом происходит в полости цилиндра; – по способу воспламенения — карбюраторные двигатели с запалом рабочей смеси от электрической искры и дизели, у которых смесь топлива самовоспламеняется в результате впрыскивания топлива через распыливающую форсунку в среду воздуха, сжатого в цилиндре до высокого давления и имеющего в силу этого высокую температуру; – по выполнению рабочего процесса — четырехтактные и двухтактные; – по количеству цилиндров—одноцилиндровые имногоцилиндровые; – по расположению цилиндров — вертикальные, горизонтальные и с наклонным расположением цилиндров.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания внутри каждого из его цилиндров совершаются следующие четыре процесса:

1. Цилиндр заполняется воздухом в дизеле или горючей смесью в карбюраторных двигателях.

2. Поступивший в цилиндр воздух или смесь сжимается в дизеле до более высокого давления, при котором впрыскиваемое топливо самовоспламеняется, а в карбюраторном двигателе — до меньшего давления, при котором самовоспламенения не происходит.

3. В результате воспламенения и сгорания топлива образовавшиеся под большим давлением газы, расширяясь, давят на поршень, вследствие чего он перемещается и совершает механическую работу.

4. После совершения рабочего хода цилиндры очищаются от продуктов сгорания, подготовляясь к повторению процессов.

Тепловые двигатели подразделяют на двигатели с внешним сгоранием (паровые машины и паровые турбины) и двигатели внутреннего сгорания (ДВС). ДВС получили наибольшее распространение. В этих двигателях основные процессы — сжигание топлива и выделение теплоты с преобразованием в механическую работу — происходят непосредственно внутри двигателя. ДВС используют в качестве силовых установок во всех видах транспорта — автомобильном, железнодорожном, водном и воздушном. Они же являются источниками механической энергии в сельскохозяйственном производстве, в строительстве, в нефтяной и газовой промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Первыми ДВС были поршневые двигатели, главная особенность которых — периодичность процесса сгорания. И в настоящее время под термином «двигатели внутреннего сгорания» в первую очередь подразумевают поршневые двигатели. В последние 50 лет интенсивно развивается другая группа ДВС, куда входят реактивные двигатели и газовые турбины, сгорание топлива в которых происходит непрерывно.

Бензины применяются только в поршневых ДВС. Рассмотрим особенности работы этих наиболее распространенных двигателей. Спецификой работы поршневого ДВС являются цикличность и обусловленная ею периодичность процесса сгорания и преобразования тепловой энергии в механическую. Поршневой ДВС состоит из следующих основных частей: цилиндра 2, головки цилиндра 5, поршня 6, шатуна 7, коленчатого вала 8, картера 1, впускного 3 и выпускного 4 клапанов. Пространство, ограниченное стенками цилиндра, головкой и поршнем, называют камерой сгорания. В камеру сгорания вводятся топливо и воздух, необходимый для сгорания топлива.

При горении топливовоздушной смеси выделяется большое количество тепла, а образующиеся при этом нагретые до высокой температуры газообразные продукты сгорания, состоящие в основном из оксидов углерода и водяного пара, давят на поршень и перемещают его в цилиндре.

Поступательное движение поршня передается через шатун на коленчатый вал, где оно преобразуется во вращательное движение. Последнее, как правило, и требуется потребителю механической энергии, например колесам автомобиля, пропеллеру самолета, гребному винту судна и т.п.