16.4热机课件.ppt

蒸汽机 简单内然机 二冲程汽油机工作原理 喷气式发动机 学前引导 观察实验 在一个试管中装一些水 用软木塞塞紧 对试管加热使水沸腾 会看到什么现象 你想到了什么 现象 塞子被试管内热气推出 试管口有 白雾 生成 你能说出在这一过程中能量如何转化呢 学前引导 2 水蒸汽对活塞做功 又将内能转化成机械能 从而使活塞获得了动力 1 酒精燃烧的化学能转化为水和水蒸汽的内能 学前引导 这个实验 展示了人类利用内能的过程 通过这个实验原理 瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机 这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起了极其重要的作用 如果把试管变成汽缸 把水换成燃料 让燃料在汽缸内燃烧 形成高温高压的燃气来推动活塞做功 便产生了内燃机 如右图 一 热机 热机原理 能够将内能转化为机械能的机器统称为热机 二 热机的种类 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气式发动机 二 热机的种类 蒸气机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 火箭等 三 内燃机 一 内燃机的定义 二 内燃机的种类 燃料在气缸内部燃烧的热机 汽油机 柴油机 1 内燃机的种类 1 汽油机 2 柴油机 构造 工作原理 汽油机完整工作过程 构造 工作原理 汽油机的构造 火花塞 气缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 吸气 压缩 做功 排气 内燃机的冲程和工作循环 汽油机工作原理 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 吸气冲程 汽油和空气 进气门打开 排气门关闭 活塞由上端向下端运动 汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸 压缩冲程 进气门和排气门都关闭 活塞向上运动 燃料混合物被压缩 压强增大 温度升高 做功冲程 在压缩冲程末尾 火花塞产生电火花 使燃料猛烈燃烧 产生高温高压的燃气 推动活塞向下运动 并通过连杆带动曲轴转动 内能转化为机械能 排气冲程 燃烧后的废气 进气门关闭 排气门打开 活塞向上运动 把废气排出气缸 柴油机的构造 喷油嘴 进气门 活塞 连杆 排气门 气缸 曲轴 柴油机工作原理 吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程 吸气冲程 空气 进气门打开 排气门关闭 活塞由上端向下端运动 将空气吸进气缸 压缩冲程 进气门和排气门都关闭 活塞向上运动 活塞把空气压缩得很小 空气的压强更大 温度更高 在压缩冲程末 缸内空气温度已超过柴油的着火点 做功冲程 在压缩冲程末 从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧 产生高温高压的燃气 推动活塞向下运动 并通过连杆带动曲轴转动 排气冲程 燃烧后的废气 进气门关闭 排气门打开 活塞向上运动 把废气排出气缸 2 内燃机的启动 内燃机不能自行启动 开始运转时 要靠外力使飞轮和曲轴转动起来 由曲轴通过连杆带动活塞运动 以后内燃机才能自己工作 问题 汽车在开动前 是如何使内燃机起动的 答 通过外力先使飞轮和曲轴转动起来 由曲轴通过连杆带动活塞运动 消耗机械能来帮助内燃机完成吸气 压缩两个冲程内燃机一旦开始做功 内能就会转化成曲轴的机械能 这时曲轴获得的机械能一部分通过做功 一部分通过飞轮 与曲轴相连的质量较大的轮子 保存起来 然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动 靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气 压缩 这样内燃机就可连续工作下去了 在做功冲程燃气对活塞做功 内能转化为机械能 其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成 工作原理小结A 吸气冲程 吸进汽油与空气的混合物 B 压缩冲程 燃料混合气体被压缩 温度升高 压强增大 此冲程将机械能转化为内能 C 做功冲程 点火方式 点燃式原理 混合气体猛烈燃烧 产生高温高压的燃气 燃气推动活塞对外做功 此冲程将内能转化为机械能 D 排气冲程 排出废气 为下一个工作循环做准备 教师点评 其它小结 在四个冲程中 只有做功冲程对外做功 其它三个冲程称为辅助冲程 要靠飞轮的惯性来完成 所以汽油机在开始工作时要靠外力带动 把四个冲程称为一个工作循环 一个工作循环活塞往复两次 曲轴转动两转 对外做一次功 飞轮转动两圈 教师点评 3 内燃机的应用 汽油机比较轻巧 常用在汽车 飞机和小型农业机械上面 1 汽油机的应用 2 柴油机的应用 柴油比较便宜 但柴油机比较笨重 主要用在载重汽车 拖拉机 坦克上面 想想议议 汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点 有什么不同点 1 基本构造和主要部件的作用相似 2 每个工件循环都经历四个冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 3 四个冲程中 只有做功冲程对外做功 其余三个冲程靠飞轮惯性完成 4 一个工作冲程中 活塞往复两次 飞轮转动两周 做功一次 相同点 不同点 1 构造不同 汽油机气缸顶有火花塞 而柴油机气缸顶部有喷油嘴 2 燃料不同 汽油机的燃料是汽油 而柴油机的燃料是柴油 3 吸气不同 汽油机吸进汽油和空气的混合气体 柴油机只吸进空气 4 点火不同 汽油机属点燃式点火 柴油机属压燃式点火 汽油机的一个工作循环是排气 吸气 压缩 这四个冲程组成的 其中能将机械能转化为内能的冲程是 冲程 汽油机吸入气缸的物质是 A 汽油B 空气C 汽油与空气混合物D 柴油 克服摩擦力做功 或压缩气体做功而使物体的内能增加 这时是将 能转化为 能 气体膨胀对外做功使物体的内能减少 这时是将 能转化为 能 判断下列属于排气冲程的是 达标练习 做功 压缩 机械能 内能 内能 b 机械 C 四 燃料的热值 1kg m3 某种燃料完全燃烧放出的热量 叫做这种燃料的热值 用字母q表示热值的单位是焦 千克 符号是J kg 读作 焦每千克公式 Q qm或Q qm热值是燃料的一种特性 其大小只与燃料的种类有关 与燃料的质量 是否完全燃烧无关 常用燃料的热值 1 烟煤热值的物理意义 1kg烟煤完全燃烧放出的热量是2 9 107J2 氢气热值的物理意义 1m3煤气完全燃烧放出的热量是3 9 107J 关于燃料的热值正确的是 A 燃料的热值与燃料的燃烧程度有关B 燃料的热值与燃料的种类有关C 燃料的热值与燃料的多少有关D 燃料的热值与上面三个因素都有关 解析 选B 热值是燃料的一种特性 它的大小只与燃料的种类有关 与燃料的燃烧程度 质量没有关系 下面说法不正确的是 A 燃料燃烧时 将化学能转化为内能B 人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的C lkg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值D 提高燃料的利用率是节约能源的重要措施 解析 选C lkg的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值 必须加上 完全 两个字 故C错 热量的计算 1 固体和液体燃料Q放 mq2 气体燃料Q放 Vq3 燃料燃烧被其它物体吸收 若不考虑热量损失 则物体吸收的热量 燃料完全燃烧放出的热量即Q吸 Q放若考虑热量损失 则物体吸收的热量 燃料完全燃烧放出的热量 热机效率即Q吸 Q放 例题 2009 十堰中考 十堰市在未来几年将用上天然气 若某个家庭预计每月使用天然气4m3 这些天然气完全燃烧放出热量是 J 相当于 kg柴薪完全燃烧放出的热量 天然气的热值约为7 5 107J m3 柴薪的热值约为1 107J kg 解 4m3完全燃烧放出的热量 Q放 Vq 4m3 7 5 107J m3 3 108J 柴薪的质量m Q放 q 3 108J 1 107J kg 30kg 答 3 10830 人体像热机一样 也需要消耗能量 一个成年人参加一次万米长跑 身体消耗的能量约为7 4 106J这些能量需要完全燃烧多少小麦标准粉才能得到 小麦标准粉的热值约为1 48 107J kg 解 Q吸 Q放 7 4 106Jm Q吸 q 7 4 106J 1 48 107J kg 0 5kg答 需要完全燃烧0 5kg小麦标准粉 燃料完全燃烧放出的能量 废气带走的能量 散热 克服摩擦损失 机械能 讨论交流 热机工作时 能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢 由于机械传动等 克服摩擦所消耗的能量 燃料很难全部燃烧 燃料的化学能不能全部释放 机械传热损失一部分能量 热机真正转变为对外做功的部分 废气排出带走的能量 热机中燃料释放能量的主要走向示意图 化学能 100 内能 机械能 燃烧不完全损失的能量 废气带走的能量 克服摩擦损失的能量 电流通过导线时发热损失的能量 散热损失的能量 发电机 蒸气轮机 锅炉 散热损失的能量 克服摩擦损失的能量 电能 30 火电站能流图 由图可知 真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分 热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率 即 热机效率 怎样提高热机的效率 1 使燃料充分燃烧 2 尽量减少各种热量损失 3 在设计和制造上采用先进的技术 4 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 锅炉效率 锅炉吸收有用的热量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率 即 怎样提高锅炉的效率 1 使燃料充分燃烧 2 尽量减少各种热量损失 3 在设计和制造上采用先进的技术 4 加大送风量 加大受热面 下列提高热机效率的方法中 不