热机效率和环境保护.ppt

第十三章内能与热机 第4节热机效率和环境保护 复习提问 指出下4个图分别是柴油机工作时的哪个冲程 压缩冲程 吸气冲程 做功冲程 排气冲程 复习提问 滑轮组的机械效率 炉灶烧水时热量的利用效率 炒菜做饭 火力发电 奔驰的汽车与火车 直入苍穹的火箭等都离不开燃料 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程 从原始人类学会用火起 至今 人们使用的能量绝大部分都还是通过燃烧燃料获得的 生活中人们通常通过什么来获得能量 想一想 燃料 燃料 能够燃烧的材料 燃料的燃烧是一种化学变化 燃料燃烧的过程是 化学能转化为内能的过程 柴禾 石油 天然气 煤炭 它们都离不开燃料 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程 燃料 不同燃料燃烧时的放热本领不同 燃料的热值 讨论 在生活中我们可以使用哪些可燃烧的材料烧开一壶水 燃料 问 用不同燃料烧开同一壶水 消耗的燃料质量是相同的吗 为什么 约2 8Kg 约1 16Kg 约0 73Kg 燃料的热值 不同燃料燃烧释放能量的能力是不同的 这个特性可以用热值来表示 2 定义 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 叫做这种燃料的热值 3 单位国际单位 J kg 焦每千克 气体燃料的单位 J m3 焦每立方米 燃料的热值q 1 意义 不同燃料燃烧释放能量的能力 例如 无烟煤的热值为3 4 107J kg 表示的物理意义是 例2液化气的热值为4 9 107J m3 表示的物理意义是 1kg的无烟煤在完全燃烧时所放出的热量是3 4 107J 1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4 9 107J 燃料的热值q 热值是燃料的一种特性 只与燃料的种类有关 与燃料的质量 体积等均无关 常见燃料的热值P51 观察热值表 你有什么发现 燃料完全燃烧放出热量的计算 公式 Q放 mq或Q放 vqQ 热量 q 热值 m 质量 v 体积 例题1 计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量 解 Q mq 4Kg 4 3 107J Kg 1 32 108J 答 完全燃烧释放的热量为1 32 108J 已知 q 4 3 107J Kg m 4Kg 求 Q 例题2 如果不计能量损失 把5kg40 的水烧开 需要完全燃烧多少kg的干木柴 热量的计算 解 Q吸 Cm1 tg td 4 2 103J kg 5kg 60 1 26 106J Q放 已知 C 4 2 103J kg m1 5kg tg td 100 40 60 q 1 2 107J m2 4Kg 求 Qm2 Q放 Q吸 答 需要0 105kg的干木柴 各种发动机工作时 并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功 有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了 二 热机效率 所以 热机有个效率问题 由于机械传动等 克服摩擦所消耗的能量 燃料很难完全燃烧 燃料的化学能不能全部释放 机械传热损失一部分能量 废气排出带走的能量 二 热机效率 热机中燃料燃烧释放能量的走向图示 用来做有用功的能量 1 热机效率 热机中转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率 2 热机效率的公式 二 热机效率 3 因为总有能量损失 热机的效率小于100 1 怎样提高热机的效率 使燃料充分燃烧 尽量减少各种热量损失 在热机的设计和制造上采用先进的技术 注意保养 保证良好的润滑 减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量 二 热机效率 各种热机的效率 蒸汽机 6 15 汽油机 20 30 柴油机 30 40 飞机上的喷气式发动机 50 60 二 热机效率 三 环境保护 热机为人类的发展做出了重大贡献 但也带来了许多环境污染问题 主要是空气污染 课堂练习 1 四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为 木柴约200千克 烟煤约80千克 液化石油气约30千克 煤气约60千克 这四种燃料中的热值最高的是 A 液化石油气B 煤气C 烟煤D 木柴 A 2 航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的 这是因为液态氢具有 A 较小的质量B 较小的密度C 较大的比热容D 较大的热值 D 3 柴油机是工农业生产中常用的热机 已知某型号柴油机的效率是30 在柴油机内完全燃烧2千克柴油能放热J 这些热通过柴油机的转化能对外做有用功J 柴油的热值为3 0 107J kg 1 8 107 6 107 课堂练习 4 有一种天然气的热值是8 4 107J m3 完全燃烧10m3这种天然气可放出J的热量 这相当于热值为1 2 107J kg的干木柴kg完全燃烧放出的热量 8 4 108 70 5 下列提高热机效率的方法中 不可行的是 A 减少各种热损失B 加润滑油减少机器各部件之间的摩擦C 充分利用废气的能量 如建热电站D 采取少消耗总能量的办法 D 课堂练习 6 一台内燃机运行时各种能量损耗大致为 汽缸散热损失占25 废气带走的能量占30 摩擦等机械损耗占10 则内燃机的热机效率为 35 7 燃料在燃烧的过程中 燃料的能转化为能 8 有关热值的概念 下列说法中正确的是 A 燃料完全燃烧时 它的热值最大B 没有燃烧的燃料 热值等于零C 燃料燃烧时放出的热量越多 热值越大D 燃料的热值与燃烧情况无关9 无烟煤