Презентация Тепловые двигатели. К.П.Д. теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве. Роль тепловых двигателей


42. Роль тепловых двигателей в истории человечества.

Тепловой двигатель (паровая машина) сыграл и продолжает играть чрезвычайно важную роль в развитии нашей цивилизации. Его изобретение и внедрение в производство, транспорт и другие сферы деятельности человека послужили причиной промышленной революции XVIII столетия, открыли новые горизонты в нашей жизни.

Работа теплового двигателя базируется на действии водяного пара или других газов. Устройства с использованием упругого действия воздуха и водяного пара были известны еще в античном мире. Известнейшие из них сконструировали древнегреческие изобретатели из города Александрии: Ктезибий, Филон и Герон.

Начиная с 80-х годов XVIII столетия, универсальный тепловой двигатель Уатта нашел широкое применение во всех отраслях хозяйства многих стран. Например, в Великобритании создали свыше 300 таких двигателей для текстильной, горной, металлургической, пищевой отраслей. Паровой двигатель стимулировал развитие новых рабочих машин, транспорта.

Так родилась и утвердилась в разных сферах паровая машина. С

того времени тепловой двигатель постоянно совершенствовался, яркими примерами чего является развитие паровозов, двигателей внутреннего сгорания. Но это уже совсем другие истории. И, несмотря на то, что с конца XIX столетия во многих случаях паровая машина была заменена электрическим двигателем, она сыграла особую роль в техническом прогрессе человечества, а сотни мастерских конструкций тепловых двигателей 18-ХХ столетий представляют собой образцы высокого взлета научно-технического и инженерного гения человека.

43. Типы двигателей. Перспективы развития конструкций двигателей.

Дви́гатель, мотор (от лат. motor приводящий в движение) — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века наряду со словом «мотор», которым с середины XX века чаще называют электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят непосредственно преобразующие природные энергетические ресурсы в механическую работу, а ко вторичным — преобразующие энергию, выработанную или накопленную другими источниками.

К первичным двигателям (ПД) относятся ветряное колесо, использующее силу ветра, водяное колесо и гиревой механизм — их приводит в действие сила гравитации(падающая вода и сила притяжения), тепловые двигатели — в них химическая энергия топлива или атомная энергия преобразуются в другие виды энергии. Ко вторичным двигателям (ВД) относятся электродвигатель (электромотор), пневмодвигатель, гидродвигатель (гидромотор).

Поршневые двигатели — камерой сгорания является цилиндр, где химическая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма. ДВС классифицируют: а) По назначению - делятся на транспортные, стационарные и специальные. б) По роду применяемого топлива - легкие жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие (дизельное топливо). в) По способу образования горючей смеси - внешнее (карбюратор) и внутреннее у дизельного ДВС. г) По способу воспламенения либо искра либо сжатие. д) По числу и расположению цилиндров разделяют рядные, горизонтальные, вертикальные, V-образные, оппозитные.

studfiles.net

Место и роль тепловых двигателей в системах тепло энергоснабжения промпредприятий

Место и роль тепловых двигателей в системах тепло энергоснабжения промпредприятий

Наибольшее распространение в народном хозяйстве получили лопастные насосы. Создаваемый ими напор может превышать 3500 м, а подача — 100 000 м3/ч в одном агрегате.

В теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды, циркуляционной воды в конденсаторы турбин, сетевой воды в системах теплофикации применяются центробежные насосы.

В последнее время в связи с ростом мощности паровых турбин в конденсационных установках иногда применяют осевые насосы.

Центробежные и струйные насосы применяются на ТЭС в системах гидрозолоудаления.

Струйные насосы используются для удаления воздуха из конденсаторов паровых турбин.

Из объемных насосов в теплоэнергетике применяют поршневые насосы для питания паровых котлов малой паропроизводительности. Роторные насосы употребляются на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин.

На ТЭС поршневые компрессоры служат для обдува поверхностей нагрева котлов с целью их очистки от летучих золы и сажи и снабжения сжатым воздухом пневматического ремонтного инструмента.

 

 

5-2. Классификация и область применения нагнетателей объемного действия и поршневых детандеров

Нагнетатель - гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию рабочей среды. Основное назначение нагнетателя - повышение полного давления перемещаемой среды.

В объемных нагнетателяхповышение энергии рабочего тела достигается силовым воздействием твердых рабочих тел.

Объемные нагнетатели:

поршневые - работающие при поступательном движении рабочего органа,

ротационные - нагнетатели, работающие при вращательном движении рабочего органа.

Назначение детандеров — максимальное понижение температуры при расширении газа с совершением внешней работы. Два ос­новных типа: поршневые и турбодетандеры. Первые используют в уста­новках малой производительности высокого и среднего давления воз­духа. Вторые применяют преимущественно в больших установках, где расширение газов в них происходит большей частью с низкого давления.

Поршневые детандеры работают при более высоких начальных температурах газов вплоть до температуры окружающей среды (про­цесс Гейландта). Турбодетандеры, если не считать пускового периода, работают при более низких температурах.

Работу, совершаемую детандером, используют для выработки элек­троэнергии. Это позволяет в установках газообразного кислорода уменьшить расход энергии на сжатие воздуха, поступающего в установ­ку, на 3—4%.

Поршневые детандеры

Поршневые детандеры установок газообразного кислорода пред­назначены для охлаждения относительно небольших количеств воздуха (несколько сот кубических метров в час)' при больших степенях расши­рения (от 6 до 30). Принцип действия поршневых детандеров заклю­чается в передаче работы расширения газа в цилиндре коленчатому валу машины через кривошипно-шатунный механизм. Поршневые детан­деры выпускают в вертикальном и горизонтальном исполнении, и в за­висимости от начальных параметров воздуха они относятся к машинам высокого или среднего давления.

Рабочий процесс в детандере складывается из шести процессов.

Процесс 1—2 (наполнение) протекает с открытым впускным клапаном

Процесс 2—3 (расширение) протекает при закрытых клапанах; ко­личество газа в цилиндре постоянно.

Процесс 3—4 (выхлоп) происходит тогда, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Расширенный газ выходит через открытый вы­пускной клапан.

Процесс 4—5 (выталкивание) происходит во время движения пор­шня от НМТ. Расширенный и охлажденный газ при постоянном давле­нии выталкивается из цилиндра в трубопровод за детандером, где сме­шивается с той частью газа, которая была выпущена из цилиндра в процессе 3—4. Выталкивание заканчивается в точке 5, когда выпускной клапан закрывается.

Процесс 5—6 (обратное поджатие). В течение этого процесса ос­тавшийся в цилиндре газ сжимается при дальнейшем обратном движе­нии поршня к ВМТ. При этом давление и температура газа повы­шаются. Процесс 6—1 (впуск) начинается в точке 6, когда открывается впускной клапан.

На рис. 85 показаны индикаторные диаграммы реального детандера среднего давления.

а — диаграмма давлений; б — диаграмма температур

Насосы

Насосы – гидравлические машины для подъема и перемещения жидкостей.

Насосы:

---лопастные (центробежные, осевые, вихревые)

---объемные (поршневые, плунжерные)

---ротационные (шестерёнчатые, шиберные, винтовые)

---струйные (инжекторы и эжекторы).

В объемных насосах передача энергии производится принудительным воздействием рабочего тел на перемещаемую среду и ее вытеснением. В лопастных насосах преобразование мех. энергии в гидравлическую производится вращающимся колесом, снабженными лопастями.

Вентиляторы

Вентиляторы - это механические устройства, служащие для перемещения воздуха по воздуховодам, или непосредственной подачи либо отсоса воздуха из помещения. Перемещение воздуха происходит из-за создания перепада давления между входом и выходом вентилятора.

Вентиляторы подразделяются на типы по нескольким показателям:

1. По кострукции - осевые - центробежные - тангенциальные 2. По условиям работы - обычные - термостойкие - коррозионностойкие - взрывозащищенные - пылевые   3. По создаваемому полному напору - низкого давления (до 1 кПа) - среднего давления (от 1 до 3 кПа) - высокого давления (от 3 до 12 кПа) 4. По способу установки - обычные (устанавливаются на опоре - фундаменте, раме и т.п.) - канальные (устанавливаются в воздуховоде) - крышные (устанавливаются на крыше здания)  

Компрессоры

Компрессором называют воздуходувную машину, предназначенную для сжатия и подачи воздуха или какого-либо газа под давлением не ниже 0,2 МПа.

Объемные компрессоры работают по принципу вытеснения, когда давление перемещаемой среды повышается в результате сжатия. К ним относятся поршневые и роторные компрессоры.

Динамические компрессоры работают по принципу силового действия на перемещаемую среду. К ним относятся лопастные (радиальные, центробежные, осевые) нагнетатели и нагнетатели трения (вихревые, дисковые, струйные и т.п.).

Лопастныминазывают компрессоры, в которых среда перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса.

Классификация тепловых двигателей:

Тепловые двигатели – это машины, в которых тепловая энергия рабочей среды преобразуется в механическую работу.

Тепловые двигатели:

1. Турбины: - паровые - газовые 2. ДВС - дизельный - бензиновый - карбюраторный - инжекторный 3. Двигатель Стирлинга 4. Ракетные 5. Гибридные  

Паровые турбины. Пар, образующийся в паровом котле, расширяясь, под высоким давлением проходит через лопатки турбины. Турбина вращается и производит механическую энергию, используемую генератором для производства электричества.

Газовая турбина, тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Двигатель Стирлинга - двигатель внешнего. В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу.

КПД компрессоров.

В энергетике под КПД обычно понимают отношение полезно используемой энергии ко всей затраченной. И чем выше процент полезно используемой энергии из всего её затраченного количества, тем выше КПД. В случае компрессорных машин такое определение КПД оказывается неприемлимым.

Поэтому для оценки степени совершенства реальных компрессорных машин их сравнивают с идеальными. При этом для охлаждающих компрессоров вводится изотермический КПД:

ηиз =lиз / lд =Nиз/Nд

где:

lиз - работа на привод идеального компрессора при изотермическом сжатии,

lд - действительная работа на привод реального охлаждаемого компрессора,

Nиз,Nд - соответствующие мощности приводных двигателей;

Преимущества ПГУ

· Парогазовые установки позволяют достичь электрического КПД более 50 %. Низкая стоимость единицы установленной мощности

· Парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками

· Короткие сроки возведения (9-12 мес.)

· Нет необходимости в постоянном подвозе топлива ж/д или морским транспортом

· Компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (завода или внутри города), что сокращает затраты на ЛЭП и транспортировку эл. энергии

· Более экологически чистые в сравнении с паротурбинными установками

Недостатки ПГУ

· Низкая единичная мощность оборудования (160—972,1 МВт на 1 блок), в то время как современные ТЭС имеют мощность блока до 1200 МВт, а АЭС 1200—1600 МВт.

· Необходимость осуществлять фильтрацию воздуха используемого для сжигания топлива

 

 

Место и роль тепловых двигателей в системах тепло энергоснабжения промпредприятий

Наибольшее распространение в народном хозяйстве получили лопастные насосы. Создаваемый ими напор может превышать 3500 м, а подача — 100 000 м3/ч в одном агрегате.

В теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды, циркуляционной воды в конденсаторы турбин, сетевой воды в системах теплофикации применяются центробежные насосы.

В последнее время в связи с ростом мощности паровых турбин в конденсационных установках иногда применяют осевые насосы.

Центробежные и струйные насосы применяются на ТЭС в системах гидрозолоудаления.

Струйные насосы используются для удаления воздуха из конденсаторов паровых турбин.

Из объемных насосов в теплоэнергетике применяют поршневые насосы для питания паровых котлов малой паропроизводительности. Роторные насосы употребляются на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин.

На ТЭС поршневые компрессоры служат для обдува поверхностей нагрева котлов с целью их очистки от летучих золы и сажи и снабжения сжатым воздухом пневматического ремонтного инструмента.

 

 

5-2. Классификация и область применения нагнетателей объемного действия и поршневых детандеров

Нагнетатель - гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию рабочей среды. Основное назначение нагнетателя - повышение полного давления перемещаемой среды.

В объемных нагнетателяхповышение энергии рабочего тела достигается силовым воздействием твердых рабочих тел.

Объемные нагнетатели:

поршневые - работающие при поступательном движении рабочего органа,

ротационные - нагнетатели, работающие при вращательном движении рабочего органа.

Назначение детандеров — максимальное понижение температуры при расширении газа с совершением внешней работы. Два ос­новных типа: поршневые и турбодетандеры. Первые используют в уста­новках малой производительности высокого и среднего давления воз­духа. Вторые применяют преимущественно в больших установках, где расширение газов в них происходит большей частью с низкого давления.

Поршневые детандеры работают при более высоких начальных температурах газов вплоть до температуры окружающей среды (про­цесс Гейландта). Турбодетандеры, если не считать пускового периода, работают при более низких температурах.

Работу, совершаемую детандером, используют для выработки элек­троэнергии. Это позволяет в установках газообразного кислорода уменьшить расход энергии на сжатие воздуха, поступающего в установ­ку, на 3—4%.

Поршневые детандеры

Поршневые детандеры установок газообразного кислорода пред­назначены для охлаждения относительно небольших количеств воздуха (несколько сот кубических метров в час)' при больших степенях расши­рения (от 6 до 30). Принцип действия поршневых детандеров заклю­чается в передаче работы расширения газа в цилиндре коленчатому валу машины через кривошипно-шатунный механизм. Поршневые детан­деры выпускают в вертикальном и горизонтальном исполнении, и в за­висимости от начальных параметров воздуха они относятся к машинам высокого или среднего давления.

Рабочий процесс в детандере складывается из шести процессов.

Процесс 1—2 (наполнение) протекает с открытым впускным клапаном

Процесс 2—3 (расширение) протекает при закрытых клапанах; ко­личество газа в цилиндре постоянно.

Процесс 3—4 (выхлоп) происходит тогда, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Расширенный газ выходит через открытый вы­пускной клапан.

Процесс 4—5 (выталкивание) происходит во время движения пор­шня от НМТ. Расширенный и охлажденный газ при постоянном давле­нии выталкивается из цилиндра в трубопровод за детандером, где сме­шивается с той частью газа, которая была выпущена из цилиндра в процессе 3—4. Выталкивание заканчивается в точке 5, когда выпускной клапан закрывается.

Процесс 5—6 (обратное поджатие). В течение этого процесса ос­тавшийся в цилиндре газ сжимается при дальнейшем обратном движе­нии поршня к ВМТ. При этом давление и температура газа повы­шаются. Процесс 6—1 (впуск) начинается в точке 6, когда открывается впускной клапан.

На рис. 85 показаны индикаторные диаграммы реального детандера среднего давления.

а — диаграмма давлений; б — диаграмма температур



infopedia.su

Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве. Экологические проблемы, связанные с их использованием - ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ - УРОКИ ФИЗИКИ В 10 КЛАССЕ. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА - конспекты уроков - План урока - Конспект урока - Планы уроков - разработки уроков по физике

ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ*

 

Урок № 6

Тема. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве. Экологические проблемы, связанные с их использованием

 

Цель: углубить знания учащихся о физические принципы работы тепловых двигателей,их хозяйственное применение, ознакомить учащихся с достижениями науки и техники в деле совершенствования тепловых двигателей; развивать коммуникативные компетенции, умение анализировать, делать выводы; формировать сознательное отношение к охране окружающей среды, воспитывать заинтересованность учеников физикой, стимулировать творческую активность учащихся.

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Форма проведения: урок-семинар.

Оборудование: карточки с надписями: историки, экологи, портреты физиков.

ХОД УРОКА

I. Вступительное слово учителя

- Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы достаточного количества энергии и были бы лишены почти всех видов транспорта. Поэтому обобщим знания о основные принципы работы тепловых машин, выясним их влияние на окружающую среду.

Прошлого урока вы получили перечень вопросов, над которыми работали самостоятельно. Сегодня каждый из вас может присоединиться к любой группе (механики, экологи, историки) и выразить свое мнение по определенной проблеме.

Давайте вспомним, где и когда появились первые тепловые машины.

 

II. Выступления групп

Историк. в 1696 году английский инженер Томас Севери (1650-1715) изобрел паровой насос для подъема воды. Он применялся для откачки воды в оловянных шахтах. Его работа была основана на охлаждении разогретого пара, что, сжимаясь, создавала вакуум, который втягивал в трубу воду из шахты.

1707 года насос Севери был установлен в Летнем саду в Петербурге. Английский механик Томас Ньюкомен (1663-1729) создал 1705 году паровую машину для откачки воды из шахт. 1712 года, использовав идеи Папена и Севери, Ньюкомен построил машину, которая применялась на шахтах Англии до середины XVIII в.

Первые практически действующие универсальные машины были созданы русским изобретателем И. Ползуновим (1766 г.) и англичанином Д. Уаттом (1774 г.)

Паровая машина Ползунова имела высоту 11м, объем котла 7 м3, высоту цилиндров 2,8 м, мощность 29 кВт. Эта машина долгое время работала на одном из горно-добывающих заводов России.

Историк. в 1765 году Дж. Уатт сконструировал, а позже усовершенствовал паровой двигатель принципиально нового типа. Его машина могла не только откачивать воду, но и предоставлять движения станкам, кораблям и экипажам. До 1784 года создание универсального парового двигателя было фактически закончено, и он стал основным средством получения энергии в промышленном производстве. В течение 1769-1770 годов французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо (1725-1804) сконструировал паровая повозка - предок автомобиля. Он до сих пор хранится в Музее искусств и ремесел в Париже.

Американец Роберт Фултон (1765-1815) провел в 1807 году построенный им колесный пароход «Клермонт» по реке Гудзон. 25 июля 1814 года локомотив английского изобретателя Джорджа Стефенсона (1781-1848) сквозняк по узкоколейке 30 т груза в 8 вагонах со скоростью 6,4 км/ч. в 1823 году Стефенсон основал первый паровозостроительный завод. 1825 года начала действовать первая железная дорога от Стоктона до Дарлингтона, а в 1830 году - железнодорожная линия общественного пользования между промышленными центрами Ливерпулем и Манчестером. Джеймс Несміт (1808-1890) создал в 1839 году чрезвычайно мощный паровой молот, что сделал настоящий переворот в металлургическом производстве. Он же разработал несколько новых металлообрабатывающих станков.

Так начался расцвет индустрии и железных дорог - сначала в Великобритании, а затем в других странах мира.

Учитель. Давайте вспомним принцип работы тепловой машины.

Механик. Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия превращается в механическую энергию.

Есть несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Во всех этих двигателях энергия топлива сначала превращается в энергию газа (пара). Расширяясь, газ (пар) выполняет работу и при этом охлаждается, часть его внутренней энергии превращается в механическую. Следовательно, тепловая машина имеет нагреватель, рабочее тело и холодильник. Это было установлено в 1824 г. французским ученым Сади Карно. Принцип действия такой машины можно изобразить схемой (рис. 1).

 

 

Рис. 1

 

Кроме того, Карно установил, что двигатель должен работать по замкнутому циклу и самым выгодным является цикл, состоящий из двух изотермических и двух адіабатичних процессов. Он получил название цикла Карно и его можно изобразить графически (рис. 2).

 

 

Рис. 2

 

Из графика видно, что рабочее тело совершает полезную работу, которая численно равна площади, описанной циклом, т.е. площади 1 - 2 - 3 - 4 - 1.

Закон сохранения и превращения энергии для цикла Карно заключается в том, что энергия, полученная рабочим телом от окружающей среды, равна энергии, переданной им окружающей среде. Работу тепловые двигатели выполняют благодаря разности давлений газа на поверхностях поршней или лопаток турбины. Эта разность давлений создается с помощью разницы температур. Таков принцип работы тепловых двигателей.

Механик. Одним из самых распространенных видов тепловой машины является двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который сейчас используется в различных транспортных средствах. Вспомним строение такого двигателя: основным элементом является цилиндр с поршнем, внутри которого сгорает топливо.

 

 

Рис. 3

 

Цилиндр имеет два клапана - впускной и выпускной. Кроме того, работа двигателя обеспечивается наличием свечи, шатунного механизма и коленчатого вала, соединенного с колесами автомобиля. Работает двигатель в четыре такта (рис. 3): И такт - впуск горючей смеси; II такт - сжатие, в конце его топливо воспламеняется искрой от свечи; III такт - рабочий ход, во время этого такта газы, образующиеся от сгорания топлива, выполняют работу, толкая поршень вниз; IV такт - выпуск, когда отработаны и охлажденные газы выходят наружу. График замкнутого цикла, который характеризует изменения состояния газа во время работы этого двигателя, изображен на рис. 4.

 

 

Рис. 4

 

Полезная работа за один цикл примерно равен площади фигуры 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 2. Распространение таких двигателей обусловлено тем, что они имеют малую массу, компактны, отличаются сравнительно высоким КПД (теоретически до 80 %, а практически - только 30 %). Недостатками является то, что они работают на дорогом топливе, сложные по конструкции, имеют очень большую скорость вращения вала двигателя, их выхлопные газы загрязняют атмосферу.

Эколог. Для повышения эффективности сгорания в двигателях бензина (увеличения его октанового числа) в него добавляют различные вещества, преимущественно этиловую жидкость, в состав которой входит свинец тетраетил, что играет роль антидетонатора (около 70 % соединений свинца выбрасывается в воздух, когда работают двигатели). Наличие в крови даже незначительного количества свинца приводит к тяжелым заболеваниям, снижение интеллекта, перевозбуждение, развития агрессивности, невнимательности, глухоты, бесплодия, задержки роста, нарушения вестибулярного аппарата и т.д.

Еще одной проблемой являются выбросы карбон (II) оксида. Можно представить объем ущерба от СО, если только один автомобиль за сутки выбрасывает в воздух около 3,65 кг карбон (II) оксида (парк автомобилей превышает 500 млн, а плотность потоков машин, например, на автомагистралях Киева достигает 50-100 тыс. автомобилей в сутки с выбросом ежечасно 1800-9000 кг СО в воздух!).

Токсичность СО для человека заключается в том, что, попадая в кровь, он лишает эритроциты (красные кровяные тельца) способности транспортировать кислород, вследствие чего наступает кислородное голодание, удушье, головокружение и даже смерть. Кроме того, ДВС вносят свою долю и в тепловое загрязнение атмосферы, температура воздуха в городе, где есть большое количество автомобилей, всегда на 3-5 °С выше от температуры за городом.

Историк. В 1896-1897 гг. немецким инженером Г. Дизелем был предложен двигатель, который имел высокий КПД, чем был в предыдущих. В 1899 г. дизельный двигатель был приспособлен к работе на тяжелом жидком топливе, что повлекло его дальнейшее широкое использование.

Учитель. Какие различия между дизельным и карбюраторным ДВС?

Механик. Дизельные двигатели не уступают по распространению карбюраторным двигателям. Строение их почти одинакова: цилиндр, поршень, впускной и выпускной клапаны, шатун, коленчатый вал, маховик и отсутствует свеча.

Это связано с тем, что топливо загорается не от искры, а от высокой температуры, которая создается над поршнем вследствие резкого сжатия воздуха. В это раскаленный воздух впрыскивается топливо, и оно сгорает, образуя рабочую смесь. Этот двигатель является чотиритактовим, диаграмма его работы изображена на рис. 5.

 

 

Рис. 5

 

Полезная работа двигателя равна площади фигуры 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 2. Такие двигатели работают на дешевых сортах топлива, их КПД составляет около 40 %. Основным недостатком является то, что их работа очень связана с температурой окружающей среды (при низких температурах они не могут работать).

Эколог. Значительный прогресс в дизелебудуванні сделал эти двигатели «чище», чем бензиновые; их уже успешно используют на легковых автомобилях.

В выхлопных газах дизелей почти не содержится ядовитого карбон оксида, так как дизельное топливо не содержит свинец тетраетилу. То есть дизели загрязняют окружающую среду гораздо меньше, чем карбюраторные двигатели.

Историк. Следующими тепловыми двигателями, которые мы рассмотрим, будут паровые и газовые турбины. Поскольку такие машины используют в основном на электростанциях (тепловых и атомных), то время их внедрения в технику следует считать вторую половину 30-х годов XX ст., хотя первые небольшие проекты таких агрегатов предпринимались еще в 80-е годы XIX в. Конструктором первой промышленной газовой турбины следует считать В. М. Маховского.

В 1883 году шведский инженер Г. Дач предложил первую конструкцию одноступеневої паровой турбины, а в 1884-1885 гг. англичанин Ч. Парсон сконструировал первую многоступенчатую турбину. Ч. Парсон в 1899 г. использовал ее на ГЭС в Эльберфельде (Германия).

Механик. В основу действия турбин возложена вращения колеса с лопастями под давлением водяного пара или газа. Поэтому главной рабочей частью является ротор турбины - закрепленный на валу диск с лопатками по его ободу. Пара от парового котла направляется специальными каналами (соплами) на лопасти ротора. В соплах пар расширяется, давление его падает, но возрастает скорость истечения, т.е. внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию струмени.

Паровые турбины бывают двух типов: турбины активного действия, вращения роторов которых происходит в результате удара струмини в лопасти и турбины реактивного действия, в которых лопасти размещены так, что пара, вырываясь из щели между ними, создает реактивную тягу. К преимуществам паровой турбины следует отнести быстроходность, значительную мощность и большую удельную мощность. КПД паровых турбин достигает 25 %. Его можно повысить, если турбина имеет несколько степеней давления, состоящие из сопел и рабочих лопаток, которые чередуются. Скорость пара в такой турбине уменьшается на рабочей лопасти, а затем (после прохождения через сопло) вновь увеличивается вследствие уменьшения давления. Таким образом, от степени к степени давление пара последовательно уменьшается, и она многократно выполняет работу. В современных турбинах количество ступеней достигает 30.

Недостатком турбин является инерционность, невозможность регулирования скорости вращения, отсутствие обратного хода.

Эколог. Применение паровых турбин на электростанциях требует отвода больших площадей под пруды, в которых охлаждается отработанный пар. С увеличением мощностей электростанций резко возрастает потребность в воде, кроме того, в результате охлаждения пара большое количество теплоты выделяется в окружающую среду, что приводит, опять же, к тепловому возбуждению и повышению температуры Земли.

Историк. К тепловым машинам относятся реактивные двигатели. Теория таких двигателей воспроизведена в трудах Е. К. Циолковского, которые написаны в начале XX ст., а внедрение их связано с именем другого украинского изобретателя - С. П. Королева. В частности, под его руководством были созданы первые реактивные двигатели, применявшиеся на самолетах (1942), а позже (1957) был запущен первый космический спутник и первый пилотируемый космический корабль (1961). Какой же принцип действия реактивных двигателей?

Механик. Тепловые двигатели, которые используют реактивную тягу утечка газов, называют реактивными. Принцип их действия заключается в том, что топливо, сгорая, превращается в газ, который с большой скоростью вытекает из сопел двигателя, заставляя двигаться летательный аппарат в противоположном направлении. Рассмотрим несколько типов таких двигателей.

Одним из простейших по конструкции является прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Это труба, в которую встречный поток нагнетает воздух, а жидкое топливо впрыскивается в нее и поджигается. Раскаленные газы вылетают из трубы с большой скоростью, придавая ей реактивной тяги. Недостатком этого двигателя является то, что для создания тяги он должен двигаться относительно воздуха, то есть самостоятельно он взлететь не может. Наибольшая скорость составляет 6000 - 7000 км/ч.

Если в реактивном двигателе есть турбина и компрессор, то такой двигатель называют турбокомпресорним. Во время работы такого двигателя воздух через заборник попадает в компрессор, где сжимается и подается в камеру сгорания, куда впрыскивается топливо. Здесь оно поджигается, продукты сгорания проходят через турбину, которая вращает компрессор, и вытекают через сопло, создавая реактивную тягу.

В зависимости от распределения мощностей эти двигатели делятся на турбореактивные и турбовинтовые. Первые большую часть мощности затрачивают на реактивную тягу, а вторые - на вращения газовой турбины.

Преимуществами этих двигателей является то, что они имеют большую мощность, которая обеспечивает большие скорости, необходимые для поднятия в космос. Недостатки - большие габариты, малый КПД, а также вред, который они наносят окружающей среде.

Эколог. Поскольку в реактивных двигателях также сгорает топливо, то они, как и все тепловые двигатели, загрязняют окружающую среду вредными веществами, которые выделяются во время сгорания. Это диоксид углерода (СO2), угарный газ (СО), сернистые соединения, азот оксиды и другие. Если во время работы автомобильных двигателей массы этих веществ составляли килограммы, то теперь - это тонны и центнера. Кроме того, высотные полеты самолетов, запуски космических ракет, полеты военных баллистических ракет негативно влияют на озоновый слой атмосферы, разрушая его. Подсчитано, что сто запусков подряд космического челнока «Спейс-Шаттл» могли бы почти полностью разрушить защитный озоновый слой атмосферы Земли, Учитель. Какими же должны быть двигатели будущего? Механик. Большинство специалистов считает, что это должны быть водородные двигатели, то есть такие, в которых водород вступать в реакцию с кислородом, в результате чего будет образовываться вода. Разработки, которые ведутся в этом направлении, дают много различных конструкций подобных двигателей: от таких, где баки заправляются соответствующими газами, к машинам, где топливом является сахарный сироп. А еще есть конструкции, где топливом является масло, спирт и даже биологические отходы. Но пока что все эти двигатели существуют только в виде экспериментальных образцов, которым еще далеко до внедрения в промышленное производство. Однако даже эти разработки дают надежду на то, что в будущем мы получим экологически гораздо более «чистые» машины, чем современные. И хотя создать тепловую машину, которая совсем не загрязнял бы окружающую среду, нам еще не удается, но стремиться к этому мы будем.

 

III. Домашнее задание

Выполнить домашнюю контрольную работу

Вариант 1

1. Давление газа под поршнем составляет 490 кПа. Какую работу выполняет газ, если его при постоянном давлении нагревают до температуры, вдвое большей от начальной? Начальный объем газа 10 л.

2. Пар поступает в турбину при температуре 500 °С, а выходит при температуре 30 °С. Считая турбину идеальной тепловой машиной, вычислите ее КПД.

3. Или остынет воздух в комнате, если держать открытой дверцу включенного в сеть холодильника?

Вариант 2

1. На сколько изменяется внутренняя энергия 200г гелия при увеличении температуры на 20 К?

2. Температура нагревателя идеальной машины 117 °С, а холодильника 27 °С. Количество теплоты, что ее получает машина от нагревателя за 1 с, равно 60 кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты которую забирает холодильник за 1 с, и мощность машины.

3. Когда КПД теплового двигателя выше: в холод или жару?

 

Приложение 1

 

 

Паровая машина И. Ползунова

 

 

Джеймс Уатт усовершенствовал паровой насос Ньюкомена, повысив эффективность его работы. Его паровые машины, изготовленные 1775 года, работали на многих заводах Великобритании

 

Приложение 2

 

Основные характеристики карбюраторного и дизельного двигателей

 

Некоторые данные о двигателе

Карбюраторный двигатель

Дизельный двигатель

Рабочее тело

Продукты сгорания бензина

Продукты сгорания дизельного топлива

Топливо

Бензин

Дизельное топливо

Давление в цилиндре

6·105 Па

1,5·106-3,5·106 Па

Температура сжатого воздуха

360-400 °С

500-700 °С

Температура продуктов сгорания

1800 °С

1900 °С

КПД

20-25 % (до 35 %)

30-38 % (до 45%)

Использование

В легких мобильных машинах сравнительно небольшой мощности (легковые автомобили, мотоциклы и т.д.)

В грузовых автомобилях большой мощности, тракторах,тягачах, тепловозах, на стационарных установках ТЭС

История создания

Впервые запатентован в 1860 г. французом Ленуаром; в 1878 г. был построен двигатель с КПД = 2 % (немецкий изобретатель Отто и инженер Ланген)

Созданный в 1893 г. немецким инженером Р. Дизелем

 

Приложение 3

 

 

Схема устройства реактивного двигателя

na-uroke.in.ua

Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Холодильник. Роль тепловых двигателей в развитии энергетики. Тепловые машины.

Класс: 8

Тема: Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Холодильник. Роль тепловых двигателей в развитии энергетики. Тепловые машины.

Цель: рассмотреть устройство и принцип действия тепловых двигателей, ДВС и паровой турбины, показать области их применения, выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации; ввести определение КПД тепловых двигателей и научить решать задачи на изучаемый учебный материал.

Тип: объяснение нового материала.

Вид: традиционный.

                                                                        Ход урока:

1. Орг. момент.

2. Объяснение нового материала (лекция.)

Тепловыми машинами(тепловыми двигателями) называют устройства, с помощью которых часть внутренней энергии системы можно превратить в механическую энергию и за счет нее совершить работу. Тепловой двигатель – устройство, превращающее внутреннею энергию топлива в механическую. Рассмотрим устройство и принцип работы теплового двигателя. Работа любого теплового двигателя циклична.

ДВС четырехтактные двигатели.

1 такт: впуск    2 такт: сжатие      3 такт: рабочий ход              4 такт: выпуск.

Из всех способов наибольшее применение получило охлаждение с помощью холодильных машин (машинное охлаждение), при котором используется принцип кипящих жидких газов. Работа холодильной машины полностью автоматизирована, что обеспечивает удобство в эксплуатации, безопасность работы обслуживающего персонала, возможность соблюдения требуемого температурного режима для различных видов продуктов, а также режима экономии. Холодильная машина - «это кольцевая герметически замкнутая система, по которой циркулирует одно и то же количество рабочего вещества, называемого холодильным агентом.

В торговом машиностроении применяются холодильные машины двух видов: компрессионная и абсорбционная, в которых используются различные способы обеспечения циркуляции хладагента. В компрессионной холодильной машине для циркуляции хладагента затрачивается механическая энергия, а в абсорбционной - тепловая. Наибольшее распространение получила компрессионная холодильная машина», в которой основным рабочим узлом является компрессор.

 Схема компрессионной холодильной машины: 1 - компрессор; 2 - всасывающий клапан; 3 - нагнетающий воздух клапан;

4 - поршень; 5 - цилиндр; б - электропривод; 7 - электровентилятор;

8 - конденсатор; 9 - ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 - датчик;

12 - испаритель

Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней энергии в механическую вводится КПД.

η = Ап / Аз .100%   

η = Еп / Q1

η = Ап/Q1.100%

КПД теплового двигателя – это физическая величина, показывающая какая часть энергии, полученной от нагревателя, превращается в полезную работу.

Другая часть энергии уходит в виде тепла, количество которого Q2, в холодильник (в окружающую среду).Полезная работа равна разности количества теплоты, полученного от нагревателя и количества теплоты Q1, отданного холодильнику Q2.  

 Ап = Q2 – Q1         Формула      η = Ап / Q1 .100%  преобразуется в другую формулу:

η = (Q1 – Q2)/Q1.100%

КПД замкнутого цикла

Q1 – количество теплоты полученное от нагревания Q1>Q2

Q2 - количество теплоты отданное холодильнику Q 2<Q 1

A’ = Q 1- |Q 2| - работа совершаемая двигателем за цикл η < 1

Цикл C. Карно

 T1 – температура нагревателя          Т2 – температура холодильника

3.Закрепление темы урока.

Решение задач :а) из сборника  (№363,364,365)

б) по вариантам.

 В – 1.

В топке паровоза сожгли 10 кг сухих дров с удельной теплотой сгорания 1.107Дж/кг, при этом была совершена полезная работа 8 МДж. Определить КПД паровоза.

В – 2.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля совершил полезную работу     92 МДж. При этом он израсходовал 5 кг бензина с удельной теплотой сгорания 46.106 Дж/кг. Определить КПД двигателя автомобиля.

Вопросы для закрепления:

1.     Какую физическую величину, изученную в 7 классе, мы вспомнили сегодня?

2.     Что такое КПД?

3.     Какие превращения энергии происходят в тепловых двигателях?

4.     Вся ли энергия, выделившаяся при сгорании топлива, переходит в механическую энергию?

5.     Что показывает КПД тепловых двигателей?

6.     Может ли КПД тепловых двигателей быть равным 100%?

Итог урока.

Рефлексия.

1.     Что заинтересовало вас сегодня на уроке?

2.     Что вызвало трудности?

3.     Удалось ли нам их преодолеть?

4.     Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?

Домашнее задание: & 22-26 ОК учить, упр13(4,5).

Просмотр содержимого документа «Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Холодильник. Роль тепловых двигателей в развитии энергетики. Тепловые машины.»

Класс: 8

Тема: Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Холодильник. Роль тепловых двигателей в развитии энергетики. Тепловые машины.

Цель: рассмотреть устройство и принцип действия тепловых двигателей, ДВС и паровой турбины, показать области их применения, выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации; ввести определение КПД тепловых двигателей и научить решать задачи на изучаемый учебный материал.

Тип: объяснение нового материала.

Вид: традиционный.

Ход урока:

1. Орг. момент.

2. Объяснение нового материала (лекция.)

Тепловыми машинами(тепловыми двигателями) называют устройства, с помощью которых часть внутренней энергии системы можно превратить в механическую энергию и за счет нее совершить работу. Тепловой двигатель – устройство, превращающее внутреннею энергию топлива в механическую. Рассмотрим устройство и принцип работы теплового двигателя. Работа любого теплового двигателя циклична.

ДВС четырехтактные двигатели.

1 такт: впуск 2 такт: сжатие 3 такт: рабочий ход 4 такт: выпуск.

Из всех способов наибольшее применение получило охлаждение с помощью холодильных машин (машинное охлаждение), при котором используется принцип кипящих жидких газов. Работа холодильной машины полностью автоматизирована, что обеспечивает удобство в эксплуатации, безопасность работы обслуживающего персонала, возможность соблюдения требуемого температурного режима для различных видов продуктов, а также режима экономии. Холодильная машина - «это кольцевая герметически замкнутая система, по которой циркулирует одно и то же количество рабочего вещества, называемого холодильным агентом.

В торговом машиностроении применяются холодильные машины двух видов: компрессионная и абсорбционная, в которых используются различные способы обеспечения циркуляции хладагента. В компрессионной холодильной машине для циркуляции хладагента затрачивается механическая энергия, а в абсорбционной - тепловая. Наибольшее распространение получила компрессионная холодильная машина» , в которой основным рабочим узлом является компрессор .

 Схема компрессионной холодильной машины: 1 - компрессор; 2 - всасывающий клапан; 3 - нагнетающий воздух клапан;

4 - поршень; 5 - цилиндр; б - электропривод; 7 - электровентилятор;

8 - конденсатор; 9 - ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 - датчик;

12 - испаритель

Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней энергии в механическую вводится КПД.

η = Ап / Аз .100%  

η = Еп / Q1

η = Ап/Q1.100%

КПД теплового двигателя – это физическая величина, показывающая какая часть энергии, полученной от нагревателя, превращается в полезную работу.

Другая часть энергии уходит в виде тепла, количество которого Q2, в холодильник (в окружающую среду).Полезная работа равна разности количества теплоты, полученного от нагревателя и количества теплоты Q1, отданного холодильнику Q2.  

 Ап = Q2 – Q1  Формула      η = Ап / Q1 .100%  преобразуется в другую формулу:

η = (Q1 – Q2)/Q1.100%

КПД замкнутого цикла

     

Q1 – количество теплоты полученное от нагревания Q1Q2

Q2 - количество теплоты отданное холодильнику Q 21

A’ = Q 1- |Q 2| - работа совершаемая двигателем за цикл η

Цикл C. Карно

 T1 – температура нагревателя Т2 – температура холодильника

3.Закрепление темы урока.

Решение задач :а) из сборника (№363,364,365)

б) по вариантам.

В – 1.

В топке паровоза сожгли 10 кг сухих дров с удельной теплотой сгорания 1.107Дж/кг, при этом была совершена полезная работа 8 МДж. Определить КПД паровоза.

В – 2.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля совершил полезную работу     92 МДж. При этом он израсходовал 5 кг бензина с удельной теплотой сгорания 46.106 Дж/кг. Определить КПД двигателя автомобиля.

Вопросы для закрепления:

  1. Какую физическую величину, изученную в 7 классе, мы вспомнили сегодня?

  2. Что такое КПД?

  3. Какие превращения энергии происходят в тепловых двигателях?

  4. Вся ли энергия, выделившаяся при сгорании топлива, переходит в механическую энергию?

  5. Что показывает КПД тепловых двигателей?

  6. Может ли КПД тепловых двигателей быть равным 100%?

Итог урока.

Рефлексия.

  1. Что заинтересовало вас сегодня на уроке?

  2. Что вызвало трудности?

  3. Удалось ли нам их преодолеть?

  4. Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?

Домашнее задание: & 22-26 ОК учить , упр13(4,5).

kopilkaurokov.ru

Презентация Тепловые двигатели. К.П.Д. теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве

Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.Текстовое содержимое слайдов презентации:Тепловые двигатели. К.П.Д. теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве Тепловой машиной называется устройство,в котором внутренняя энергия превращается в механическую. Примеры тепловых машин: Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) а) карбюраторный двигатель б) дизельный двигатель в) реактивный двигательПаровые и газовые турбины. Что такое тепловая машина? Первые тепловые двигатели Кто и когда изобрёл?Деви Папин – английский физик, один из изобретателей парового двигателя.1680г. –Изобрёл паровой котёл1681г. – Снабдил его предохранительным клапаном1690г. – Первым использовал пар для поднятия поршня и описал замкнутый термодинамический цикл парового двигателя.1707г. – Представил описание своего двигателя Кто и когда построил? Конец 18 века – построены первые паровые машины.1774 год – английским изобретателем Джеймсом Уаттом построена первая универсальная паровая машина.С 1775 по 1785 г. – фирмой Уатта построено 56 паровых машин.С 1785 по 1795г. – той же фирмой поставлено уже 144 такие машины. Первый паровой автомобиль 1770г.Жан Кюньо – французский инженер, построил первую самодвижущуюся тележку, предназначенную для передвижения артиллерийских орудий «Младший брат» - паровоз 1803г. –Английский изобретатель Ричард Тревитик сконструировал первый паровоз.Через 5 лет Тревитик построил новый паровоз.он развивал скорость до 30 км/ч1816г. – Не имея поддержки, Тревитик разорился и уехал в Южную Америку Решающая роль 1781-1848г. – Английский конструктор и изобретатель Джордж Стефенсон 1814г. –Начал заниматься строительством паровозов.1823г. – Основал первый в мире паровозостроительный завод1829г. – На соревновании лучших локомотивов первое место занял паровоз Стефенсона «Ракета». Его мощность составляла 13 л.с., а скорость 47 км/ч. Двигатель внутреннего сгорания 1860г. –Французским механиком Ленуаром был изобретён двигатель внутреннего сгорания1878г. – Немецким изобретателем Отто сконструирован четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания.1825г. –Немецким изобретателем Даймлером был создан бензиновый двигатель внутреннего сгоранияПримерно в то же время Бензиновый двигатель был разработан Костовичем в России. Двигатели Дизеля 1896г. – Немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. Это наиболее экономичные тепловые двигатели 1)работают на дешёвых видах топлива 2) имеют КПД 31-44%29 сентября 1913г.Сел на пароход, отправлявшийся в Лондон. Наутро его в каюте не нашли. Считается, что он покончил с собой, бросившись ночью в воды Ла-Манша. Тепловые машины могут быть устроеныразличным образом, но в любой тепловоймашине должно быть рабочее вещество,или тело, которое в рабочей части машины совершает механическую работу, нагреватель,где рабочее вещество получает энергию ихолодильник отбирающий у рабочего телатепло. Рабочим веществом может быть водяной пар или газ. Рабочеетело Q1 Q2 Нагреватель Т1 Холодильник Т2 Основные части тепловой машины. A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 КПД теплового двигателя (машины) Коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) называется отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя: Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах. Невозможность превращения всего количества теплоты, полученного от нагревателя, в механическую работу является пла

weburok.com

КПД. Роль тепловых двигателей в развитие техники

Открытый урок

Тема: Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Роль тепловых двигателей в развитии техники. Экологические проблемы использования тепловых машин и охрана окружающей среды

Цели урока:

Образовательные:

  • вести понятие КПД;

  • учить выводить формулу нахождения КПД;

  • формировать готовность учащихся к применению этих знаний и умений в жизненных ситуациях.

Развивающие:

  • развить способности применять полученные знания на практике ;

  • продолжить формирование приемов мыслительной деятельности -анализа, синтеза, сравнения.

Воспитательные:

• воспитывать познавательную творческую деятельность учащихся,любовь к окружающей среде, инициативность.

Тип урока: Комбинированный

Вид урока: усвоение новых знаний

Оборудование урока: интерактивная доска, плакат, электронный учебник «Физика 8 класс».

План урока:

I. Организационный момент.

II. Проверка домашнего задания:

  1. Игра «Верю - не верю».

  2. Выводы.

III.Объяснение новой темы:1 .Мозговой штурм.2. Объяснение учителя.

  1. Опережающее задание

  2. Выводы.

  1. Закрепление новой темы:

1.Решение задач

2.Выводы.

  1. Подведение итогов. Комментирование оценок.

  1. Вопросно - ответная беседа.

  2. Комментирование оценок

3. Выводы.

VI. Домашнее задани.

Ход урока:

I. Организационный момент.

Учащиеся делятся на три команды: 1.Команда «Экологи». 2.Команда «Медики». 3. Команда «Конструкторы».

II. Проверка домашнего задания:

Играем в игру «Верю - не верю», у вас на партах лежат зеленые и красные значки, если вы считаете что утверждение правильное, то вы поднимаете зеленый значок если же утверждение не правильное, то вы поднимаете красный значок.

  1. «Вечный» двигатель второго рода возможен. (Не верное утверждение).

  2. U,A,Q единицы измерения этих величин (Дж). (Верное утверждение).

  3. Q=U+A- первый закон термодинамики. (Верное утверждение).

  4. Тепловыми машинами называют устройства, с помощью которых часть внутренней энергии системы можно превратить в кинетическую энергию. (Не верное утверждение).

  5. Работу газа при изобарном процессе можно найти : А = р(V2 - Vх) (Верное утверждение).

  6. Процесс, в котором отсутствует теплообмен, называют адиабатным. (Верное утверждение).

  7. При изохорном процессе Т = сопst. (Не верное утверждение).

  8. Упрошенная модель тепловой машины состоит из двух цилиндров, заполненных воздухом. (Не верное утверждение)

  9. Цикл двигателя состоит из следующих четырех процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска. (Верное утверждение)

10. Турбина - это тип теплового двигателя в котором пар или нагретый довысокой температуры газ вращает вал без помощи поршня. (Верноеутверждение)

III.Объяснение новой темы:

1.Мозговой штурм:

Давайте с вами вспомним принцип действия тепловых машин:

А) Кто создал первую модель теплового двигателя?

Б) Какое устройство называют тепловым двигателем?

В) Какие виды тепловых двигателей вы знаете? Из каких частей состоит тепловая машина?

С) Как взаимодействуют эти части?

Ответ учащихся: то есть рабочее тело, получая некоторое количество

теплоты Q1 от нагревателя, часть этого количества теплоты Q2 отдает

холодильнику.

2. Объяснение материала:

Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению

внутренней энергии в механическую вводится коэффициент полезного

действия . А какой буквой мы обозначаем к.п.д? Единицы измерения кпд?

Правильно это мы с вами знаем из курса физики 7 класса.

КПД ( ) машины равен отношению совершенной работы к количеству

теплоты, полученной от нагревателя:

Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику то

Максимальный КПД машин равен:

3 Опережающее задание:

А сейчас давайте поговорим о значении тепловых двигателей в жизни

человека.

Выступают по очереди команды.

Первой выступит команда конструкторов на тему «Роль тепловых двиштелеи

в развитии техники».

Второй выступает команда медиков на тему «проблемы использования

тепловых машин»

Попробуем вместе с вами обозначить основные направления борьбы с

отрицательными последствиями применения тепловых двигателей:

  • Добиваться полного сгорания топлива.

  • Повысить эффективность сооружений, препятствующих выбросу в

  • атмосферу отходов.

  • Электромобили.

  • Горючее из безвредных веществ.

  • Замкнутый цикл водоснабжения электростанций.

  • Экономное расходование электроэнергии.

IV. Закрепление новой темы

1.Решение задач:

Командам предлагают, решить по одной задачи каждая команда выходит, к

доске.

1.Оцените максимальное значение КПД которое может иметь тепловая

машина с температурой нагревателя 727° С и температурой холодильника

27° С.

2.Какой должна быть температура нагревателя идеальной тепловой машины

с КПД 80%, если температура холодильника 27° С?

3. Найдите КПД тепловой машины если количество теплоты переданное

нагревателем рабочему телу составляет 3 -107 Дж, а количество теплоты

отданное холодильником холодильника 1,5 -107 Дж.

2.Выводы.

V.Подведение итогов. Комментирование оценок.

1.Вопросно – ответная беседа.

  1. Что такое КПД?

  2. Единицы измерения КПД тепловой машины?

  3. В каком случае КПД тепловой машины будет наибольшим?

  4. Почему КПД двигателя не может равняться 100%? 5.Роль тепловых двигателей?

б.Экологические проблемы использования тепловых двигателей?

2.Комментирование оценок

VI. Домашнее задание: § 26.

Подготовить доклад – презентацию по группам.

  • Использование солнечной энергии

  • Использование энергии ветра

  • Приливные электростанции

  • Атомная энергетика(экология )

  • Электромобили

videouroki.net

Тепловые двигатели и их роль в жизни человека

Тепловые двигатели и их роль в жизни человека

Содержание 1) 2) 3) 4) 5) 6) Введение Понятие теплового двигателя История развития тепловых двигателей Применение тепловых двигателей Их роль в жизни человека Советы по уменьшению загрязнения окружающей среды 7) Вывод

Ø Ещё в давние времена люди старались использовать энергию топлива для превращения её в механическую. Ø В XVII в. был изобретён тепловой двигатель, который в последующие годы был усовершенствован, но идея осталась той же. Во всех двигателях энергия топлива переходит сначала в энергию газа или пара, а газ (пар) расширяясь, совершает работу и охлаждается, а часть его внутренней энергии при этом превращается в механическую энергию. Ø К сожалению, коэффициент полезного действия не высок.

Понятие теплового двигателя Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

История развития тепловых двигателей

Паровая машина И. И. Ползунова 1) 2) 3) Первую паровую машину непрерывного действия сконструировал русский изобретатель Иванович Ползунов (1728— 1766) в 1763 г. Ползунов работал в это время механиком на алтайских горнорудных и металлургических заводах. Испытания паровой машины Ползунова показали, что она пригодна для практических целей и может приводить в действие насосы, станки и пр. Однако ее применение затянулось. Использование машины на заводе началось уже после смерти самого Ползунова и длилось недолго. Незначительная поломка вывела машину из строя. Поломка не была исправлена, и о машине и ее изобретателе забыли. Только в наше время в результате работы отечественных историков науки и техники стала известна заслуга русского мастера Ползунова и истории создания паровой машины.

Огненная машина Сэйвери ü Первая попытка поставить пар на службу человеку была предпринята в Англии в 1698 году: машина Сэйвери предназначалась для осушения шахт и перекачивания воды. Сам изобретатель назвал ее "огневой машиной" и широко разрекламировал как "друга шахтеров". Для получения пара, приводившего машину в действие, требовался огонь, но изобретение Сэйвери еще не было двигателем в полном смысле этого слова, поскольку кроме нескольких клапанов, открывавшихся и закрывавшихся вручную, в нем не имелось подвижных частей.

Машина Ньюкомена Ø Ø Более практичной, чем машина Севери, оказалась конструкция английского изобретателя Томаса Ньюкомена, кузнеца по профессии. Он приступил к постройке своей машины в 1705 -1706 гг. в сотрудничестве со стеклоделом Джоном Коули. Несмотря на продолжительную службу машины Ньюкомена, ее применение никакого промышленного переворота не совершило. Ее введение не решало вопроса полностью машина не была универсальной. Об этих машинах не без основания говорили, что для их изготовления нужен железный рудник (конструкция оставалась громоздкой), а для обслуживания - угольная копь.

Машина Денни Папена v. Первая удачная паровая машина с поршнем была построена французом Денни Папеном, чье имя чаще ассоциируется с изобретением автоклава, который имеется сегодня практически в каждом доме в виде кастрюлискороварки.

üИнженер Геро создал первую паровую машину еще до 100 г. н. э. üПар вырывался из трубок, и машина вращалась

Ø Архимед изобрел пушку которая стреляла за счет энергии пара

• 1860 г. Француз Ленуар построил устройство, в котором горючее сгорало внутри самого устройства, а не снаружи как у паровых машин

• 1876 г. Немецкий изобретатель Отто создал двигатель внутреннего сгорания ДВС, который работал по четырехтактной системе

• 1886 г. Немецкий инженер Даймлер построил бензиновый двигатель, в котором использовал карбюратор

1879 г. Проект бензинового двигателя появился в России. Его создал капитан морского флота Костович Огнеслав Стефанович

• 1897 г. Немецкий инженер Дизель создал двигатель внутреннего сгорания. В последствии названный дизельным

1931 г. Начало истории создания реактивных двигателей • Глушко Валентин Петрович создатель электрореактивных двигателей

v. Французский инженер Кюньо построил первую самодвижущуюся тележку (лафет), для перевозки тяжелых орудий

1876 г. Первый автомобиль

Паровая турбина Тепловая машина 1781 г. Джеймса Уатта Двигатель внутреннего сгорания Газовая турбина

o Запасы внутренней энергии в океанах и земной коре можно практически считать неограниченными, но располагать запасами недостаточно o Необходимо за счет энергии уметь приводить в действия устройства, способные совершать работу o Такие устройства называют двигателями

Двигатели Механические Тепловые Электрические Реактивные Поршневые Турбинные Паровая машина Двигатель внутреннего сгорания

Применение тепловых двигателей

На водном транспорте

В сельском хозяйстве

В авиации

Тепловые двигатели играют положительную роль в жизни и развитии человечества

Кроме положительного эффе от использования тепловых двигателей проблема имеет другую сторону – загрязнен окружающей среды

Воздух Вредные вещества в отработанных газах, твердые частицы поднимаемые с пылью колесами автомашин Почва Отходы, загрязненные нефтепродуктами, сажевые частицы, образовавшиеся при стирании автошин на дорогах Вода Стоки с автомоек, гаражей, стоянок, АЗС, автодорог. Хлориды, используемые для борьбы с гололедом

a. 1 тонна бензина сгорая выделяет 500 -800 г. вредных веществ в виде выхлопных газов. Их доля увеличивается в десять раз когда двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости. b. При стирании автомобильных покрышек об асфальт атмосфера загрязняется резиновой пылью, которая опасна для здоровья человека. c. Автомобиль расходует большое количество кислорода. За неделю в среднем легковой автомобиль выжигает столько кислорода, сколько его четыре пассажира расходуют на дыхание в течение года.

Для уменьшения загрязнения окружающей среды делают следующее:

Сокращают количество вредных веществ выбрасываемых в атмосферу • Устанавливают на автомобили устройства, задерживающие часть вредных выбросов • Проводят частые техосмотры, т. к. от состояния двигателя зависит загрязнение атмосферы • Делают более доступным ремонт автомобилей

Использовать транспортные средства, которые потребляют меньше горючего

Увеличить количество электромобилей, автомобилей работающих на сжиженном газе

Озеленить города, т. к. растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород

üКаждый человек в ответе за состояние зеленой природы перед будущим. üЕсли не думать о последствиях своей деятельности можно нанести природе невосполнимый ущерб, а то и погубить ее, а значит и жизнь на Земле

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!!!!

present5.com