Презентація до уроку фізики за темою "Види теплових двигунів"

Теплові двигуни. Призначення. Будова і принцип дії. Застосування.

Типи теплових двигунів. Можуть бути різні механізми перетворення теплової енергії у енергію механічну. Виділяють поршневі, турбінні двигуни. У поршневому дигуні відбувається розширення газу, що тисне на поршень, змушуючи його переміщатися. У турбодвигуні розширення газу діє на лопатки колеса турбіни, спричиняючи його обертання. Прикладами поршневих двигунів є парові машини і двигуни внутрішнього згорання (карбюраторні, інжекторні і дизельні). Турбіни двигунів бувають газові (наприклад, в авіаційних турбореактивних двигунах) і парові. Паровий двигун.

Паровий двигун. У парових двигунах енергія, яка виділяється під час згоряння палива, йде на утворення водяної пари та її нагрівання, а вже потім нагріта пара, розширюючись, виконує механічну роботу.

Теплові двигуни. Левова частина двигунів на Землі – це теплові двигуни. І хоча винайшли їх досить давно, уявити сучасне життя без них просто неможливо. Дійсно, більшість літаків, кораблів, машин та автомобілів обладнані саме такими двигунами. Отже, що ж розуміють під тепловими двигунами?Теплові двигуни – це пристрої, що перетворюють енергію палива в механічну енергію.

Двигун внутрішнього згоряння. Одним із найпоширеніших видів теплових двигунів, що використовують у транспортних засобах, є двигун внутрішнього згоряння, який сконструював німецький винахідник Ніколаус Отто. Двигун внутрішнього згоряння - це тип двигуна, теплова машина, в якій хімічна енергія палива (звичайно застосовується рідке або газоподібне вуглеводневе паливо), що згоряє в робочій зоні, перетвориться в механічну роботу.

Принцип діїРозглянемо принцип дії чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння. Основним його елементом є циліндр із поршнем, усередині якого відбувається згоряння палива (звідси походить назва двигуна). Як правило, їх кілька. Тому кажуть про дво-, чотири- чи восьмициліндрові двигуни.

Принцип дії двигуна. Циліндр має два отвори з клапанами — впускним і випускним. Робота ДВЗ ґрунтується на чотирьох послідовних процесах — тактах, які весь час повторюються. Перший такт — це впуск пальної суміші, що здійснюється через впускний клапан, коли поршень рухається вниз. Після того, як поршень досягне нижньої точки, всмоктування палива припиняється і обидва клапани закриваються. Під час другого такту, коли поршень рухається вгору, відбувається стискання суміші, внаслідок чого її температура підвищується. У верхній точці поршня суміш запалюється електричною іскрою від свічки. Вона миттєво спалахує, через значне нагрівання розширюється й тисне на поршень. Сила тиску штовхає поршень донизу, відбувається третій такт — робочий хід, під час якого виконується робота. За допомогою шатунного механізму рух поршня передається колінчатому валу, який з'єднано з колесами автомобіля

Принцип дії двигуна Виконуючи роботу, суміш розширюється й одночасно охолоджується. Після проходження поршнем нижньої точки відкривається випускний клапан і під час руху поршня вгору відбувається четвертий такт — випуск відпрацьованих газів. Таким чином, робочий цикл чотиритактного двигуна завершується, і згодом все починається з першого такту. Оскільки з чотирьох тактів ДВЗ лише один — робочий, двигун має інерційний механізм — маховик. Він запасає енергію, за рахунок якої колінчастий вал обертається під час виконання решти тактів. Маховик може бути виконано у вигляді корзини зчеплення або шестерні на яку передається крутний момент від пускового двигуна (стартера), також маховиком є щоки колінчатого вала багатоциліндрового двигуна.

Застосування. В основному чотиритактні двигуни застосовують на автомобілях, тракторах та іншій техніці. Основними складовими частинами ДВЗ є блок циліндрів, головка газорозподільного механізму, картер двигуна, впускний та випускний колектори, карбюратор, електрообладнання та система охолодження.

ККД теплового двигуна

Теплові двигуни й охорона природи. Автомобілі на сьогоднішній день - головна причина забруднення повітря в містах. Зараз в світі їх налічується понад півмільярда. Викиди від автомобілів в містах особливо небезпечні тим, що забруднюють повітря в основному на рівні 60-90 см від поверхні Землі і особливо на ділянках автотрас, де стоять світлофори. Найбільша кількість забруднюючих речовин викидається при розгоні автомобіля, особливо при швидкому, а також при русі з малою швидкістю (з діапазону найбільш економічних). Відносна частка (від загальної маси викидів) вуглеводнів і оксиду вуглецю найбільш висока при гальмуванні і на холостому ходу, частка оксидів азоту - при розгоні. З цих даних випливає, що автомобілі особливо сильно забруднюють повітряне середовище при частих зупинках і при русі з малою швидкістю. Забруднення повітряного середовища сприяє як захворювань людини, тварин, рослин, так і змін навколишнього середовища.

Теплові двигуни й охорона природи. Запаси вільного кисню на нашій планеті поновлюються тільки зеленими рослинами - водоростями, деревами, чагарниками, травами. Мимоволі переймаєшся повагою до цих живих лабораторіях, які щодня працюють для того, щоб не дати людям і тваринам задихнутися від нестачі кисню.

Теплові двигуни й охорона природи. Необхідно підвищувати ефективність споруджень, що перешкоджають викиду в атмосферу шкідливих речовин, домагатися більш повного згоряння палива в автомобільних двигунах. Вже зараз не допускаються до експлуатації автомобілі з підвищеним змістом СО у відпрацьованих газах. Створюють електромобілі, які здатні конкурувати зі звичайними, і можливість застосування пального без шкідливих речовин у відпрацьованих газах, наприклад у двигунах, що працюють на суміші водню з киснем.