Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловые двигатели

Тепловые двигатели

Тепловые двигатели — паровые турбины — устанавливают также на всех АЭС для получения

Тепловые двигатели

Другие доклады по предмету

Доклад по физике

Подготовил ученик Проверила

Тепловой двигатель.

Ещё в давние времена люди старались использовать энергию топлива для превращения её в механическую. 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. К сожалению, коэффициент полезного действия не высок.

К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Их топливом является твёрдое и жидкое топливо, солнечная и атомная энергии.

Двигатель внутреннего сгорания.

В наше время чаще встречается автомобильный транспорт, который работает на тепловом двигателе внутреннего сгорания, работающем на жидком топливе. Рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, за четыре такта. Поэтому такой двигатель и называется четырёхтактным. Цикл двигателя состоит из следующих четырёх тактов: 1.впуск, 2.сжатие, 3.рабочий ход, 4.выпуск.

Для усиления мощности и лучшей системы обеспеченности равномерности вращения вала, используют 4,8 и более цилиндровых двигателей. Особенно мощные двигатели на теплоходах, тепловозах и др.

Паровая турбина.

В современной технике так же широко применяют и другой тип теплового двигателя. В нём пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие двигатели называют турбинами.

В современных турбинах, для увеличения мощности применяют не один, а несколько дисков, насажанных на общий вал. Турбины применяют на тепловых электростанциях и на кораблях.

Наибольшее значение имеет использование тепловых двигателей на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока.

Тепловые двигатели — паровые турбины — устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном — поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном — ДВС и паровые турбины; на ж/д. тепловозы с дизельными установками; в авиации — поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта.

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 две-три тонны — свинца.

Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды — использованием 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.

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.

Во владимирской области в 2001 году суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, определённые на основании информации природопользователей об охране атмосферного воздуха по стационарным и передвижным источникам составили 115.295 тыс. т. в год, в том числе твёрдые 7.1% (8.192 тыс. т.) газообразные и жидкие 92.9%(107.103 тыс. т.)

Валовые выбросы от автотранспорта за 1996 2001 года представлена в таблице 1.

Загрязняющие вещества.199619971998199920002001Всего тыс./год47.07500.08500.77754.03859.2161.977В том числеОксид углерода35.6337.5638.06340.74444.79146.954Оксиды азота5.055.6445.6876.0026.56.72Углевода5.856.266.4516.6257.1967.567Сажа0.0510.060.0510.0620.0670.065Диоксида серы0.460.530.4980.5280.630.644Соединения свинца0.0290.0260.0270.0230.0260.027

Рост 20001 году числа автомобилей, находящихся в личной собственности населения, составляет 7.5% (13715 единиц) по отношению к 2001 году, причём количество грузовых автомобилей увеличилось на 17.1%, автобусов на 8.5%специальных на 25.5% и легковых автомобилей на 6.8% что послужило причиной увеличения выбросов от передвижных источников.

В 2001 году произошло увеличение выбросов свинца от передвижных источников примерно на 0.002 тыс. т. (7.4%) что объясняется общим увеличением количества единиц автотранспорта. Причём при расчёте выбросов принято так же как и в предыдущем году, что применение этиленового бензина составило 20%.

Урок по физике. 8 класс Тема: «Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания»

Открытый урок по физике. 8 класс

Тема: «Тепловые двигатели. Двигатель внутреннего сгорания»

Задачи урока:
1) Сформировать знания о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания (ДВС);
2) Ознакомить учащихся с устройством и принципом работы этого двигателя;
3) Научить учащихся пользоваться таблицами, сравнивать и сопоставлять изучаемые процессы.

Оборудование: модель ДВС, презентация темы в электронном виде.

План урока:
Вступительное слово учителя:
Вторую половину 20 века и начала 21 века, называют эпохой научно-технической революции. Она характеризуется бурным развитием науки и быстрым внедрением научных открытий в технику, промышленность, сельское хозяйство. Например, сконструировать двигатель, который приводит в движение автомобиль, тепловоз, теплоход, смогли лишь после изучения тепловых явлений и свойств газов. Сегодня мы познакомимся с устройством и работой ДВС.

а) Включить презентацию «Не может быть». Прочтите текст, выделите в нем 7 несоответствий-ошибок с точки зрения физики и объясните ваш выбор.
Не может быть.
Проснувшись рано с утра, я вспомнил, что договорился с Витей идти на речку смотреть ледоход. Открыл окно. Морозный воздух клубами врывался в комнату и поднимался под потолок. С пятого этажа мне хорошо были видны поля за окраиной города. Там весь снег уже стаял, и только на крышах домов он еще лежал мохнатыми шапками.
Включив электрочайник, я быстро сделал зарядку, вымылся по пояс под краном и, не вытираясь, глубоко вздохнул – по всему телу разлилось тепло. Зайдя на кухню, я понял, что слишком увлекся – чайник кипел уже не одну минуту. Кипяток был просто обжигающий – градусов 120. Мне пришлось долго ждать прежде, чем он остыл, и я смог попить чаю. Покушав, я побежал на улицу. Опаздывал.
Витя был уже там. «Вот погодка сегодня! – вместо приветствия восхищенно произнес он. – Солнце какое, а температура с утра минус 20 0 С». «Нет, минус 40 0 С» — возразил я. Мы заспорили, потом Витя сообразил, в чем дело. «У меня термометр на ветру висит, — сказал он, — а у тебя в укромном месте, поэтому и показывает больше». Мы пошли по улице, бодро шлепая по лужам.

7 ошибок в тексте:

Читать еще:  Шевроле спарк свист при запуске двигателя

ПОДНИМАЛСЯ ПОД ПОТОЛОК – не может быть, потому что холодный воздух с улицы тяжелее теплого внутри помещения и должен опускаться вниз.

ТАМ ВЕСЬ СНЕГ УЖЕ СТАЯЛ, И ТОЛЬКО НА КРЫШАХ ДОМОВ ОН ЕЩЕ ЛЕЖАЛ МОХНАТЫМИ ШАПКАМИ — не может быть, потому что первым снег растает на крышах.

ПО ВСЕМУ ТЕЛУ РАЗЛИЛОСЬ ТЕПЛО — не может быть, потому что при испарении вода отнимает энергию у тела и должно становиться холоднее.

ГРАДУСОВ 120 — не может быть, потому что вода кипит при температуре 100 0 С.

НА ВЕТРУ ВЕСИТ…В УКРОМНОМ МЕСТЕ…. ПОКАЗЫВАЕТ БОЛЬШЕ — не может быть, потому что –20 0 С больше, чем -40 0 С. На ветру температура должна быть ниже (-40 0 С), чем в укромном месте (–20 0 С).

ШЛЕПАЯ ПО ЛУЖАМ — не может быть, потому что вода при отрицательной температуре превращается в лед.

б) Проверка формул, терминов и величин.

Какой буквой обозначается:
— удельная теплоте плавления
— удельная теплоте парообразования
— удельная теплоемкости вещества

-удельная теплота сгорания

-теплота, масса, температура

в) Кроссворд «Плавление». Демонстрирует А.Крылом – ученик 10 класса

с) Решение задач на повторение:

1 ученик на доске

2 ученик на доске

класс в тетрадях

Удельная теплота сгорания бензина 4,4•10 7 Дж/кг.

Масса бензина 10 кг.

Сколько теплоты выделится при полном сгорании топлива?

Удельная теплота сгорания дизельного топлива 4,3•10 7 Дж/кг.

Масса дизельного топлива 10 кг.

Сколько теплоты выделится при полном сгорании топлива?

Удельная теплота сгорания сжиженного газа 4,52•10 7 Дж/кг.

Масса газа 10 кг.

Сколько теплоты выделится при полном сгорании топлива?

Вывод : полностью ли сгорает топливо в ДВС ? (нет, часть и топлива и тепловой энергии уходит в атмосферу).

2. Объяснение нового материала.

Показать презентацию «История автомобилей».

Что общего во всех этих машинах? (мотор – двигатель внутреннего сгорания)

Работаем с учебником и находим ответы на вопросы, которые появились на экране:

По учебнику п. стр.

Найдите ответы на вопросы:

Тепловые двигатели – устройства, совершающие работу за счет использования внутренней энергии топлива.

Изобретен в 1860 г. Э.Ленуаром , 4-х тактный ДВС в 1878 г. Н.Отто.

Виды тепловых двигателей:
-Паровые машины
-ДВС
-Газовая и паровая турбины
-Реактивный двигатель

Характеристики тепловых двигателей.

• Устройство ДВС: цилиндр, поршень, коленвал, 2 клапана(впуск и выпуск), свеча.

В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания.
Работают они на жидком топливе — бензине или горючем газе.
Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный при помощи шатуна с коленчатым валом.
В верхней части цилиндра имеется два клапана, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через первый клапан (впускной) поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а через второй клапан (выпускной) выпускаются отработавшие газы.
В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха (температура достигает 1600 0 -1800 о С).
Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом они охлаждаются, т.к. часть их внутренней энергии превращается в механическую.
Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют еще тактом. Поэтому двигатели называют четырехтактным.
1 такт: впуск.
2 такт: сжатие.
3 такт: рабочий ход.
4 такт: выпуск.

1) почему двигатель называется ДВС

2) на каком горючем работает ДВС

3)виды тепловых двигателей

5) Названия тактов ДВС

6) Что происходит в каждом такте:

7)какая температура сгорания смеси

8)что такое мёртвая точка

9)сколько мёртвых точек

10)в какую энергию превращается внутренняя энергия топлива

11) полностью ли расходуется внутренняя энергия

12) Для чего нужны многоцилиндровые двигатели?

13) Зачем поверхность двигателя ребристая?

4. Транспорт будущего – презентация «Транспорт будущего». Демонстрация модели машины с фотоэлементом.
5. Компьютерное тестирование:
10 вопросов, оценки на экране.
6. Итог урока. Оценки за урок. Отметить работу учащихся.
7. Домашнее задание: §_______(читать, отвечать на вопросы), из сборника №______, учить формулы.

Презентация ««Тепловые двигатели»» (8 класс) по физике – проект, доклад

Презентацию на тему ««Тепловые двигатели»» (8 класс) можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Физика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад — нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 18 слайд(ов).

Слайды презентации

Паровая машина Газовая турбина

Двигатель внутреннего сгорания

Тепловой двигатель — тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию. Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики. Для работы необходимо создать разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Для работы двигателя обязательно наличие топлива. Это возможно при нагревании рабочего тела (газа), который совершает работу за счёт изменения своей внутренней энергии. Повышение и понижение температуры осуществляется, соответственно, нагревателем и холодильником. Был предложен вариант вечного двигателя, нарушающего 2 закон термодинамики. Если не использовать холодильник и нагреватель, а просто встроить в поршень демона Максвелла, который будет пропускать в одну сторону горячие молекулы, а в другую холодные, то поршень придёт в движение. Если дать команду демону пропускать молекулы в другом направлении, поршень спустя какое-то время двинется в обратном направлении

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного ДВС совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. При 1-м такте — впуске — поршень движется от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Впускной клапан при этом открыт и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр. В течение 2-го такта — сжатия, — когда поршень движется от н. м. т. к в. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты и смесь сжимается до давления 0,8—2 Мн/м2 (8—20 кгс/см2). Температура смеси в конце сжатия составляет 200—400°C. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание имеет место при положении поршня, близком к в. м. т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 3—6 Мн/м2 (30—60 кгс/1см2), а температура 1600—2200°C. 3-й такт цикла — расширение — называется рабочим ходом; в течение этого такта происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу. 4-й такт — выпуск — происходит при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы вытесняются поршнем.

Паровая машина, поршневой первичный двигатель, предназначенный для преобразования потенциальной тепловой энергии (давления) водяного пара в механическую работу. Рабочий процесс П. м. обусловлен периодическими изменениями упругости пара в полостях её цилиндра, объём которых изменяется в процессе возвратно-поступательного движения поршня. Пар, поступающий в цилиндр П. м., расширяется и перемещает поршень. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется с помощью кривошипного механизма во вращательное движение вала (рис.). Впуск и выпуск пара осуществляются системой парораспределения. Для снижения тепловых потерь цилиндры П. м. окружаются паровой рубашкой

Читать еще:  Вибрирует двигатель на холостых ауди 80

1- поршень 2 — Шток поршня 3 — Ползун 4 — Шатун 5 — Коленчатый вал 6 — Эксцентрик для привода клапана 7 — Маховик 8 — Золотник 9 — Центробежный регулятор

Реактивный двигатель, двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. В кинетическую (скоростную) энергию реактивной струи в Р. д. могут преобразовываться различные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая, солнечная). Р. д. (двигатель прямой реакции) сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т. е. обеспечивает собственное движение без участия промежуточных механизмов.

Принцип действия ракетного двигателя состоит в следующем: горючее, а в первых ракетах это был пороховой заряд, сгорает в камере сгорания, и образовавшиеся газы с большой скоростью вылетают из отверстия — сопла. Вылет газов сопровождается отдачей. В результате этой отдачи возникает сила, приложенная к двигателю и направленная противоположно направлению вылета газовой струи.

Газовая турбина (паровая турбина)

Паровая турбина представляет собой серию вращающихся дисков, закрепленных на единой оси, называемых ротором турбины, и серию чередующихся с ними неподвижных дисков, закрепленных на основании, называемых статором. Диски ротора имеют лопатки на внешней стороне, пар подается на эти лопатки и крутит диски. Диски статора имеют аналогичные лопатки, установленные под противоположным углом, которые служат для перенаправления потока пара на следующие за ними диски ротора. Каждый диск ротора и соответствующий ему диск статора называются ступенью турбины. Количество и размер ступеней каждой турбины подбираются таким образом, чтобы максимально использовать полезную энергию пара той скорости и давления, который в нее подается. Выходящий из турбины отработанный пар поступает в конденсатор. Турбины вращаются с очень высокой скоростью, и поэтому при передаче вращения на другое оборудование обычно используются специальные понижающие трансмиссии. Кроме того, турбины не могут изменять направление своего вращения, и часто требуют дополнительных механизмов реверса (иногда используются дополнительные ступени обратного вращения). Турбины превращают энергию пара непосредственно во вращение и не требуют дополнительных механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращение. Кроме того, турбины компактнее возвратно-поступательных машин и имеют постоянное усилие на выходном валу. Поскольку турбины имеют более простую конструкцию, они, как правило, требуют меньшего обслуживания. Основной сферой применения паровых турбин является выработка электроэнергии (около 86% мирового производства электроэнергии производится паровыми турбинами), кроме того, они часто используются в качестве судовых двигателей (в том числе на атомных кораблях и подводных лодках). Было также построено некоторое количество паротурбовозов, но они не получили широкого распространения и были быстро вытеснены тепловозами и электровозами.

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя

Для характеристики работоспособности двигателей введено понятие коэффициента полезного действия ( КПД ). Впервые ввел в науку и технику понятие коэффициента полезного действия двигателя французский инженер Сади Карно.

Коэффициент полезного действия в процентах равен отношению к полезной работы к совершенный или же отношению полезной работы к количеству теплоты выделенной при сгорании топлива.

Спасибо за внимание Работу выполнила : Ученица 8 «б» класса МОУ. СОШ №5 Савельева Катя

урок физики в 8 классе «Паровая турбина. КПД теплового двигателя»

Урок физики в 8 классе

Тема: «Паровая турбина. КПД теплового двигателя»

Учитель физики Наумова О.П.

Тема: «Паровая турбина. КПД теплового двигателя»

Образовательные.Познакомить учащихся с устройством и принципом действия паровой турбины. Ввести понятие КПД теплового двигателя. Обозначить проблемы охраны окружающей среды.

Развивающие. Развивать научное мировоззрение, логическое и абстрактное мышление, умение анализировать физические процессы, наблюдать, сравнивать, оценивать, устанавливать связи между физическими явлениями.

Воспитательные. Воспитывать самостоятельность, культуру речи, умение грамотно выражать свои мысли, используя физическую терминологию, информационную культуру, грамотное отношение к своему здоровью, экологическую безопасность.

Организационный момент.

Проверка знаний учащихся.

Актуализация опорных знаний (подготовка к восприятию нового материала).

Изучение нового материала (лекция учителя).

Закрепление пройденного.

Подведение итогов урока. Выставление оценок.

Домашнее задание.

Организационный момент.

Здравствуйте. Садитесь. Проверим вашу готовность к уроку. У вас на столах должны быть тетради, учебники, дневники, ручки. Кто еще не готов к уроку, прошу поторопиться и не задерживать нас. Кто отсутствует. Очень хорошо. Сядьте, пожалуйста, ровно. Сконцентрируйтесь. Начнем наш очередной урок.

Мы заканчиваем изучение темы «Тепловые явления», но вначале давайте вспомним, о чем шла речь на предыдущих уроках.

Проверка знаний учащихся.

Проверку домашнего задания проведем следующим образом. Один из вас будет у доски решать задачу по материалу предыдущих параграфов, а остальные в это время будут отвечать на мои вопросы. К доске пойдет … А остальных прошу быть предельно собранными, внимательно слушать мои вопросы и если кто-то знает ответ прошу поднимать руку, а не отвечать хором.

Фронтальный опрос учащихся:

Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела.

Какие двигатели называют тепловыми?

Какие виды тепловых двигателей вам известны?

Какие переходы и превращения энергии происходят в них?

Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

Назовите основные узлы простейшего двигателя внутреннего сгорания.

Какие физические явления происходят при сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания?

За сколько ходов, или тактов, происходит один рабочий цикл двигателя? Сколько оборотов делает при этом вал двигателя?

Какие процессы происходят в двигателе в течение каждого из четырех тактов?

Как называются эти такты?

Какие двигатели внутреннего сгорания чаще всего применяют в автомобилях? Где еще, кроме автомобилей, применяют двигатели внутреннего сгорания?

Задача.

Сколько бензина нужно сжечь, чтобы 200 кг воды нагреть на 30ºС? (Ответ: m = 0,55 кг)

Итак, мы завершили проверку домашнего задания. Вы сегодня хорошо подготовились. И пришло время продолжить изучение нашей темы, вернее не продолжить, а закончить. Сегодня на уроке мы завершаем изучение темы «Тепловые явления» и подводим некоторые итоги. Следующий наш урок будет посвящен решению задач и подготовке к контрольной работе, а после ее написания мы приступим к изучению следующего большого раздела «Электрические явления».

Актуализация опорных знаний.

Я неоднократно говорила вам о том, что все физические явления, законы в конечном итоге находят применение в повседневной жизни человека.

Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии. Источниками энергии являются различные виды топлива, а также энергия ветра, солнечная энергия, энергия приливов и отливов.

Поэтому существуют различные типы машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой. По своей сути машина – устройство, которое служит для преобразования одного вида энергии в другой.

Тепловые машины преобразуют внутреннюю энергию в механическую. Мы с вами уже изучили один из видов тепловых машин – двигатель внутреннего сгорания, а сегодня познакомимся еще с одним видом – паровой турбиной, а кроме этого выясним такой вопрос, что происходит с внутренней энергией в результате ее преобразования в механическую. Итак, тема нашего урока «Паровая турбина. КПД теплового двигателя». Запишите, пожалуйста, в ваших рабочих тетрадях число и тему урока.

Читать еще:  Высокий уровень сигнала датчика температуры воздуха газель 406 двигатель

Изучение нового материала (лекция учителя).

1. В современной технике кроме двигателя внутреннего сгорания широко применяют другой тип теплового двигателя. В нем пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие двигатели называют турбинами.

Схема устройства простейшей паровой турбины приведена на рисунке. На вал 5насажен диск 4, по ободу которого закреплены лопатки 2. Около лопаток расположены трубы – сопла 1, в которые поступает пар 3 из котла. Струи пара, вырывающиеся из сопел, оказывают значительное давление на лопатки и приводят диск турбины в быстрое вращательное движение. (Просмотр кинофрагмента)

В современных турбинах применяют не один, а несколько дисков, насаженных на общий вал. Пар последовательно проходит через лопатки всех дисков, отдавая каждому из них часть своей энергии.

На электростанциях с турбиной соединен генератор электрического тока. Частота вращения вала турбин достигает 30 000 оборотов в минуту, что является очень удобным для приведения в движение генераторов электрического тока.

В нашей стране строят паровые турбины мощностью от нескольких киловатт до 1 200 000 киловатт. Применяют турбины на тепловых электростанциях и на кораблях.

Постепенно находят все более широкое применение газовые турбины, в которых вместо пара используются продукты сгорания газа. (Просмотр кинофрагмента)

2. Разнообразие видов тепловых машин указывает лишь на различие в конструкции и принципах преобразования энергии. Общим для всех тепловых машин является то, что они изначально увеличивают свою внутреннюю энергию за счет сгорания топлива, с последующим преобразованием внутренней энергии в механическую

Очевидно, что никогда не может произойти эквивалентного преобразования внутренней энергии в работу: часть внутренней энергии уходит на нагревание деталей машин, на преодоление трения в узлах, на рассеивание в окружающую среду.

Рассмотрим схему устройства теплового двигателя. Он состоит из нагревателя,рабочего тела и холодильника. Газ или пар, который является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты. Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу за счет своей внутренней энергии. Часть энергии передается атмосфере – холодильнику – вместе с отработанным паром или выхлопными газами.

Очень важно знать, какую часть энергии, выделяемой топливом, тепловой двигатель превращает в полезную работу. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее.

Для характеристики экономичности различных двигателей введено понятиекоэффициента полезного действия двигателя – КПД.

Отношение совершенной полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя.

Определить КПД теплового двигателя можно по следующей формуле:

КПД = АП/ Q 1, или КПД = ( Q 1 Q 2)/ Q 1,

Где АП – полезная работа, Q 1 – количество теплоты, полученное от нагревателя, Q 2 – количество теплоты, отданное холодильнику, Q 1 – Q 2 – количество теплоты, которое пошло на совершение работы. КПД выражается в процентах.

Например, двигатель из всей энергии, выделившейся при сгорании топлива, расходует на совершение полезной работы только одну четвертую часть. Тогда коэффициент полезного действия двигателя равен 1/4, или, 25%, так как КПД обычно выражают в процентах.

КПД двигателя всегда меньше единицы, т. е. меньше 100%. Например, КПД двигателя внутреннего сгорания 20 – 40%, паровых турбин – свыше 30%, дизельных двигателей – 35 -42%. Это достаточное достижение современной науки и техники. Первая паровая машина преобразовывала менее 1% от всей энергии в полезную работу.

3. При использовании тепловых машин остро встает вопрос загрязнения окружающей среды.

При сжигании топлива в атмосферу попадает очень много вредных выбросов. К ним можно отнести углекислый газ СО2, угарный газ СО, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов.

Поэтому очень большое внимание следует уделять развитию методов защиты окружающей среды от этих продуктов сгорания и созданию новых альтернативных источников энергии. К ним можно отнести двигатели, работающие на солнечной энергии, на электрической энергии, на энергии приливных волн и так далее. Именно это направление является наиболее перспективным.

Кроме того, такие виды топлива как нефть, уголь, природный газ являются невосполнимыми источниками энергии. В ближайшие 50–100 лет человечество столкнется с проблемой нехватки традиционных видов топлива.

С другой стороны, прогресс нашей цивилизации напрямую связан с применением различных видов тепловых машин: нет ни одной области человеческой деятельности, где бы не применялись машины.

С момента, когда Джеймс Уатт в 1768 году построил первую паровую машину, до настоящего времени прошло более 240 лет. За это время тепловые машины очень сильно изменили содержание человеческого труда. Именно применение этих машин позволило человечеству шагнуть в космос, раскрыть тайны морских глубин. Уровень развития любой страны определяется тем, какое количество различных машин приходится на душу населения.

Закрепление пройденного.

А сейчас пришло время подвести некоторые итоги и убедиться в том, что вы поняли, о чем шла речь сегодня на уроке. Ответьте, пожалуйста, на мои вопросы.

Какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами?

В чем отличие в устройстве турбин и поршневых машин?

Пользуясь рисунком, расскажите, из каких частей состоит паровая турбина и как она работает.

Почему в тепловых двигателях только часть энергии топлива превращается в механическую энергию?

Что называют КПД теплового двигателя?

Как определить КПД машины?

Почему КПД двигателя не может быть не только больше 100%, но и равен 100?

Как можно повысить КПД тепловой машины?

Ну что же, вы хорошо ответили на мои вопросы, а это говорит о том, что вы внимательно меня слушали. А теперь мы с вами прорешаем задачи на определение КПД теплового двигателя и на тему «Тепловые двигатели».

Задачи:

Тепловая машина, получив 4000 Дж тепла, совершила работу в 1 кДж. Определите КПД машины. (Ответ: КПД = 25%)

КПД машины 40%. Определите работу, которую совершила машина, если она получила 6кДж тепла. (Ответ: А = 2400 Дж)

Выполняя домашнее задание, ученик записал: «К машинам с тепловым двигателем относятся: реактивный самолет, паровая турбина, мопед». Дополните эту запись другими примерами.

Объясните причину вращения колеса (см. рисунок). Какие преобразования энергии происходят при этом?

6. Подведение итогов урока. Выставление оценок.

А сейчас пришло время подвести итоги урока. Мы с вами закончили изучение главы «Агрегатные состояния вещества» и вместе с тем большого раздела «Тепловые явления» и оценки, которые вы сегодня получаете: следующие… (Выставление оценок с комментариями)

7. Домашнее задание.

А теперь откройте дневники и запишите домашнее задание: §23, §24, № 930 (из сборника В.И. Лукашика, прокомментировать).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector