Презентація, "Теплові машини. ККД теплової машини"

Мета уроку: освітня : з'ясувати принцип дії теплової машини, її складових частин, залежність ККД теплових машин від температур нагрівника і холодильника; формувати вміння використовувати набуті знання для розв'язування практичних задач; розвиваюча: розвивати логічне мислення; виховна :виховувати навички роботи, вміння відстоювати свою думку.

Перевірка знань: Визначте, які із наступних тверджень вірні, а які хибні: коли сірник внесли у полум'я свічки, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок механічної роботи; коли сірник запалили об коробок, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі; коли штучний супутник нагрівся під час входження в атмосферу Землі, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі; коли склянку з водою кімнатної температури поставили в холодильник, то внутрішня енергія зменшилась внаслідок теплопередачі; коли дах будинку нагрівся під прямими променями сонця, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі.

Теплові машини Теплова машина — це механізм призначений для перетворення теплової енергії палива в механічну роботу і працює циклічно До теплових машин належать: двигуни внутрішнього згоряння, парові двигуни, парові й газові турбіни, дизельні й турбореактивні двигуни Паровий двигун

Типи теплових двигунів

З історії винаходу: У 1784 р. англійський винахідник Дж. Уатт створив перший паровий двигун, який тривалий час використовувався як універсальний двигун, що приводив у рух паровози і пароплави, навіть перші автомобілі. 1766 p., російський винахідник Ползунов створив парову машину, яка працювала на одному з гірничодобувних заводів Уралу. Паровий двигун

Робоче тіло Q1 Q2 Нагрівник Т1 Холодильник Т2 Основні частини теплової машини. Робочою речовиною може бути водяний пар або газ. A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A = Q1 – Q2 A Газ, який виконує роботу в процесі свого розширення, наз. робочим тілом. Пристрій, від якого робоче тіло одержує певну кількість теплоти, наз. нагрівником. Об’єкт, якому робоче тіло віддає певну кількість теплоти, наз. холодильником.

ККД теплового двигуна Коефіцієнт корисної дії теплового двигуна — це фізична величина, що характеризує економічність теплового двигуна й показує, яка частина всієї енергії, що «накопичена» в паливі, перетворюється на корисну роботу. Корисна робота завжди менша від кількості теплоти, що виділяється в про- цесі повного згоряння палива. ККД теплового двигуна завжди є меншим від 100 %. ККДтеплових двигунів становить 20–40 % ККД теплових двигунів і  схема втрат енергії

ККД ідального теплового двигуна Сучасний автомобільний двигун Турбовентиляторний авіаційний двигун Шляхи підвищення ККД: теплові втрати: -збільшуючи T1 нагрівника; -зменшуючи T2 холодильника; механічні втрати: повне згоряння палива:

Коефіцієнт корисної дії деяких теплових машин. Карбюраторний двигун 20%- 25% Дизельний двигун 38%- 40% Реактивний двигун 30% Парова турбіна 25% Газова турбіна 55% Турбовентиляторний авіаційний двигун Сучасний автомобільний двигун

Парові машини У парових двигунах енергія, яка виділя­ ється під час згоряння палива, йде на утворення водяної пари та її нагрівання, а вже потім нагріта пара, розширюючись, виконує механічну роботу. Робочим тілом парової турбіни є пара

Схема будови найпростішої парової турбіни: 1 — сопла; 2 — лопаті; 3 — диск; Принцип дії найпростішої парової турбіни Струмені пари, вихоплюючись через сопла (1), спрямовуються на лопаті (2), закріплені на диску (3). Диск, у свою чергу, нерухомо закріплений на валу (4) турбіни. Під дією пари диск турбіни, а отже, і вал обертаються - пара виконує роботу.

Двигун внутрішнього згоряння 1860р. - французьким механіком Ленуаром був винайдений двигун внутрішнього згоряння 1878р. – німецьким винахідником Ніколаусом Отто сконструйований чотиритактний двигун внутрішнього згоряння. 1825р. -Німецьким винахідником Даймлером був створений бензиновий двигун 1896р. Німецький інженер Рудольф Дизель сконструював двигун внутрішнього згоряння в якому стискалася НЕ горюча суміш, а повітря.

Схема будови найпростішого двигуна внутрішнього згоряння 1 — циліндр; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — колінчастий вал; 5 — клапани; 6 — запальна свічка

Робота чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння I такт — усмоктування ( а). Поршень рухається вниз, падає тиск, відкривається впускний клапан і пальна суміш усмоктується в циліндр Наприкінці I такту впускний клапан закривається. II такт — стиснення ( б). Поршень рухається вгору і стискає пальну суміш, проскакує іскра і пальна суміш займається. Клапани закриті. III такт — робочий хід (в). Розжарені гази штовхають поршень униз. Рух поршня передається шатуну і колінчастому валу який обертається, — двигун виконує корисну роботу. Наприкінці III такту відкривається випускний клапан. IV такт — випускання (г).Поршень рухається вгору, через випускну трубу продукти згоряння виштовхуються в атмосферу. Наприкінці IV такту випускний клапан закривається. Для рівномірної роботи двигунів ставлять чотири, шість і більше циліндрів. ККД ДВЗ 20–25 %

Дизельні двигуни Дизельні двигуни, не мають свічок запалювання, вони можуть бути двотактними, їхній ККД більш високий. ККД дизельних двигунів — 40 %.  Схема роботи чотиритактного дизельного ДВЗ

Ан-2 "Кукурузник".

Вид транспорту Вид двигуна автомобільний карбюраторний, дизельний залізнодорож ний дизельний, електричний водяний парова турбіна повітряний поршневий, реактивний, турбореактивний

Теплові двигуни Переваги: Сприяє економічному розвитку Створює комфортні умови Задовольняє потреби людини в швидкому пересуванні Недоліки: Забруднює атмосферу Сприяє підвищенню температури навколишнього середовища Виснажує природні ресурси Негативно впливає на стан здоров'я людини Як боротися з негативними наслідками використання теплових двигунів? 1) зменшення, або збереження на стабільному рівні сумарної потужності теплових машин(споживачі мають використовувати менше енергії); 2) зменшення шкідливих викидів теплових електростанцій. Застосовувати спеціальні фільтри; 3) використання альтернативних джерел енергії.

1 тона бензину виділяє 500-800 кг шкідливих речовин. В атмосферу кожний день викидається 5 млрд. тон СО2 В склад вихлопних газів входит 1 200 компонентів В результаті спалювання палива щорічно в атмосферу потрапляє близько 200 млн т. оксиду вуглецю (II) 150 млн. т. оксиду сірки (IV) 50 млн. т. оксиду азоту (II) 250 млн. т. пилу 70 млн. мі з'єднань свинцю і інших металів.

Перший автомобіль з ДВЗ. 1860 р.

Модель гоночного катера з електромотором.

Перші мотоцикли з електромотором EV-X7

Неможливо створити вічний двигун У 1851 р. англійський фізик В. Томсон (лорд Кельвін) сформулював закон згідно якого в природі неможливий процес, єдиним результатом якого є виконання механічної роботи лише за рахунок охолодження джерела теплової енергії без нагрівання оточуючих тіл. Неможливо створити так званий «вічний двигун», тобто теплову машину, яка б перетворила в роботу всю її внутрішню енергію.

«Незакінчене речення» 1. Пристрій , що перетворює внутрішню енергію палива в механічну енергію… 2. Теплові двигуни бувають… 3. Будь-який тепловий двигун складається з трьох основних частин… 4. Величина, що дорівнює відношенню корисної роботи, виконаної двигуном, до кількості теплоти, отриманої від нагрівача… 5. Чи вся енергія, що виділилася при спалюванні палива, перетворюється на механічну при роботі теплового двигуна? 6. Переваги у використанні теплових двигунів… 7. Недоліки у використанні теплових двигунів…

Який ККД теплового двигуна, якщо робоче тіло, після отримання від нагрівача кількість теплоти 1,6 МДж, виконало роботу 400 кДж? Яка кількість теплоти передана холодильнику?

Виконуємо самостійно ... Під час згоряння палива в тепловому двигуні було отримано 200 кДж теплоти, а холодильнику передано 120 кДж теплоти. Який ККД теплового двигуна?

*Підготувати презентацію, вікторину, повідомлення за темами: «Розвиток автомобілебудування на Україні»; «Історія створення автомобіля»; «Теплові двигуни й охорона природи»; «Автомобіль учора, сьогодні, завтра…» (автогалерея).

Підсумки уроку 1. На уроці я працював активно / пасивно 2. Своєю роботою на уроці я задоволений / не задоволений 3. Урок для мені здався коротким / довгим 4. За урок я не втомився / втомився 5. Мій настрій покращився/ став гіршим 6. Матеріал уроку мені був зрозумілим/ не зрозумілим корисним/ даремним цікавим / нудним 7. Домашнє завдання мені здалося легким / важким цікавим / не цікавим

Вибери обличчя, яке відображає твій емоційний стан. 1 2 3 4