ТИП УРОКА: изучение нового материала.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ:
компьютер, мультимедийный проектор, экран, мультимедиа презентация.
МЕТОДЫ: словесные, наглядные, проблемно-поисковые.
ФОРМЫ РАБОТЫ: коллективная, индивидуальная, групповая.
ВИД РАБОТЫ: заполнение кластера, изучение новой темы по стратегии «Думай сам - в паре- поделись», самостоятельная работа с учебником.
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА:
I.Организационный момент. Организация групп. Объявление цели и задачи урока. Проверка домашнего задания. (Тренинг «Передай тепло »)
II.Изучение нового материала.
Высказывание.(учитель)
Ребята, прежде, чем мы перейдём к изучению нового материала, давайте вспомним ключевые термины, которые помогут нам определиться с темой сегодняшнего урока. А в этом нам поможет кроссворд, ключевое слово которого имеет непосредственное отношение к теме сегодняшнего урока. (деление на 3 группы по картинкам «Тепловых двигателей» . 1- группа «двигатель внутреннего сгорания», 2- группа «паровая и газовая турбины,», 3- группа «реактивный двигатель» . Образовалась 3 группы и ваша задача раскрыть каждых из видов.
Каждая группа выбирает своего капитана группы и следить за порядок, заполняет оценочный лист ученика.
Ф.И. ученика
Домашнее задание
Задача Уровень А (5-10)
Ответы на вопросы
Новая тема
Задача Уровень А (11,12,1,3,)
Уровень В (4,5,6)
СЛАЙД-1. Вопросы.
1.Один из способов изменения внутренней энергии тела (теплопередача ).
2.Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту (топливо ).
3.Кинетическая, потенциальная, внутренняя (энергия ).
4.Дерево даешь - съедает, от воды - умирает (огонь ).
5.От этой величины зависит скорость движения молекул (температура ).
6.Единица измерения мощности (Ватт ).
7.Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия (горение ).
8.Единица измерения энергии (Джоуль ).
9.Один из видов теплопередачи (излучение ).
Взаимопроверка (9-10-«5», 7-8-«4»,5-6-«3»)
СЛАЙД-2. Тема и цели урока. Изучение новой темы (использование материала учебника).
Тема сегодняшнего урока - «Тепловые двигатели»
Сегодня на уроке мы изучим: Заполнить кластер.
Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии, источниками которой являются различные виды топлива, ветер, солнце, приливы и отливы. Существуют различные виды машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой. Мы рассмотрим один из типов машин - тепловой двигатель.
Определение.
СЛАЙД-3 . Как же это происходит?
«Мозговая атака» Видеосюжет модель работы простейшего теплового двигателя.
Схема - классификация тепловых двигателей.
Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Во всех этих двигателях энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ, расширяясь, совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию.
Работа в группах «Думай сам - поделись в паре - расскажи» рассмотреть виды тепловых двигателей. 1- группа «двигатель внутреннего сгорания», 2- группа «паровая и газовая турбины,», 3- группа «реактивный двигатель», выступление каждой группы со своей презентацией.
Структура двигателя и формула КПД.
Т.е. тепловой двигатель состоит из нагревателя (устройства, где сгорает топливо), рабочего тела и холодильника. Газ или пар, который является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты (Q1). Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу (Ап ) за счет своей внутренней энергии. Часть энергии (Q2) передается холодильнику вместе с отработанным паром или выхлопными газами.
Большая часть энергии топлива не используется полезно, а теряется в окружающем пространстве.
ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Как называется величина, показывающая, какая часть энергии, выделяемой топливом, тепловой двигатель превращает в полезную работу? (КПД )
ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Вспомните, как найти КПД простого механизма? Ответ ученика: (Найти отношение полезной работы к затраченной )
Чтобы найти коэффициентом полезного действия теплового двигателя нужно найти отношение совершенной полезной работы (Ап ) двигателя, к энергии, полученной от нагревателя (Q1).
То есть КПД показывает, какая часть энергии, выделяемой топливом, превращается в полезную работу. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее.
ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Сравните значения Q1 и Q2. (Q1 > Q2 )
ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: На сколько Q1 > Q2? (на значение Ап )
ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Как можно найти полезную работу? (Q1 - Q2 )
Значит, Ап = Q1 - Q2 и
ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Сравните значения Q1 - Q2 и Q1. (Q1 - Q2 < Q1 )
ВОПРОС УЧИТЕЛЯ: Что можно сказать о значении дроби (меньше 1 )
Значит, КПД всегда меньше 1, а если его выразить в процентах, то меньше 100%.
III . Решение задачи каждой группы Уровень А (11,12,13)
Задача : Чему равен КПД теплового двигателя, если в полезную работу превращается четверть энергии топлива? (25%)
СЛАЙД. Физкультминутка.
ФИЗКУЛЬТМИНУТКА
СЛАЙД. Высказывание.
III.Закрепление изученного материала.
Ну, а сейчас давайте ещё раз коротко повторим то, с чем мы познакомились на сегодняшнем уроке.
- Какие машины называют тепловыми двигателями?
- Какие виды тепловых двигателей вы знаете?
- Что является нагревателем двигателя внутреннего сгорания?
- Что является холодильником двигателя внутреннего сгорания?
- Из скольких тактов состоит цикл двигателя внутреннего сгорания?
- Какой такт изображен на рисунке 27 учебника?
Теперь мне хотелось бы проверить, насколько хорошо вы усвоили новый материал. Для этого я предлагаю вам пересесть за компьютеры и ответить на вопросы теста. Но оценивать ваши знания будет компьютер. А я и вы сделаем выводы, на что вам нужно обратить внимание при подготовке домашнего задания.
Рефлексия: (закончить предложение)
Сегодня я могу оценить свою работу на «___».
Сегодня я узнал…
Было интересно…
Я понял, что…
Теперь я могу…
Я научился…
У меня получилось…
Я попробую….
Меня удивило…
Мне захотелось…
IV.Подведение итогов.
Домашнее задание: §21-24 Задача Уровень В (4-6, 9,10)
Просмотр содержимого документа
«Конспект + презентация урока Физики Тепловые двигатели »
- Один из способов изменения внутренней энергии тела
( теплопере д ача ).
2. Источник энергии, используемый в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту
( топли в о ).
- Кинетическая, потенциальная, внутренняя
( энерг и я ).
- Дерево даешь – съедает, от воды – умирает
( о г онь ).
5. От этой величины зависит скорость движения молекул
( темпер а тура ).
6. Единица измерения мощности
( Ват т ).
7. Процесс соединения молекул горючего с кислородом, при котором выделяется энергия
( гор е ние ).
8. Единица измерения энергии
( Джоу л ь ).
9. Один из видов теплопередачи которое получаем от солнце
( и злучение ).
ТЕМА УРОКА: Тепловые двигатели
- ЦЕЛИ УРОКА:
- Формирование понятий и представлений о тепловом двигатели, его видах, принципе действия двигателя внутреннего сгорания, КПД теплового двигателя.
- Развитие логического мышления, памяти, способности находить оптимальный путь выполнения поставленной задачи; умения правильно объяснять физические понятия и явления; совершенствование навыков работы с персональным компьютером.
- Экологическое воспитание.
Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Типы тепловых двигателей:
(устанавливаются на всех ТЭС, АЭС, водном транспорте, ж/д транспорте в настоящее время практически вытеснены).
Паровые турбины.
Двигатели внутреннего сгорания.
(автомобильный транспорт, авиация, с/х и строительная техника).
Реактивные двигатели.
(авиация, космонавтика).
Хронология изобретений тепловых двигателей
1690 – пароатмосферная машина Д.Папена
1705 - пароатмосферная машина Т.Ньюкомена для подъема воды из шахты
1763-1766 – паровой двигатель И.И.Ползунова
1784 – паровой двигатель Дж.Уатта
1865 – двигатель внутреннего сгорания Н.Отто
1871 – холодильная машина К.Линде
1897 – двигатель внутреннего сгорания Р.Дизеля (с самовоспламенением)
Паровая турбина - вид парового двигателя, в котором струя пара, действуя на лопатки ротора, вызывает его вращение.
История турбин – это история водяного колеса.
Водяное колесо с лопатками 16 века
Водяное колесо де ля – Фе, 1740 год.
Водяное колесо 14 века
Сегнерово колесо 1750 год
Колесо Поиселя, 1825 год
Турбины
Паровая турбина Лаваля,1889год.
Турбина Каплана, 1900год.
Турбина Эйлера, 1754 год.
Турбина современной ГЭС
Создатель первой поршневой паровой машины - 1690 год
В 1711-1712 гг. английский изобретатель кузнечный мастер Томас Ньюкомен построил первую паровую (пароатмосферную) машину поршневого типа.
Паровой двигатель И.И.Ползунова
В апреле 1763 г. Ползунов демонстрировал работу огнедействующей машины"
для заводских нужд»
Паровой двигатель Дж.Уатта
- В 1781 г. Джеймс Уатт получил патент на изобретение второй модели своей машины.
- В 1782 г. эта замечательная машина, первая универсальная паровая машина «двойного действия», была построена.
Двигатель внутреннего сгорания Н.Отто
К 1863 году был готов первый образец атмосферного газового двигателя с поршнем от авиационного мотора и ручным стартером, работавшим на смеси бензина и воздуха.
Холодильная машина К.Линде
Назначение премии за изобретение холодильной машины по выкристаллизации парафина побудило профессора в 1870 году вплотную заняться теорией тогда еще не существовавшей холодильной отрасли. Тремя годами позже в аугсбургской пивоварне была опробована первая опытная паровая машина фон Линде, в которой в качестве хладагента использовался метилэфир. Тогда же профессор получил в земле Бавария патент на свое изобретение, а 9 августа 1877 года - уже имперский патент на машину «второй конструкции», работавшую на аммиаке.
Двигатель внутреннего сгорания Р.Дизеля (с самовоспламенением)
1878 – 1888 гг. Рудольф Дизель работает над созданием двигателя принципиально новой конструкции. В голову ему приходит создание абсорбционного двигателя, работавшего на аммиаке, а в роли топлива должна был выступать специальная пудра, полученная из каменного угля.
Двигатель внутреннего сгорания
Первый четырехтактный ДВС работал на газе. Изобрел его в 1878 году немецкий физик самоучка Николай Отто.
в 1885 году построили карбюраторный ДВС, работавший на бензине.
- Карбюраторный ДВС имеет карбюратор-устройство, в которое поступают бензин и воздух, при этом получается горючая смесь .
4 такта двигателя
- 1 такт-в результате движения поршня вниз происходит всасывания через впускной клапан горючей смеси, выпускной клапан закрыт.
- 2 такт-поршень сжимает горючую смесь, она нагревается и поджигается электрической искрой от свечи.
- 3 такт-раскаленные газы-продукты сгорания горючей смеси-давят на поршень и толкают его вниз.Движение поршня с помощью шатуна передается коленчатому валу.
- 4 такт-поршень поднимается вверх и выталкивает отработанные газы через выпускной клапан,который в это время открывается
График изменения состояния газа в цилиндре ДВС на р, V- диаграмме .
- 1,2-Впуск
- 2,3-Сжатие
- 3,4-Рабочий ход
- 4,5,6,7-выпуск
- Малая масса, компактность, сравнительно высокий кпд (25-30%) обусловили широкое применение карбюраторных двигателей. Они приводят в движение автомобили, мотоциклы, моторные лодки, применяются в бензопилах.
- Но есть и недостатки: работают на дорогом высококачественном топливе, довольно сложны по конструкции, имеют большую скорость вращения вала двигателя, их выхлопные газы загрязняют атмосферу.
Четырёхтактный дизельный двигатель
Изобретён немецким инженером Рудольфом ДИЗЕЛЕМ(1858 – 1913) в 1897году.
Первый такт
П ри ходе поршня вниз через впускной клапан в цилиндр поступает атмосферный воздух.
Второй такт
П ри ходе поршня вверх воздух адиабатно сжимается до давления примерно 1,2*10 6 Па, что ведёт к повышению его температуры в конце такта до 500-700 0 С.
Третий такт
О бразующиеся при горении газы давят на поршень и производят полезную работу во время движения поршня вниз. Давление расширяющегося газа поддерживается приблизительно постоянным. По окончании горения впрыснутой порции топлива происходит адиабатное расширение газа. В конце такта происходит открытие выпускного клапана, давление падает.
Четвёртый такт
П оршень движется вверх и выталкивает продукты сгорания в атмосферу.
График изменения состояния газа в цилиндре ДД на р, V- диаграмме.
Изобара 1-2 - 1 такт
Изобара 2-3 - 2 такт
И зобара 3-4 , изотерма 4-5 , изохора 5-6 - 3 такт
И зобара 6-7 - 4 такт
Преимущества дизельного двигателя:
Б ольш ой КПД (35-40%).
Низкий расход топлива
Дешёвое топливо
Большой крутящий момент
Недостатки дизельного двигателя:
Более низкая мощность, по сравнению с бензиновыми двигателями
Более высокая масса
Ракетный двигатель
РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, реактивный двигатель, не использующий для работы окружающую среду (воздух, воду). Распространены химические ракетные двигатели (разрабатывают и испытывают электрические, ядерные и другие ракетные двигатели). Простейший ракетный двигатель работает на сжатом газе. По назначению различают разгонные, тормозные, управляющие и др. Применяют на ракетах (отсюда название), самолетах и др. Основной двигатель в космонавтике.
Вред наносимый окружающей среде
Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.
- Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.
- Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.
- В третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека.
- А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу два-три тонн свинца.
Выбросы вредных веществ в атмосферу- не единственная сторона воздействия энергетики на природу. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на земле. Одно из направлений, связанное с охраной окружающей среды, это увеличение эффективности использования энергии, борьба за её экономию.
- Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды- использование в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца. Перспективными являются разработки автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяются электродвигатели или двигатели, использующие в качестве топлива водород. Равномерное движение машин, ликвидация заторов
- Установление предельной скорости движения в городе 60 км/ч
- Вывод из городской черты грузовых потоков
- Своевременное устранение неисправности двигателей
Схема теплового двигателя
Нагреватель Т 1
Q 1
Рабочее тело (газ)
A = Q 1 - Q 2
Q 2
Холодильник Т 2
Токсичность соединений свинца Р b (С 2 Н 5) 4
- Действует на нервную систему
- Вызывает умственную отсталость
- Заболевания мозга
- Дезактивирует ферменты
Pb(C 2 H 5 ) 4 + 4KI ------ 4 C 2 H 5 K + PbI 4
Pb 4+ + 4I - ------ PbI 4
желтого цвета
Безопасный уровень в крови
0,2- 0,8 × 10 -4 %
Задача: Уровень А №11,12,13 Уровень В № 4, 5, 6
Домашнее задание: §22-24
Задача: Уровень А №14 Уровень В № 9,10
СОДЕРЖАНИЕ Содержание Тепловой двигатель Тепловые машины и развитие техники Тепловые машины и развитие техники Кто создал тепловые двигатели Виды тепловых двигателей Принцип работы ТД Работа двигателя за цикл КПД Значения КПД Цикл Карно Сади Карно Формулы КПД цикла Карно Обратный цикл Тепловые двигатели и охрана окружающей среды Тепловые двигатели и охрана окружающей среды Отрицательное воздействие на среду Машины опаснее, чем заводы Продукты сгорания топлива Чем дышат в Челябинске Продолжение таблицы Окончание таблицы Что спасёт наше здоровье Продолжение Современные авто Кстати… Люди и природа Самый сильный фактор разрушения природы Самый сильный фактор разрушения природы
Кто создал тепловые двигатели Паровые двигатели: 1698 г. – англичанин Т. Севери 1707 г. – француз Д. Папен 1763 г. – русский И.И. Ползунов 1774 г. – англичанин Дж. Уатт Двигатели внутреннего сгорания: 1860 г. – француз Лениар 1876 г. – немец Н. Отто Паровая турбина: 1889 г. – швед К. Лавааль
ПРИ РАБОТЕ ТЕПЛОВЫХ МАШИН: внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую Виды тепловых двигателей: Двигатели внутреннего сгорания(дизельные, карбюраторные) Турбины (паровые и газовые) Паровые двигатели (ПД) Реактивные двигатели Холодильные машины
РАБОТА, ПРОИЗВОДИМАЯ ДВИГАТЕЛЕМ ЗА ЦИКЛ Любой тепловой двигатель работает по замкнутому циклу. Если изобразить этот цикл в координатах (p,v), то работа, совершённая газом за цикл, равна по величине его площади. Если процесс идёт по часовой стрелке, то работа, производимая двигателем за цикл, положительная. v p 0
ЗНАЧЕНИЯ КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН, % Поршневая паровая машина – 7% - 15% Паровоз – 8% Паровая турбина – % Газовая турбина – 36% Карбюраторный двигатель -20 – 30% Ракетный двигатель на жидком топливе – 47% Коэффициент полезного действия всегда меньше единицы Коэффициент полезного действия всегда меньше единицы
Французский инженер Сади Карно в 1824 г Он использовал цикл из двух изотермических (1 -2, и 3 – 4) и двух адиабатных процессов (2 – 3, 4 – 1), т.к. работа газа при изотермическом расширении совершается за счёт внутренней энергии нагревателя, а при адиабатном процессе за счёт внутренней энергии расширяющегося газа. В цикле исключён контакт тел с разной температурой, а значит, исключена теплопередача без совершения работы
0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии" title="ОБРАТНЫЙ ЦИКЛ КАРНО Для осуществления цикла Карно в обратном направлении сторонние силы должны совершать над газом работу А́ > 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии" class="link_thumb"> 13 ОБРАТНЫЙ ЦИКЛ КАРНО Для осуществления цикла Карно в обратном направлении сторонние силы должны совершать над газом работу А́ > 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии"> 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии"> 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии" title="ОБРАТНЫЙ ЦИКЛ КАРНО Для осуществления цикла Карно в обратном направлении сторонние силы должны совершать над газом работу А́ > 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии"> title="ОБРАТНЫЙ ЦИКЛ КАРНО Для осуществления цикла Карно в обратном направлении сторонние силы должны совершать над газом работу А́ > 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии">
Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха: Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха: азота (N2) - 78,3%, азота (N2) - 78,3%, кислорода (O2) – 20,95%, кислорода (O2) – 20,95%, диоксида углерода (СО2) – 0,03%, диоксида углерода (СО2) – 0,03%, аргона (Ar) – 0,93% от объема сухого воздуха, аргона (Ar) – 0,93% от объема сухого воздуха, небольшое количество других инертных газов, небольшое количество других инертных газов, пары воды составляют 3–4% от всего объема воздуха. пары воды составляют 3–4% от всего объема воздуха.
МАШИНЫ ОПАСНЕЕ, ЧЕМ ЗАВОДЫ Автомобили дают до 60% всех вредных выбросов За один год автотранспорт выбрасывает на челябинцев 180 т вредных веществ В пробке авто выбрасывают до 200 компонентов загрязняющих веществ Ежегодно перегруженные дороги Челябинска провоцируют 4 случая рака на каждые 100 тысяч человек
Продукты сгорания топлива существенно загрязняют окружающую среду. При горении топлива уменьшается содержание кислорода в атмосфере Жизнедеятельность живых организмов поддерживается современным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления углекислого газа и кислорода и их поступление в атмосферу сбалансированы Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа, способного поглощать тепловое инфракрасное излучение (ИК) поверхности Земли, повышается температура атмосферы (ежегодно на 0,05°С). «Парниковый эффект» может создать угрозу таяния ледников и повышение уровня Мирового океана.
Как называется вещество Почему оно опасно Нетоксичные вещества: азот, кислород, водяной пар, углекислый газ и другие естественные компоненты атмосферного воздуха Вызывают «парниковый эффект» Оксид углерода (углекислый газ)Вызывает кислородное голодание, отчего начинаются сбои в работе всех систем организма. Высокие дозы ведут к потере сознания и смерти. Углеводороды (около 160 компонентов) Воздействуют на сердечно- сосудистую систему и способствуют возникновению злокачественных новообразований
Чем ещё дышат в «пробках» Челябинска Как называется вещество Почему оно опасно Оксиды азотаРаздражают слизистые оболочки и поражают альвеолярную ткань лёгких. Высокие концентрации могут вызвать астматические проявления и отёк лёгких, а длительное воздействие – хронический бронхит, воспаление слизистой желудочно-кишечного тракта, сердечную слабость, нервное расстройство АльдегидыВызывают раздражение слизистой оболочки и дыхательных путей, поражают ЦНС (центр. нерв. сист.)
Продолжение Как называется вещество Почему оно опасно Твёрдые вещества (сажа и другие продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар) Влияют на органы дыхания, сердечно-сосудистую систему и развитие (в том числе интеллектуальное развитие и способность к обучению). Сажа включает бензопирен, поэтому канцерогенна Сернистые соединенияРаздражают слизистые горла, носа, глаз, приводят к нарушению обмена веществ. При высокой концентрации – к отравлению организма.
Ограничение использования соединений тяжёлых металлов, добавляемых в топливо Повышение экономичности двигателей Создание электромобилей и автомобилей, работающих на солнечной энергии Разработка двигателей на водородном топливе (выхлопные газы состоят из безвредных паров воды)
ГОКУ АО «Общеобразовательная школа при учреждениях исполнения наказания», г. Благовещенск
Тепловые двигатели.
Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.
Первой известной нам тепловой машиной была паровая турбина внешнего сгорания, изобретённая во ΙΙ (или в Ι ?) веке н. эры в римской империи. Это изобретение не получило своего развития предположительно из-за низкого уровня техники того времени (например, тогда ещё не был изобретён подшипник).
Позже в Китае появилось пороховое орудие и пороховая ракета. Это было сравнительно простое устройство. С точки зрения механики пороховая ракета не являлась тепловым двигателем, а с точки зрения физики являлась тепловой машиной. Уже в 17 веке ученые пытались изобрести на основе порохового орудия тепловой двигатель.
Пороховой снаряд в Древнем Китае
- Виды тепловых двигателей
- Тепловые двигатели внешнего сгорания:
1.Двигатель Стирлинга - это тепловой аппарат, в котором газообразное или жидкое рабочее тело совершает движения в замкнутом пространстве. Это устройство основано на периодическом охлаждении и нагреве рабочего тела. При этом извлекается энергия, которая возникает при изменении объема рабочего тела. Двигатель Стирлинга может работать от любого источника тепла.
Был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года. Однако первые элементарные «двигатели горячего воздуха» были известны ещё в конце XVII века, задолго до Стирлинга. Достижением Стирлинга является добавление узла, который он назвал «эконом».
Роберт Стирлинг -
создатель знаменитого альтернативного паровой машине двигателя, названного в его честь.
В 1843 году Джеймс Стирлинг использовал этот двигатель на заводе, где он в то время работал инженером. В 1938 году фирма «Филипс» инвестировала в двигатель Стирлинга мощностью более двухсот лошадиных сил и отдачей более 30 %. Двигатель Стирлинга имеет много преимуществ и был широко распространён в эпоху паровых машин.
2.Паровая машина
Джеймс Уатт – шотландский инженер-изобретатель, создатель универсальной паровой машины
Схема работы паровой машины Уатта
Главный плюс паровых машин - простота и отличные тяговые качества. При этом можно обходиться без редуктора. По этой причине паровую машину удобно использовать в качестве тягового двигателя.
Недостатки: низкий КПД, невысокая скорость, постоянный расход воды и топлива, большой вес
Паровая машина - любой тепловой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.
Грузовик с паровым двигателем
Паровая пожарная машина
Трактор с паровым двигателем
(КПД) теплового двигателя может быть определён как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла. Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь КПД от 1 до 8 %, усовершенствованный двигатель может улучшить КПД до 25 % и даже более.
Тепловая электростанция может достичь КПД в 30-42 %. Парогазовые установки могут достигать КПД в 50-60 %.
На ТЭЦ эффективность повышается за счёт использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.
ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ:
- ДВС (двигатель внутреннего сгорания) - это двигатель, в процессе работы которого, часть сгорающего топлива преобразуется в механическую энергию.
Первый ДВС был придуман и создан
Э. Ленуаром в 1860 году. Рабочий цикл состоит из четырех тактов, по этой причине этот двигатель ещё называют четырехтактным. В настоящее время такой двигатель чаще всего встречается на автомобилях.
Рудольф Дизель(1858-1913).
Немецкий инженер, создатель ДВС,
используемого по настоящее время
2. Роторный ДВС
Этот вид двигателя относительно прост и может быть создан в любых размерах. Вместо поршней используется ротор, вращающийся в специальной камере. В ней расположены впускные отверстия и выпускные, а также свеча зажигания. При таком типе конструкции четырехтактный цикл осуществляется без механизма газораспределения. В роторном ДВС можно использовать дешевое топливо. Также он практически не создаёт вибраций, дешевле и надежнее в производстве, чем поршневые тепловые двигатели.
«Mazda» на базе роторного мотора.
3. Ракетные и реактивные тепловые двигатели.
Суть этих устройств состоит в том, чтобы тяга создавалась не с помощью винта, а посредством отдачи выхлопных газов двигателя.
Могут создавать тягу в пространстве без воздуха.
Бывают твердотопливные, гибридные и жидкостные). И последний подвид - это турбовинтовые тепловые двигатели. Создание энергии происходит за счёт винта и за счёт отдачи выхлопных газов.
Схема устройства реактивного двигателя
Ан-140- турбовинтовой грузопассажирский самолёт
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Тепловые двигатели
Тепловой двигатель – машина в которой внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Паровая машина Двигатель внутреннего сгорания Паровая и газовая турбины Реактивный двигатель Виды тепловых двигателей В настоящее время эксплуатируются также тепловые машины, использующие теплоту, выделяющуюся в реакторе, где происходит расщепление и преобразование атомных ядер.
Холодильник – Т 2 Q 2 Q 1 A ′ = Q 1 -Q 2 КПД тепловой машины КПД идеал ь ной тепловой машины Принцип работы тепловой машины Цилиндр с рабочим веществом Нагреватель – Т 1
1 - чугунный цилиндр, в котором ходит поршень 2 . Рядом с цилиндром расположен парораспределительный механизм. Он состоит из золотниковой коробки, имеющей сообщение с паровым котлом. Кроме котла, коробка посредством отверстия 3 сообщается с конденсатором и с цилиндром посредством двух окон 4 и 5. В коробке находится золотник 6 , движимый специальным механизмом посредством тяги 7. Поршневая паровая машина
2 1 Примеры тепловых машин 1 - двигатель внутреннего сгорания, 2 - ракетный двигатель При работе тепловая машина получает количество теплоты Q 1 отдает Q 2 . Совершаемая работа А′ = Q , - Q 2 .
1 - воздухозаборник, 2 - компрессор, 3 - камера сгорания, 4 - турбина, 5 – сопло. 1. Авиационный турбореактивный двигатель Примеры тепловых машин
1 - патрубок выпускных газов, 2 - форсунка, 3 - поршень, 4 - воздушный фильтр, 5 - нагнетатель воздуха, 6 - цилиндр, 7 - шатун, 8 - коленчатый вал. 2. Дизель
1 - входной патрубок, 2 - рабочее колесо турбины, 3 - направляющие лопатки турбин, 4 - выходной паропровод. 3. Паровая турбина
Схема бензинового двигателя внутреннего сгорания Схема оборудования паросиловой станции Схема двигателя Дизеля
Турбина (поршневая машина) Конденсатор Нагнетающий насос Схема круговорота воды паросиловой установке Котёл Отсасывающий насос Сборник
Примерный энергетический баланс ТЭЦ Примерный энергетический баланс паросиловой станции с турбиной Коэффициент полезного действия паросиловой станции
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Тепловой двигатель - устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию использует зависимость теплового расширения вещества от температуры. Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики.
3 слайд
Описание слайда:
Тепловые двигатели - паровые турбины - устанавливаются на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока, а также на всех атомных электростанциях для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном - поршневые двигатели внутреннего сгорания, на водном - двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины, на железнодорожном - тепловозы с дизельными установками, в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.
4 слайд
Описание слайда:
Паровые машины. Паросиловая станция. Работа этих двигателей производится посредством пара. В огромном большинстве случаев - это водяной пар, но возможны машины, работающие с парами других веществ (например, ртути). Паровые турбины ставятся на мощных электрических станциях и на больших кораблях. Поршневые двигатели в настоящее время находят применение только в железнодорожном и водном транспорте (паровозы и пароходы).
5 слайд
Описание слайда:
Паровая турбина Это тепловой двигатель ротационного типа,преобразующийпотенциальную энергию пара сначала в кинетическую энергию и далее в механическую работу. Паровые турбины применяются преимущественно на электростанциях и на транспортных силовых установках – судовых и локомотивных, а также используются для приведения в движение мощных воздуходувок и других агрегатов.
6 слайд
Описание слайда:
Поршневая паровая машина Основы конструкции поршневой паровой машины, изобретенной в конце XVIII века, в основном сохранились до наших дней. В настоящее время она частично вытеснена другими типами двигателей. Однако у нее есть свои достоинства, заставляющие иногда предпочесть ее турбине. Это - простота обращения с ней, возможность менять скорость и давать задний ход.
7 слайд
Описание слайда:
Двигатели внутреннего сгорания. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Самый распространенный тип современного теплового двигателя,устанавливается на автомобилях, самолетах, танках, тракторах, моторных лодках и т. д. Двигатели внутреннего сгорания могут работать на жидком топливе (бензин, керосин и т. п.) или на горючем газе, сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах или добываемом сухой перегонкой из дерева (газогенераторные двигатели).
8 слайд
Описание слайда:
Дизельный двигатель Дизельный двигатель - поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения распыленного топлива от соприкосновения с разогретым сжатым воздухом. Дизельные двигатели работают на дизельном топливе. Поджигаются горячим воздухом.
9 слайд
Описание слайда:
Реактивные двигатели. Реактивный двигатель - двигатель создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. 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. Для сжигания горючего он не нуждается в кислороде воздуха.
10 слайд
