ВИД НА УРОКА: изучаване на нов материал.
МАТЕРИАЛИ И ОБОРУДВАНЕ:
компютър, мултимедиен проектор, екран, мултимедийна презентация.
МЕТОДИ: вербален, визуален, проблемно-търсен.
ФОРМИ НА РАБОТА: колективна, индивидуална, групова.
ТИП РАБОТА: попълване на клъстер, изучаване на нова тема с помощта на стратегията „Помислете сами - по двойки - споделете“, самостоятелна работа с учебника.
ПЛАН НА УРОКА:
I. Организационен момент. Организация на групи. Декларация на целта и задачите на урока. Проверка на домашните. (Обучение " Предайте топлината »)
II.Изучаване на нов материал.
Изявление (учител)
Момчета, преди да преминем към изучаването на нов материал, нека си припомним ключовите термини, които ще ни помогнат да вземем решение за темата на днешния урок. И в това ще ни помогне кръстословица, чиято ключова дума е пряко свързана с темата на днешния урок. (разделени на 3 групи според картинките на „Топлинни двигатели”. 1- група „двигатели с вътрешно горене”, 2- група „парни и газови турбини”, 3- група „реактивен двигател”. Сформирани са 3 групи и вашата задача е да се разкрие всеки от видовете .
Всяка група избира своя капитан на групата и поддържа реда, като попълва листа за оценка на ученика.
F.I. студент
Домашна работа
Ниво на проблем A (5-10)
Отговори на въпроси
Нова тема
Ниво на проблем A (11,12,1,3,)
Ниво B (4,5,6)
СЛАЙД-1. Въпроси.
1. Един от начините за промяна на вътрешната енергия на тялото ( пренос на топлина).
2. Източник на енергия, използван в индустрията, транспорта, селското стопанство и бита ( гориво).
3. Кинетичен, потенциален, вътрешен ( енергия).
4. Давате дърво - яде, от вода - умира ( огън).
5. Скоростта на движение на молекулите зависи от тази стойност ( температура).
6. Захранващ блок ( ват).
7. Процесът на комбиниране на молекулите на горивото с кислорода, който освобождава енергия ( изгаряне).
8.Единица за измерване на енергия ( Джаул).
9. Един вид пренос на топлина ( радиация).
Взаимна проверка (9-10-“5”, 7-8-“4”, 5-6-“3”)
СЛАЙД-2. Тема и цели на урока. Изучаване на нова тема (използване на материал от учебника).
Темата на днешния урок е „Топлинни двигатели“
Днес в клас ще научим: Попълнете клъстер.
Човешкият живот е невъзможен без използването на различни видове енергия, източниците на които са различни видове гориво, вятър, слънце, приливи и отливи. Има различни видове машини, които осъществяват в работата си трансформацията на един вид енергия в друг. Ще разгледаме един вид машина – топлинна машина.
Определение.
СЛАЙД-3. как става това
"мозъчна атака"Видео, показващо модел на работа на проста топлинна машина.
Схема - класификация на топлинните двигатели.
Има няколко вида топлинни двигатели: парна машина, двигател с вътрешно горене, парни и газови турбини, реактивен двигател. Във всички тези двигатели енергията на горивото първо се преобразува в енергия на газ (или пара). Газът, разширявайки се, върши работа и в същото време се охлажда. Част от вътрешната му енергия се преобразува в механична.
Работете в групи „Помислете сами - споделете по двойки - кажете“, за да разгледате видовете топлинни двигатели. 1- група „ДВГ”, 2- група „Парни и газови турбини”, 3- група „реактивен двигател”, представяне на всяка група със собствена презентация.
Структура на двигателя и формула за ефективност.
Тези. Топлинният двигател се състои от нагревател (устройство, в което се изгаря гориво), работен флуид и хладилник. Газът или парата, които са работният флуид, получават определено количество топлина от нагревателя (Q1). Работната течност, нагрявайки се, се разширява и извършва работа (A П) поради вътрешната си енергия. Част от енергията (Q2) се прехвърля към хладилника заедно с отпадъчна пара или отработени газове.
По-голямата част от енергията на горивото не се използва полезно, а се губи в околното пространство.
ВЪПРОС НА УЧИТЕЛЯ: Как се нарича количеството, което показва каква част от енергията, освободена от горивото, се превръща в полезна работа от топлинния двигател? ( Ефективност)
ВЪПРОС НА УЧИТЕЛЯ: Помните ли как да намерите ефективността на прост механизъм? Отговор на ученика: ( Намерете отношението на полезна работа към изразходвана)
За да намерите ефективността на топлинен двигател, трябва да намерите съотношението на перфектната полезна работа (A П) на двигателя, към енергията, получена от нагревателя (Q1).
Тоест ефективността показва каква част от енергията, отделена от горивото, се превръща в полезна работа. Колкото по-голяма е тази част от енергията, толкова по-икономичен е двигателят.
ВЪПРОС НА УЧИТЕЛЯ: Сравнете стойностите на Q1 и Q2. ( Q1>Q2)
ВЪПРОС НА УЧИТЕЛЯ: Колко Q1 > Q2? ( на стойността на Ap)
ВЪПРОС НА УЧИТЕЛЯ: Как можете да намерите полезна работа? ( Q1 -Q2)
Така че А П= Q1 - Q2 и
ВЪПРОС НА УЧИТЕЛЯ: Сравнете стойностите на Q1 - Q2 и Q1. ( Q1 -Q2< Q1)
ВЪПРОС НА УЧИТЕЛЯ: Какво можете да кажете за значението на дробта ( по-малко от 1)
Това означава, че ефективността винаги е по-малка от 1, а ако се изрази като процент, тогава по-малка от 100%.
III.Решаване на проблема от всяка група Ниво А (11,12,13)
Задача: Каква е ефективността на топлинния двигател, ако една четвърт от енергията на горивото се преобразува в полезна работа? (25%)
ПЪРЗАЛКА. Физкултурна минута.
ФИЗМИНУТКА
ПЪРЗАЛКА. Изявление.
III.Затвърдяване на изучения материал.
Е, сега нека още веднъж накратко повторим наученото в днешния урок.
- Какви машини се наричат топлинни двигатели?
- Какви видове топлинни двигатели познавате?
- Какъв е нагревателят на двигател с вътрешно горене?
- Какво е хладилник с двигател с вътрешно горене?
- От колко цикъла се състои един цикъл на двигател с вътрешно горене?
- Каква мярка е показана на фигура 27 от учебника?
Сега бих искал да проверя колко добре сте научили новия материал. За да направите това, ви предлагам да седнете пред компютрите и да отговорите на въпросите от теста. Но компютърът ще оцени вашите знания. И ние с вас ще направим изводи на какво трябва да обърнете внимание, когато подготвяте домашните си.
Размисъл: (завършете изречението)
Днес мога да оценя работата си с „___“.
Днес разбрах...
Беше интересно…
Осъзнах че...
Сега мога…
Научих…
успях...
Ще опитам….
Бях изненадан...
Исках…
IV. Обобщаване.
Домашна работа: §21-24 Проблем Ниво B (4-6, 9,10)
Вижте съдържанието на документа
„Конспект + презентация на урока по физика Термични двигатели“
- Един от начините за промяна на вътрешната енергия на тялото
( нагревател д ача ).
2. Енергиен източник, използван в промишлеността, транспорта, селското стопанство и бита
( топли V О ).
- Кинетичен, потенциален, вътрешен
( енергия И аз ).
- Ако го дадеш на дърво, то го изяжда; ако му дадеш вода, то умира
( О Ж той ).
5. Скоростта на движение на молекулите зависи от тази стойност
( темпера А обиколка ).
6. Силов агрегат
( Уот T ).
7. Процесът на свързване на молекулите на горивото с кислорода, при което се освобождава енергия
( планини д ция ).
8. Енергийна единица
( Джоу л b ).
9. Един от видовете пренос на топлина, който получаваме от слънцето
( И облъчване ).
ТЕМА НА УРОКА: Топлинни двигатели
- ЦЕЛИ НА УРОКА:
- Формиране на понятия и представи за топлинните двигатели, неговите видове, принципа на работа на двигателя с вътрешно горене, ефективността на топлинния двигател.
- Развитие на логическо мислене, памет, способност за намиране на оптимален начин за изпълнение на дадена задача; способност за правилно обяснение на физически понятия и явления; усъвършенстване на уменията за работа с персонален компютър.
- Екологично образование.
Топлинни двигатели се наричат машини, при които вътрешната енергия на горивото се преобразува в механична енергия.
Видове топлинни двигатели:
(инсталирани във всички топлоелектрически централи, атомни електроцентрали, воден транспорт, железопътен транспорт вече са практически заменени).
Парни турбини.
Двигатели с вътрешно горене.
(автотранспортна, авиационна, селскостопанска и строителна техника).
Реактивни двигатели.
(авиация, космонавтика).
Хронология на изобретенията на топлинни двигатели
1690 – Паро-атмосферната машина на Д. Папен
1705 - Паро-атмосферна машина на Т. Нюкомен за повдигане на вода от мината
1763-1766 – парна машина от И.И
1784 – парна машина J. Watt
1865 – двигател с вътрешно горене N. Otto
1871 – хладилна машина K. Linde
1897 – R. Дизелов двигател с вътрешно горене (със самозапалване)
Въздушна турбина- вид парен двигател, при който струя пара, действаща върху лопатките на ротора, го кара да се върти.
Историята на турбините е историята на водното колело.
Водно колело с гребла от 16 век
Водно колело de la - Fe, 1740 г.
Водно колело от 14 век
Колело Segner 1750
Колелото на Пойзел, 1825 г
Турбини
Парна турбина на Лавал, 1889 г.
Турбина Каплан, 1900 г.
Турбина на Ойлер, 1754 г.
Турбина на модерна водноелектрическа централа
Създател на първата бутална парна машина – 1690г
През 1711-1712г Английският изобретател, ковач Томас Нюкомен построи първата парна (парно-атмосферна) машина от бутален тип.
Парна машина от I.I.Polzunov
През април 1763 г. Ползунов демонстрира работата на огнестрелна машина.
за фабрични нужди"
Парната машина на Дж. Уат
- През 1781 г. Джеймс Уат получава патент за изобретението на втория модел на своята машина.
- През 1782 г. е построена тази забележителна машина, първата универсална парна машина с двойно действие.
Двигател с вътрешно горене Н. Ото
До 1863 г. е готов първият образец на атмосферен газов двигател с бутало от самолетен двигател и ръчен стартер, работещ със смес от бензин и въздух.
Хладилна машина K. Linde
Присъждането на награда за изобретяването на хладилна машина за кристализация на парафин подтиква професора през 1870 г. да проучи сериозно теорията на тогава несъществуващата хладилна индустрия. Три години по-късно в пивоварната в Аугсбург е тестван първият прототип на парна машина на von Linde, която използва метилов етер като охладител. В същото време професорът получава патент за изобретението си в провинция Бавария, а на 9 август 1877 г. и императорски патент за машина от „втори дизайн“, която работи с амоняк.
R. Дизелов двигател с вътрешно горене (със самозапалване)
1878 – 1888 г Рудолф Дизел работи върху създаването на двигател с фундаментално нов дизайн. Хрумва му да създаде абсорбционен двигател, който да работи с амоняк, а горивото да бъде специален прах, получен от въглища.
Двигател с вътрешно горене
Първият четиритактов двигател с вътрешно горене работи на газ. Изобретен е през 1878 г. от самоукия немски физик Николай Ото.
през 1885 г. е построен карбураторен двигател с вътрешно горене, който работи с бензин.
- Карбураторният двигател с вътрешно горене има карбураторно устройство, в което влизат бензин и въздух, което води до горима смес .
4 тактов двигател
- 1 такт - в резултат на движението надолу на буталото, горимата смес се засмуква през входящия клапан, изходящият клапан е затворен.
- 2 тактов - буталото компресира горимата смес, тя се нагрява и се запалва от електрическа искра от свещ.
- 3 такт - горещи газове - продукти от изгаряне на горимата смес - натиснете върху буталото и го натиснете надолу. Движението на буталото се предава на коляновия вал с помощта на биела.
- 4 тактов - буталото се издига и изтласква отработените газове през изпускателния клапан, който се отваря в този момент
Графика на промените в състоянието на газ в цилиндър на двигател с вътрешно горене на p, V- диаграма .
- 1.2-Всмукване
- 2.3-Компресия
- 3.4-Работен ход
- 4,5,6,7 освобождаване
- Лекото тегло, компактността и относително високата ефективност (25-30%) доведоха до широкото използване на карбураторни двигатели. Те задвижват автомобили, мотоциклети, моторни лодки и се използват в моторни триони.
- Но има и недостатъци: те работят със скъпо висококачествено гориво, имат доста сложна конструкция, имат висока скорост на въртене на вала на двигателя и техните отработени газове замърсяват атмосферата.
Четиритактов дизелов двигател
Изобретен от немския инженер Рудолф ДИЗЕЛ (1858 - 1913) през 1897 г.
Първа мярка
Докато буталото се движи надолу, атмосферният въздух навлиза в цилиндъра през всмукателния клапан.
Втора мярка
Когато буталото се движи нагоре, въздухът се компресира адиабатно до налягане приблизително 1,2*10 6 Pa, което води до повишаване на температурата му в края на хода до 500-700 0 C.
Трета мярка
Газовете, образувани по време на горенето, притискат буталото и произвеждат полезна работа, докато буталото се движи надолу. Налягането на разширяващия се газ се поддържа приблизително постоянно. В края на изгарянето на инжектираната част от горивото се получава адиабатно разширение на газа. В края на хода изпускателният клапан се отваря и налягането пада.
Четвърта мярка
Буталото се движи нагоре и изтласква продуктите от горенето в атмосферата.
Графика на промените в състоянието на газа в цилиндър DD на p, V-диаграма.
Изобари 1-2 - 1 бар
Изобари 2-3- 2 мерки
И Зобара 3-4 , изотерма 4-5 , изохора 5-6 - 3 удара
И Зобара 6-7 - 4 мярка
Предимства на дизелов двигател:
По-голяма ефективност (35-40%).
Нисък разход на гориво
Евтино гориво
Голям въртящ момент
Недостатъци на дизелов двигател:
По-ниска мощност в сравнение с бензиновите двигатели
По-висока маса
Ракетен двигател
РАКЕТЕН ДВИГАТЕЛ, реактивен двигател, който не използва околната среда (въздух, вода) за работа. Химическите ракетни двигатели са често срещани (се разработват и изпитват електрически, ядрени и други ракетни двигатели). Най-простият ракетен двигател работи със сгъстен газ. Според предназначението си се делят на ускорителни, спирачни, управляващи и др. Използват се на ракети (откъдето и името), самолети и др. Основен двигател в космонавтиката.
Увреждане на околната среда
Отрицателното въздействие на топлинните двигатели върху околната среда е свързано с действието на различни фактори.
- Първо, при изгаряне на гориво се използва кислород от атмосферата, в резултат на което съдържанието на кислород във въздуха постепенно намалява.
- Второ, изгарянето на гориво е придружено от отделяне на въглероден диоксид в атмосферата.
- Трето, когато се изгарят въглища и петрол, атмосферата се замърсява с азотни и серни съединения, които са вредни за човешкото здраве.
- А автомобилните двигатели отделят два до три тона олово в атмосферата всяка година.
Емисиите на вредни вещества в атмосферата не са единственият аспект на въздействието на енергията върху природата. Съгласно законите на термодинамиката производството на електрическа и механична енергия по принцип не може да се осъществи без отделяне на значителни количества топлина в околната среда. Това не може да не доведе до постепенно повишаване на средната температура на земята. Една от областите, свързани с опазването на околната среда, е повишаването на ефективността на използването на енергията и борбата за нейното пестене.
- Един от начините за намаляване на замърсяването на околната среда е използването на дизелови двигатели в автомобилите вместо карбураторни бензинови двигатели, чието гориво не съдържа оловни съединения. Развитието на автомобили, които използват електрически двигатели или двигатели, които използват водород като гориво вместо бензинови двигатели, е обещаващо. Равномерно движение на автомобили, премахване на задръстванията
- Ограничение на скоростта в града до 60 км/ч
- Премахване на товарните потоци от границите на града
- Навременно отстраняване на неизправности в двигателя
Схема на топлинна машина
Нагревател Т 1
Q 1
Работна течност (газ)
A = Q 1 - В 2
Q 2
Хладилник Т 2
Токсичност на оловни съединения P b (C 2 H 5) 4
- Действа върху нервната система
- Причинява умствена изостаналост
- Болести на мозъка
- Деактивира ензимите
Pb(C 2 з 5 ) 4 + 4KI ------ 4 C 2 з 5 K+PbI 4
Pb 4+ + 4I - ------ PbI 4
жълт цвят
Безопасни кръвни нива
0,2- 0,8 × 10 -4 %
Задача: Ниво А № 11,12,13 Ниво Б № 4, 5, 6
Домашна работа: §22-24
Задача: Ниво А № 14 Ниво Б № 9,10
СЪДЪРЖАНИЕ Съдържание Топлинен двигател Топлинни двигатели и развитие на технологиите Топлинни двигатели и развитие на технологиите Кой създаде топлинните двигатели Видове топлинни двигатели Принцип на работа на топлинните двигатели Работа на двигателя на цикъл Ефективност Стойности на ефективност Цикъл на Карно Сади Карно Формули за ефективност на цикъла на Карно Обратен цикъл Топлина двигатели и опазване на околната среда Топлинни двигатели и опазване на околната среда Отрицателно въздействие върху околната среда Автомобилите са по-опасни от фабриките Продукти от изгаряне на гориво Какво дишат хората в Челябинск Продължение на таблицата Край на таблицата Какво ще спаси здравето ни Продължение Модерни автомобили Между другото.. Хората и природата Най-мощният фактор за унищожаването на природата Най-мощният фактор за унищожаването на природата
Кой създава топлинни двигатели Парни двигатели: 1698 г. - англичанин Т. Севери 1707 г. - французин Д. Папен 1763 г. - руснак И.И. Ползунов 1774 - англичанин Дж. Уат Двигатели с вътрешно горене: 1860 - французин Лениард 1876 - германец Н. Ото Парна турбина: 1889 - швед К. Лавал
ПРИ РАБОТА НА ТОПЛИННИТЕ ДВИГАТЕЛИ: вътрешната енергия на горивото се преобразува в механична енергия. Видове топлинни двигатели: Двигатели с вътрешно горене (дизелови, карбураторни) Турбини (парни и газови) Парни двигатели (ПД) Реактивни двигатели Хладилни машини.
РАБОТА, ПРОИЗВЕДЕНА ОТ ДВИГАТЕЛ НА ЦИКЪЛ Всеки топлинен двигател работи в затворен цикъл. Ако изобразим този цикъл в координати (p,v), тогава работата, извършена от газа по време на цикъла, е равна по размер на неговата площ. Ако процесът върви по посока на часовниковата стрелка, тогава работата, извършена от двигателя за цикъл, е положителна. v p 0
СТОЙНОСТИ НА КПД НА ТОПЛИННИ МОТОРИ, % Бутална парна машина – 7% - 15% Парен локомотив – 8% Парна турбина – % Газова турбина – 36% Карбураторен двигател -20 – 30% Ракетен двигател с течно гориво – 47% КПД винаги е по-малък от единица Коефициентът на полезно действие винаги е по-малък от единица
Френският инженер Сади Карно през 1824 г. Той използва цикъл от два изотермични (1 -2 и 3 - 4) и два адиабатични процеса (2 - 3, 4 - 1), т.к. Работата на газ по време на изотермично разширение се осъществява благодарение на вътрешната енергия на нагревателя, а по време на адиабатен процес - поради вътрешната енергия на разширяващия се газ. В цикъла е изключен контакт на тела с различни температури, което означава, че преносът на топлина без работа е изключен
0 A > 0 С помощта на топлинни двигатели се генерира приблизително 80% от електричеството" title=" ОБРАТЕН ЦИКЪЛ НА КАРНО За да се приложи цикълът на Карно в обратна посока, външните сили трябва да вършат работа върху газа A > 0 A > 0 Използване на топлинни двигатели, приблизително 80% електричество" class="link_thumb"> 13 !}ОБРАТЕН ЦИКЪЛ НА КАРНО За да се извърши цикълът на Карно в обратна посока, външните сили трябва да извършат работа върху газа A > 0 A > 0 Приблизително 80% от електроенергията се генерира с помощта на топлинни двигатели 0 А > 0 Приблизително 80% от електричеството се генерира от топлинни двигатели"> 0 А > 0 Приблизително 80% от електричеството се генерира от топлинни двигатели"> 0 А > 0 Приблизително 80% от електричеството се генерира от топлинни двигатели" title=" (!LANG : ОБРАТЕН ЦИКЪЛ НА КАРНО За да се извърши цикълът на Карно в обратна посока, външните сили трябва да извършат работа върху газа A > 0 A > 0 С помощта на топлинни двигатели се генерира приблизително 80% от електроенергията"> title="ОБРАТЕН ЦИКЪЛ НА КАРНО За да се извърши цикълът на Карно в обратна посока, външните сили трябва да извършат работа върху газа A > 0 A > 0 Приблизително 80% от електроенергията се генерира с помощта на топлинни двигатели"> !}
От голямо значение за всички живи организми е относително постоянният състав на атмосферния въздух: От най-голямо значение за всички живи организми е относително постоянният състав на атмосферния въздух: азот (N2) - 78,3%, азот (N2) - 78,3%, кислород ( O2) – 20,95%, кислород (O2) – 20,95%, въглероден диоксид (CO2) – 0,03%, въглероден диоксид (CO2) – 0,03%, аргон (Ar) – 0,93% от сух обем въздух, аргон (Ar) - 0,93 % от обема сух въздух, малко количество други инертни газове, малко количество други инертни газове, водните пари съставляват 3-4% от общия обем на въздуха. Водните пари съставляват 3–4% от общия обем на въздуха.
АВТОМОБИЛИТЕ СА ПО-ОПАСНИ ОТ ЗАВОДИТЕ Автомобилите произвеждат до 60% от всички вредни емисии. За една година автомобилите отделят 180 тона вредни вещества за жителите на Челябинск пътищата в Челябинск провокират 4 случая на рак на всеки 100 хиляди души
Продуктите от изгарянето на горивата значително замърсяват околната среда. Когато горивото гори, съдържанието на кислород в атмосферата намалява от текущото съотношение на кислород и въглероден диоксид в атмосферата. Естествените процеси на потребление на въглероден диоксид и кислород и навлизането им в атмосферата са балансирани. Изгарянето на гориво се съпровожда от отделянето на въглероден диоксид в атмосферата, който може да абсорбира топлинно инфрачервено лъчение (IR) от земната повърхност. температурата на атмосферата се повишава (с 0,05 ° C годишно). „Парниковият ефект“ може да създаде заплаха от топене на ледниците и покачване на морското равнище.
Какво е името на веществото Защо е опасно Нетоксични вещества: азот, кислород, водна пара, въглероден диоксид и други естествени компоненти на атмосферния въздух Предизвиква "парников ефект" Въглероден оксид (въглероден диоксид) Предизвиква кислороден глад, което причинява неизправности във всички системи на тялото. Високите дози водят до загуба на съзнание и смърт. Въглеводороди (около 160 компонента) Влияят на сърдечно-съдовата система и допринасят за появата на злокачествени новообразувания
Какво друго дишат в „задръстванията“ на Челябинск Как се казва веществото Защо е опасно Азотни оксиди Дразнят лигавиците и засягат алвеоларната тъкан на белите дробове. Високите концентрации могат да причинят астматични прояви и белодробен оток, а продължителното излагане може да причини хроничен бронхит, възпаление на стомашно-чревната лигавица, сърдечна слабост, нервно разстройство. Алдехидите предизвикват дразнене на лигавицата и дихателните пътища, засягащи централната нервна система.
Продължение Какво е името на веществото Защо е опасно Твърди вещества (сажди и други продукти от износването на двигателя, аерозоли, масла, сажди) Влияят на дихателната система, сърдечно-съдовата система и развитието (включително интелектуалното развитие и способността за учене). Саждите включват бензопирен, следователно са канцерогенни. Серните съединения дразнят лигавиците на гърлото, носа, очите и водят до метаболитни нарушения. При високи концентрации води до отравяне на организма.
Ограничаване на използването на съединения на тежки метали, добавени към горивото Подобряване на ефективността на двигателя Създаване на електрически превозни средства и коли със слънчева енергия Разработване на двигатели с водородно гориво (изгорелите газове се състоят от безвредни водни пари)
Държавна образователна институция на АО "Общообразователно училище в наказателни институции", Благовещенск
Топлинни двигатели.
Топлинните двигатели са машини, в които вътрешната енергия на горивото се преобразува в механична енергия.
Първият познат ни топлинен двигател е парна турбина с външно горене, изобретена през 8-ми (или 10-ти?) век след Христа. епоха в Римската империя. Това изобретение не е разработено, вероятно поради ниското ниво на технологиите по това време (например лагерът все още не е изобретен).
По-късно в Китай се появиха барутен пистолет и барутна ракета. Това беше сравнително просто устройство. От механична гледна точка ракетата с прах не беше топлинен двигател, но от гледна точка на физиката беше топлинен двигател. Още през 17-ти век учените се опитват да измислят топлинен двигател на базата на барутно оръжие.
Барутен снаряд в древен Китай
- Видове топлинни двигатели
- Топлинни двигатели с външно горене:
1. Двигател на Стърлинг е термичен апарат, в който газообразен или течен работен флуид се движи в затворено пространство. Това устройство се основава на периодично охлаждане и нагряване на работния флуид. В този случай се извлича енергия, която възниква при промяна на обема на работния флуид. Двигателят на Стърлинг може да работи от всеки източник на топлина.
За първи път е патентован от шотландския свещеник Робърт Стърлинг на 27 септември 1816 г. Въпреки това, първите елементарни „двигатели с горещ въздух“ са известни в края на 17 век, много преди Стърлинг. Постижението на Стърлинг беше добавянето на възел, който той нарече "икономичен".
Робърт Стърлинг -
създател на известната алтернатива на парната машина, кръстена на него.
През 1843 г. Джеймс Стърлинг използва този двигател във фабриката, в която работи като инженер по това време. През 1938 г. Philips инвестира в двигател на Стърлинг с над двеста конски сили и над 30% ефективност. Двигателят на Стърлинг има много предимства и е бил широко използван през ерата на парните двигатели.
2.Парен двигател
Джеймс Уат - шотландски инженер-изобретател, създател на универсалната парна машина
Схема на работа на парната машина на Ват
Основен плюс парни машини - простота и отлични теглителни качества. В този случай можете да направите без скоростна кутия. Поради тази причина е удобно да се използва парна машина като тягов двигател.
недостатъци: ниска ефективност, ниска скорост, постоянен разход на вода и гориво, голямо тегло
Парен двигател - всеки топлинен двигател с външно горене, който преобразува енергията на парата в механична работа.
Камион с парен двигател
Парна пожарна машина
Трактор с парен двигател
(КПД) на топлинен двигател може да се определи като съотношението на полезната механична работа към изразходваното количество топлина, съдържащо се в горивото. Останалата част от енергията се отделя в околната среда под формата на топлина. Парен двигател, изпускащ пара в атмосферата, ще има ефективност от 1 до 8%; подобрен двигател може да подобри ефективността до 25% или дори повече.
ТЕЦ може да постигне ефективност от 30-42%. Инсталациите с комбиниран цикъл могат да постигнат ефективност от 50-60%.
В топлоелектрическите централи ефективността се повишава чрез използване на частично отработена пара за отопление и производствени нужди. В този случай се използва до 90% от енергията на горивото и само 10% се разсейва безполезно в атмосферата.
ТОПЛИННИ ДВИГАТЕЛИ С ВЪТРЕШНО ГОРЕНЕ:
- ЛЕД (двигател с вътрешно горене) е двигател, по време на работа на който част от горящото гориво се превръща в механична енергия.
Първият двигател с вътрешно горене е изобретен и създаден
Е. Леноар през 1860г. Работният цикъл се състои от четири такта, поради тази причина този двигател се нарича още четиритактов двигател. В момента такъв двигател най-често се среща в автомобили.
Рудолф Дизел (1858-1913).
Немски инженер, създател на двигателя с вътрешно горене,
в момента се използва
2. Ротационен двигател с вътрешно горене
Този тип двигател е относително прост и може да бъде създаден във всякакъв размер. Вместо бутала се използва ротор, въртящ се в специална камера. Той съдържа всмукателните и изпускателните отвори, както и запалителната свещ. При този тип конструкция четиритактовият цикъл се осъществява без газоразпределителен механизъм. В ротационен двигател с вътрешно горене може да се използва евтино гориво. Той също така практически не създава вибрации и е по-евтин и по-надежден за производство от буталните топлинни двигатели.
"Mazda" на базата на роторен двигател.
3. Ракетни и реактивни топлинни двигатели.
Същността на тези устройства е, че тягата се генерира не от витло, а от изпускането на отработените газове от двигателя.
Те могат да създават течение в пространство без въздух.
Има твърдо гориво, хибридни и течни). И последният подтип са турбовитлови термични двигатели. Енергията се създава от витлото и от отделянето на отработени газове.
Проектна схема на реактивен двигател
Ан-140 - турбовитлов товаро-пътнически самолет
За да използвате визуализации на презентации, създайте акаунт в Google и влезте в него: https://accounts.google.com
Надписи на слайдове:
Топлинни двигатели
Топлинният двигател е машина, в която вътрешната енергия на горивото се преобразува в механична енергия. Парен двигател Двигател с вътрешно горене Парни и газови турбини Реактивен двигател Видове топлинни двигатели Понастоящем се използват и топлинни двигатели, които използват топлината, отделена в реактора, където се извършва разделянето и трансформацията на атомните ядра.
Хладилник – T 2 Q 2 Q 1 A ′ = Q 1 -Q 2 Ефективност на топлинна машина Ефективност на идеална топлинна машина Принцип на работа на топлинна машина Цилиндър с работно вещество Нагревател – T 1
1 - чугунен цилиндър, в който се движи буталото 2. До цилиндъра е разположен механизъм за разпределение на парата. Състои се от макара, свързана към парния котел. В допълнение към котела, кутията комуникира през отвор 3 с кондензатора и с цилиндъра през два прозореца 4 и 5. Кутията съдържа макара 6, задвижвана от специален механизъм през тяга 7. Бутална парна машина
2 1 Примери за топлинни двигатели 1 - двигател с вътрешно горене, 2 - ракетен двигател По време на работа топлинният двигател получава количество топлина Q 1, което отделя Q 2. Извършена работа A′ = Q, - Q 2.
1 - въздухозаборник, 2 - компресор, 3 - горивна камера, 4 - турбина, 5 - дюза. 1. Авиационен турбореактивен двигател Примери за топлинни двигатели
1 - тръба за изгорели газове, 2 - дюза, 3 - бутало, 4 - въздушен филтър, 5 - въздушен вентилатор, 6 - цилиндър, 7 - биела, 8 - колянов вал. 2. Дизел
1 - входна тръба, 2 - работно колело на турбината, 3 - водещи лопатки на турбината, 4 - изходяща паропровод. 3. Парна турбина
Схема на бензинов двигател с вътрешно горене Схема на оборудване на парна електроцентрала Схема на дизелов двигател
Турбина (бутална машина) Кондензатор Помпа под налягане Диаграма на водния цикъл за парна електроцентрала Котел Смукателна помпа Колекция
Приблизителен енергиен баланс на топлоелектрическа централа Приблизителен енергиен баланс на парова електроцентрала с турбина Ефективност на парова електроцентрала
Описание на презентацията по отделни слайдове:
1 слайд
Описание на слайда:
2 слайд
Описание на слайда:
Топлинният двигател е устройство, което извършва работа, като използва вътрешната енергия на горивото; топлинният двигател, който преобразува топлината в механична енергия, използва зависимостта на топлинното разширение на веществото от температурата. Действието на топлинния двигател се подчинява на законите на термодинамиката.
3 слайд
Описание на слайда:
Топлинни двигатели - парни турбини - се монтират в топлоелектрически централи, където задвижват роторите на генератори на електрически ток, както и във всички атомни електроцентрали за производство на пара с висока температура. Всички основни видове съвременен транспорт използват предимно топлинни двигатели: в автомобилите - бутални двигатели с вътрешно горене, във водния транспорт - двигатели с вътрешно горене и парни турбини, в железопътния транспорт - дизелови локомотиви с дизелови двигатели, в авиацията - бутални, турбореактивни и реактивни двигатели.
4 слайд
Описание на слайда:
Парни двигатели. Парна електроцентрала. Тези двигатели се задвижват с пара. В по-голямата част от случаите това е водна пара, но са възможни машини, които работят с пари на други вещества (например живак). Парни турбини се монтират в мощни електроцентрали и на големи кораби. Понастоящем буталните двигатели се използват само в железопътния и водния транспорт (парни локомотиви и параходи).
5 слайд
Описание на слайда:
Парна турбина Това е ротационен топлинен двигател, който преобразува потенциалната енергия на парата първо в кинетична енергия и след това в механична работа. Парните турбини се използват предимно в електроцентрали и транспортни електроцентрали - корабни и локомотивни, а също така се използват за задвижване на мощни вентилатори и други агрегати.
6 слайд
Описание на слайда:
Бутална парна машина Основната конструкция на буталната парна машина, изобретена в края на 18 век, до голяма степен е оцеляла до днес. В момента той е частично заменен от други видове двигатели. Въпреки това, той има своите предимства, които понякога го правят за предпочитане пред турбината. Това е лекотата на управление, възможността за промяна на скоростта и заден ход.
7 слайд
Описание на слайда:
Двигатели с вътрешно горене. Бензинов двигател с вътрешно горене. Най-разпространеният тип модерен топлинен двигател, инсталиран на автомобили, самолети, танкове, трактори, моторни лодки и др. Двигателите с вътрешно горене могат да работят с течно гориво (бензин, керосин и др.) или с горим газ, съхраняван в компресирана форма в стомана цилиндри или извлечени чрез суха дестилация от дървесина (газогенераторни двигатели).
8 слайд
Описание на слайда:
Дизелов двигател Дизеловият двигател е бутален двигател с вътрешно горене, който работи на принципа на запалване на пулверизирано гориво от контакт с нагрят сгъстен въздух. Дизеловите двигатели работят с дизелово гориво. Запалете с горещ въздух.
Слайд 9
Описание на слайда:
Реактивни двигатели. Реактивен двигател е двигател, който създава теглителната сила, необходима за движение, като преобразува потенциалната енергия на горивото в кинетичната енергия на струйната струя на работния флуид. Има два основни класа реактивни двигатели: Двигатели с дишане на въздух - топлинни двигатели, които използват енергията на окисляване на горивото с кислород, извлечен от атмосферата. Работната течност на тези двигатели е смес от продукти на горенето с останалите компоненти на входящия въздух. Ракетните двигатели съдържат всички компоненти на работния флуид на борда и са способни да работят във всяка среда, включително в безвъздушно пространство. За да изгори гориво, не се нуждае от кислород от въздуха.
10 слайд
