Termiliste mootorite toime põhimõte. Termiliste mootorite tõhususe (tõhususe) tõhusus on teadmiste hüpermarket. Soojuse mootori tõhususe termootorite toimimise põhimõtted on võrdsed sellega, mis

peamine / Mootor

Klass: 10

Õppeliigi tüüp: õppetund uue materjali õppimine.

Õppeõiguse eesmärk: selgitada termilise mootori tegevuse põhimõtet.

Ülesanded õppetund:

Haridus: tutvustada õpilastele soojusemootorite tüüpe, arendada võime määrata soojusmootorite tõhususe, paljastada rolli ja väärtus TD kaasaegse tsivilisatsiooni; Kokkuvõte ja laiendada õpilaste teadmisi keskkonnaküsimustes.

Arendamine: Arendada tähelepanu ja kõne, parandada oskuste töötamise oskusi.

Haridus: tuua vastutustunne järgnevate põlvkondade eest, arvestades termiliste mootorite mõju keskkonnale.

Varustus: üliõpilaste, õpetaja arvuti, multimeediumprojektori, testide (Excel), füüsika 7-11 elektrooniliste visuaalsete käsiraamatute raamatukogu. "Cyril ja Methodius".

Klasside ajal

1. Orgmoment

2. Üliõpilaste tähelepanu organisatsioon

Meie õppetundi teema: "soojusmootorid". (Slaid 1)

Täna meenutame termilise mootorite tüüpe, kaaluma nende tõhusa töö tingimusi, rääkima nende tohutu kasutamise probleemidest. (Slide 2)

3. Viidete teadmiste tegelikkus

Enne uue materjali uuringu alustamist teen ettepaneku kontrollida, kuidas olete selleks valmis.

Frontal-uuring:

- Esitage termodünaamika esimese õiguse sõnastamine. (Süsteemi sisemise energia muutmine ühest olekust ühest osalisest teisele võrdseks välise tugevuse ja süsteemi poolt edastatud soojuse suurusega. U \u003d A + Q)

- Kas gaas võib olla sooja või jahuta ilma soojusvahetuseta keskkonda? Kuidas see juhtub? (Adiabaatiliste protsessidega.) (Slaid 3)

- Kirjutage termodünaamika esimene seadus järgmistel juhtudel: a) kalorimeetri kehade soojusvahetus; b) vee soojendus alkoholile; c) keha kuumutamine lööb. ( aga) A \u003d 0., Q \u003d 0, U \u003d 0; b) a \u003d 0, u \u003d q; c) q \u003d 0, u \u003d a)

- Joonisel on kujutatud teatud massi ideaalse gaasi tsükli. Pilt see tsükkel graafikutes p (t) ja t (p). Millistes piirkondades tsükligaas eraldab soojust ja sellega, mida - neelab?

(Piirkondades 3-4 ja 2-3 eraldab gaas mitu soojust ja gaasi imendunud pindalates 1-2 ja 4-1 piirkondades 1-2 ja 4-1.) (Slaid 4)

4. Uue materjali uurimine

Kõik füüsilised nähud ja seadused rakendatakse isiku igapäevaelus. Sisemise energiavarude ookeanide ja maise kooriku võib pidada praktiliselt piiramatuks. Kuid need reservid ei piisa. See on vajalik kulu arvelt, et juhtida seadet, mis suudab töötada. (Slaid 5)

Mis on energiaallikas? (Mitmesugused kütuse liigid, tuuleenergia, päike, looded ja laulated)

On mitmesuguseid masinaid, mis rakendavad oma töös ühe tüüpi energia teisendamisel teise.

Soojusmootor on seade, mis teisendab kütuse sisemise energia mehaaniliseks energiaks. (Slaid 6)

Kaaluge seadme ja termilise mootori põhimõtet. Soojusmasin töötab tsükliliselt.

Iga soojusmasin koosneb kütteseadmest, töövedelikust ja külmkapis. (Slaid 7)

CPD suletud tsükkel (slaid 8)

Q 1 - kuumutamise kuupäevast saadud kuumuse kogus Q 2

Q 2 - Soojuse kogus antakse külmkappi Q 2

A / \u003d Q 1 - | q 2 | - Mootori tehtud töö tsükli kohta?< 1.

Clo tsükli Carno (Slide 9)

T 1 - Kütte temperatuur.

T 2 - külmkapi temperatuur.

Kõik peamised kaasaegse transpordi tüübid kasutavad peamiselt termilise mootoreid. Raudteetranspordile kuni XX sajandi keskpaigani. Peamine mootor oli aurumasin. Nüüd kasutavad nad peamiselt diiselmootorite ja elektriliste vedurite ja elektriliste vedurite. Veetranspordi poolest kasutati ka aurumootoreid, kasutatakse nii sisepõlemismootoreid kui ka võimsaid turbiini suurte laevade jaoks.

Soojusmootorite (peamiselt võimsate auruturbiinide) kasutamine termilise elektrijaamade puhul, kus nad juhtivad elektrivooldajate rootoreid liikumas. Umbes 80% kõigist meie riigi elektrienergiast toodetakse termilise elektrijaamadel.

Soojusmootorid (auruturbiinid) on paigaldatud ka tuumaelektrijaamadele. Boose turbiinid kasutatakse laialdaselt rakettides, raudteel ja maanteetranspordis.

Sõidukitel kasutavad kolvi sisepõlemismootoreid põleva segu välise moodustumisega (karburaatori mootorid) ja mootorite moodustumiseks põleva segu otse silindrite sees (diiselmootorid).

Lennunduses on kolvi mootorid paigaldatud kergetele õhusõidukitele ja suurtele vooderdistele - turbopropeed ja jet mootorid, mis kuuluvad ka soojusemootoritesse. Ruumi rakettidel kasutatakse jet-mootoreid. (Slaid 10)

(Näitate turbojeti mootori videofraase.)

Kaaluge üksikasjalikumalt sisepõlemismootori toimimist. Vaata videokaamerat. (Slaid 11)

Neljataktilise mootori toimimine.
1 taktitunne: sisselaskeava.
2 Kell: kokkusurumine.
3 Kell: töö liikumine.
4 Taktic: vabastamine.
Seade: silinder, kolb, väntvõll, 2 ventiilid (sisselaskeava ja vabastamine), küünla.
Surnud punktid - kolvi äärmuslik positsioon.
Võrdle soojusmootorite tööomadusi.

  • Steam mootor - 8%
  • Auruturbiin - 40%
  • Gaasiturbiin - 25-30%
  • Sisepõlemismootor - 18-24%
  • Diiselmootor - 40-4%
  • Jet mootor - 25% (Slaid 112)

Soojusmootorid ja keskkonnakaitse (Slaid 13)

Energiarajatiste pidev kasv on muutumas kodeeritud tulekahju üha enam levitamiseks - põhjustab asjaolu, et vabanemise kogus muutub võrreldavaks muudele komponentidega atmosfääris termilise tasakaalu teiste komponentidega. See ei saa aga kaasa tuua keskmise temperatuuri tõusu maa peal. Suurendada temperatuuri võib tekitada ohtu liustikud ja katastroofiline suurenemine maailma ookeani tasemel. Kuid see ei ammenda negatiivseid mõjusid termiliste mootorite kasutamise mõju. See kasvab vabanemise mikroskoopiliste osakeste atmosfääri - tahm, tuhk, purustatud kütus, mis toob kaasa kasvuhooneefekti suurenemise süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurenemise tõttu pikka aega. See toob kaasa atmosfääri temperatuuri suurenemise.

Toksilised põlemissaadused on mahepõllumajandusliku kütuse mittetäieliku põlemise tooted kahjuliku mõju taimestikule ja loomastikule. Eriline oht selles osas on autod, mille arv kasvab ohustavalt ja heitgaaside puhastamine on raske.

Kõik see seab ühiskonnaga mitmeid tõsiseid probleeme. (Slaid 14)

On vaja suurendada struktuuride tõhusust, mis takistavad kahjulike ainete heitkoguseid atmosfääri; Et saavutada kütuse täielikum põletamine automootorites, samuti energiatõhususe suurenemise, säästes selle tööl ja igapäevaelus.

Alternatiivsed mootorid:

  • 1. Electric
  • 2. Mootorid, mis tegutsevad päikese ja tuuleenergias (slaid 15)

Võimalused keskkonnaprobleemide lahendamiseks:

    Kasutage alternatiivkütust.

    Kasutage alternatiivseid mootoreid.

    Keskkonna taastamine.

    Keskkonnakultuuri haridus. (Slaid 16)

5. Kinnitusmaterjal

Kõigile peate minema ainult ühe aasta eksami üleandmiseks. Ma soovitan teil lahendada mitmeid ülesandeid 2009. aasta osast ja demofüüsikast. Ülesanne leiate arvutite lauaarvutitel.

6. Õppetundide kokkuvõtmine

Alates hetkest, mil esimene aurumasin ehitati, on üle 240 aasta möödunud. Selle aja jooksul on soojusmasinad oluliselt muutnud inimese elu sisu. See oli nende masinate kasutamine, mis võimaldas inimkonnale kosmosesse astuda, paljastada mere sügavuse saladusi.

Asetab hinnangute töö õppetund.

7. Kodutöö:

§ 82 (MyAkyshev G.ya.), ex. 15 (11, 12) (Slaid 17)

8. Peegeldus

Enne klassi lahkumist täitke palun tabelit.

Ma töötasin õppetund

aktiivselt / passiivne

Minu töö õppetund I

rahulolev / ei ole rahul

Õppetund tundus mulle

lühike / pikk

Õppetund I.

ei ole väsinud / väsinud

Ja kasulikud valemid.

Tööülesanded termilise mootori tõhususe kohta

Ülesanne soojusootori tõhususe arvutamiseks №1

Seisukord

Vesi kaaluga 175 g kuumutatakse alkoholi. Kuigi vesi kuumutati T1 \u003d 15 kuni T2 \u003d 75 kraadi Celsiuse järgi, vähenes alkoholi mass 163 kuni 157 g. Arvuta paigaldamise efektiivsus.

Otsus

Kasuliku operatsiooni tõhusust saab arvutada kasuliku töö suhtena ja alkoholi tekitatud soojuse koguhulga suhe: \\ t

Kasulik töö antud juhul on samaväärne soojuse koguse, mis läks ainult kütmiseks. Seda saab arvutada vastavalt tuntud valemile:

Arvutatakse soojuse koguhullu, teades põlenud alkoholi massi ja selle spetsiifilist põlemissoomist.

Me asendame väärtusi ja arvutame:

Vastus: 27%

Soojusseadme tõhususe arvutamise ülesanne №2

Seisukord

Vana mootor tegi tööd 220,8 mj, kulutades samal ajal 16 kilogrammi bensiini. Arvuta mootori efektiivsus.

Otsus

Me leiame mootori tootnud soojuse koguhullu:

Või korrutades 100-ga, saame efektiivsuse väärtuse protsentides:

Vastus: 30%.

Soojusseadme tõhususe arvutamise ülesanne №3

Seisukord

Soojuse masin töötab kaarnotsükli jooksul, kusjuures 80% kütteseadmest saadud soojusest edastatakse külmkappi. Ühe tsükli puhul saab tööorgan 6,3 J soojendi kütteseadmest. Leia töö ja tõhususe tsükli.

Otsus

Täiusliku soojusmasina tõhusus:

Seisundi järgi:

Arvuta esimene töö ja seejärel tõhusus:

Vastus: Kakskümmend%; 1.26 J.

Ülesanne arvutamisel efektiivsuse soojus mootori №4

Seisukord

Diagramm kujutab diiselmootori tsüklit, mis koosneb adiabat 1-2 ja 3-4, isobara 2-3 ja ISOOHRA 4-1. Gaasitemperatuur punktides 1, 2, 3, 4 on T1, T2, T3, T4 vastavalt. Leia CCD-tsükkel.

Otsus

Analüüsime tsüklit ja tõhusust arvutatakse alluva ja eraldatud kuumuse kaudu. Adiabats'i puhul ei ole soojust tarnitud ega eraldatud. ISOBARA 2 - 3 soojusel on maht suureneb ja seetõttu kasvab temperatuur. ISOO-is manustatakse 4 - 1 soojust ja rõhk ja temperatuur langeb.

Sarnaselt:

Me saame tulemuse:

Vastus: Vt eespool.

Väljakutse soojusootori nr 5 arvutamise väljakutse

Seisukord

Carboy tsüklis tegutsev termiline auto võimaldab ühe tsükli A \u003d 2,94 kJ-d ja annab jahuti ühe tsükli jaoks soojuse kogus Q2 \u003d 13,4 kJ. Leia CCD-tsükkel.

Otsus

Kirjutame tõhususe valemi:

Vastus: 18%

Küsimused termiliste mootorite teema kohta

Küsimus 1. Mis on soojusmootor?

Vastus. Soojusemootor on masin, mis teeb tööd selle energia tõttu soojusülekande protsessis. Termilise mootori peamised osad: küttekeha, külmkapp ja töökeha.

Küsimus 2. Andke soojusmootorite näiteid.

Vastus. Laielt levinud esimesed termilised mootorid olid aurumasinad. Kaasaegse soojuse mootori näited võivad olla:

  • raketi mootor;
  • Õhusõiduki mootor;
  • gaasiturbiin.

Küsimus 3. Kas mootori efektiivsus on võrdne ühega?

Vastus. Mitte. Tõhusus on alati väiksem kui üks (või alla 100%). Efektiivsusega mootori olemasolu on võrdne ühe vastupidise termodünaamika alguses.

Tõhususe reaalse mootorite harva ületab 30%.

Küsimus 4. Mis on KPD?

Vastus. Tõhusus (tõhusus) - töö suhe, mida mootor teostab kütteseadmest saadud soojuse kogusele.

Küsimus 5. Mis on kütuse konkreetne soojuse põletamine?

Vastus. Konkreetne soojuse põletamine q. - füüsiline väärtus, mis näitab, kui palju soojust vabaneb 1 kg kaalumisel kütuse põlemisel. Tõhususe ülesannete lahendamisel on võimalik määrata mootori võimu N ja kütuse koguse põletamise kohta ajaühiku kohta.

Ülesanded ja küsimused Carno tsükli kohta

Mõeldes soojusemootorite teemale, ei ole karnotsükli kõrvale jätmine - võib-olla füüsika soojusmasina kõige kuulsam tsükkel. Anname lisaks mitmeid ülesandeid ja küsimusi Carno tsükli lahendusega.

Carno tsükkel (või protsess) on täiuslik ümmargune tsükkel, mis koosneb kahest adiabatist ja kahest isotermidest. Nimega nii Prantsuse inseneri Sadi Carno auks, kes kirjeldas seda tsüklit oma teaduslikus töös "tulekahju ja selle võimsuse arendamise masinate liikumapaneva jõuga" (1894).

Ülesanne Carno tsükli №1

Seisukord

Ideaalne termiline auto töötab karboy tsüklis võimaldab ühe tsükli a \u003d 73,5 kJ. Soojendi temperatuur T1 \u003d 100 ° С, külmkapi temperatuur T2 \u003d 0 ° C. Leia tsükli efektiivsus, masina poolt saadud soojuse kogus kütteseadme ühele tsüklile ja ühe tsükli jaoks vabanenud soojuse kogus külmik.

Otsus

Arvuta CPD tsükli:

Teisest küljest kasutame masina poolt saadud soojuse koguse suhet:

Külmikule antud soojuse kogus on võrdne kogu soojuse ja kasuliku töö erinevusega:

Vastus: 0,36; 204.1 kJ; 130,6 kJ.

Karno tsükli ülesanne №2

Seisukord

Ideaalne termilise auto tegutsevad Carno tsüklis võimaldab ühe tsükli a \u003d 2,94 kJ ja annab soojuse kvaliteedi Q2 \u003d 13,4 kJ ühe tsükli jaoks. Leia CCD-tsükkel.

Otsus

Efektiivsuse tsükli valem Carno:

Siin on täiuslik töö ja Q1 on soojuse kogus, mida vaja teha. Soojuse kogus, mida täiuslik auto annab külmkapi, mis on võrdne nende kahe väärtuse erinevusega. Teades seda, leiame:

Vastus: 17%.

Ülesanne Carno tsükli №3

Seisukord

Pilt Carno tsükkel diagrammi ja kirjeldage seda

Otsus

PV-diagrammi kaarnitsükkel on järgmine:

  • 1-2. Isotermiline pikendus, tööorgan saab kütteseadmest soojuse kogus Q1;
  • 2-3. Adiabaatiline laienemine, soojust ei tarnita;
  • 3-4. Isotermiline kokkusurumine, mille jooksul soojus on külmkapis üle kantud;
  • 4-1. Adiabaatiline kokkusurumine.

Vastus: vt eespool.

Küsimus Carno tsükli kohta №1

Sõna esimene carno teoreem

Vastus. Esimene Carno Theoreem sätestab: kaarnotsüklis töötava soojusmasina tõhusus sõltub ainult kütteseadme temperatuuridest ja külmkapis, kuid ei sõltu masina seadmest ega selle töövedeliku tüübist ega omadustest.

Küsimus Carno tsükli kohta №2

Kas karnotsükli tõhusus on 100%?

Vastus. Mitte. Tõhusus Harnotsükli on 100% ainult siis, kui külmkapi temperatuur on võrdne absoluutse nulliga ja see ei ole võimalik.

Kui teil on küsimusi soojusimootorite teema ja karnotsükli teema kohta, saate nende kommentaarides turvaliselt küsida. Ja kui vajate abi ülesannete või muude näidete lahendamise ja ülesannete lahendamisel, kontakt

Termilise mootori tõhusus. Vastavalt energiasäästu seadusele on mootori poolt läbi viidud operatsioon võrdne:

kui kütteseadmelt saadud soojus soojus on külmkappi.

Termilise mootori tõhusust nimetatakse mootori töö suhte suhe kütteseadmest saadud soojuse kogusele:

Kuna kõik mootoritel on külmkappi teatud kogus üle kantud soojuse, siis kõigil juhtudel

Soojusmootorite tõhususe maksimaalne väärtus. Prantsuse insener ja Scholar Karo (1796 1832) töö "Mõtteid tulekahju liikumapaneva jõu" (1824) pani eesmärgi: Et teada saada, on soojuse mootori toimimine kõige tõhusam, st millistel tingimustel Mootoril on maksimaalne efektiivsus.

Carno tuli täiusliku termilise masin täiusliku gaasi kui töökeha. See arvutas selle auto efektiivsuse temperatuuri kütteseadme ja temperatuuri külmumiga

Selle valemi põhiväärtus on see, kuidas Carno tõestas, tuginedes termodünaamika teisele õigusele, mis tahes tegelik soojuse kandja, temperatuuri kütteseadmega töötamine ja temperatuur külmkapis ei saa efektiivsus koefitsienti ületab täiusliku soojusmasina tõhusust.

Valemi (4.18) annab teoreetilise piiri soojusemootorite tõhususe maksimaalse väärtuse jaoks. See näitab, et termiline mootor on efektiivsem kui see on suurem kütteseadme temperatuur ja külmiku temperatuuri all. Ainult külmkapis temperatuuril võrdne absoluutse nulliga,

Aga külmkapi temperatuur peaaegu ei saa olla palju väiksem kui ümbritseva keskkonna temperatuuril. Saate suurendada kütteseadme temperatuuri. Kuid iga materjali (tahke) on piiratud soojustakistuse või kuumakindlus. Kuumutamisel kaotab see järk-järgult oma elastsete omaduste ja piisavalt kõrge temperatuuri juures sulab.

Nüüd on inseneride peamised jõupingutused suunatud mootorite tõhususe suurendamisele, vähendades nende osade hõõrdumist, kütuse kaotust tänu oma mittetäielikule põlemisele jne. Tõelised võimalused tõhususe suurendamiseks on veel suured. Niisiis, auruturbiini puhul on paari esialgsed ja lõplikud temperatuurid ligikaudu järgmiselt: nendel temperatuuridel on tõhususe maksimaalne efektiivsus:

Tegelik väärtus efektiivsuse tõttu erinevate energiakadu on:

Termiliste mootorite tõhususe suurendamine, läheneb sellele maksimaalsele võimalikule tehnilisele ülesandele.

Termilised mootorid ja looduskaitse. Termiliste mootorite laialdane kasutamine, et saada energia kasutamiseks mugav energiatarbimine suurel määral võrreldes

kõik muud tootmisprotsessid on seotud keskkonnamõjuga.

Vastavalt teisele termodünaamika seadusele ei saa elektri- ja mehaanilise energia tootmist põhimõtteliselt läbi viia ilma märkimisväärsete soojuse keskkonda eemaldamata. See ei saa aga kaasa tuua keskmise temperatuuri järkjärgulise suurenemiseni maa peal. Nüüd on energiatarbimine umbes 1010 kW. Kui see võimsus jõuab, et keskmine temperatuur suureneb märgatavaks viisil (umbes ühe kraadi). Temperatuuri edasine suurenemine võib tekitada ohtu liustike sulamisele ja maailma ookeani taseme katastroofilise suurenemise.

Kuid need ei ole kaugeltki ammendavad termiliste mootorite kasutamise negatiivsed tagajärjed. Termilise elektrijaamade, sisepõlemismootorite, autode jms jne. Sellega seoses on autod esindatud, mille arv ähvardab ähvardav ja jäätmegaaside puhastamine on raske. Tuumaelektrijaamades on ohtlike radioaktiivsete jäätmete matmise probleem.

Lisaks vajab auruturbiinide kasutamine elektrijaamadel suurte piirkondade all tiikide all, et jahtuda kulutatud auru suurenemisega elektrijaama võimsuse suurenemisega suurendab järsult vee vajadust. 1980. aastal oli meie riigis nendel eesmärkidel vajalikku vee lähedal, st umbes 35% kogu majanduse harude veevarustusest.

Kõik see seab ühiskonnaga mitmeid tõsiseid probleeme. Lisaks termiliste mootorite tõhususe parandamise kõige olulisemale ülesandele on vaja mitmeid keskkonnakaitsemeetmeid. On vaja suurendada struktuuride tõhusust, mis takistavad kahjulike ainete heitkoguseid atmosfääri; Et saavutada kütuse täielikum põletamine automootorites. Juba ei ole enam lubatud kasutada autosid heitgaaside kõrge sisaldusega. Võimalus luua elektrisõidukid, mis on võimelised tavapärase konkureerivate sõidukite loomise võimaluse ja võimaluse kasutada kütust ilma kahjulike aineteta jäätmegaasideta, näiteks hapnikuga vesinikusisegus töötavate mootorite puhul on tühjenenud.

Soovitatav on säästa ala ja veevarude säästmiseks kogu elektrijaamade kompleksid, peamiselt aatomite kompleksid, suletud veevarustuse tsükliga.

Teine suund kaasasoleva jõupingutuste eesmärk on suurendada energiatõhusust, võitlus selle säästu eest.

Eespool loetletud probleemide lahendamine on inimkonna jaoks hädavajalik. Ja need probleemid maksimaalse eduga saavad

lahendataks sotsialistlikus ühiskonnas majanduse planeeritud arenguga kogu riigis. Kuid keskkonnakaitseorganisatsioon nõuab jõupingutusi maailma ulatusele.

1. Milliseid protsesse nimetatakse pöördumatuks? 2. Nimetage kõige tüüpilisemad pöördumatuid protsesse. 3. Andke näited pöördumatutest protsessidest, mida tekstis ei mainita. 4. Sõna teine \u200b\u200btermodünaamika seadus. 5. Kui jõgede voolab vastupidine, kas see rikuks energiasäästu õigust? 6. Millist seadet nimetatakse termiliseks mootoriks? 7. Milline on soojendi, külmkapi ja termilise mootori töö keha roll? 8. Miks termilisemootorite puhul ei saa kasutada ookeani sisemise energiaallikana? 9. Mida nimetatakse termilise mootori tõhususeks?

10. Milline on termilise mootori tõhususe maksimaalne võimalik väärtus?



Termilist nimetatakse mootori toimimiseks soojusenergia allika tõttu.

Soojusenergia ( Q Küttekeha) Allikast edastatakse mootorile, samas kui saadud mootori mootor kulutatakse jõudlusele W.kasutamata energia ( Q Külmkapp) Väljub külmkappi, mille rolli saab teha näiteks välisõhu. Termiline mootor saab töötada ainult siis, kui külmiku temperatuur on väiksem kui kütteseadme temperatuur.

Termilise mootori tõhusust (tõhusust) saab arvutada valemiga: Tõhusus \u003d w / q ng.

Tõhusus \u003d 1 (100%) juhul, kui kõik soojusenergia muutub tööks. KPD \u003d 0 (0%) Kui soojusenergiat ei muutuks.

Tõhusus tegeliku soojuse mootori vahel on vahemikus 0 kuni 1, seda suurem on efektiivsus, seda tõhusam mootor.

Q X / Q NG \u003d T X / T NG KPD \u003d 1- (Q X / Q NG) KPD \u003d 1- (t x / t ng)

Arvestades termodünaamika kolmandat põhimõtet, mida ta väidab, et absoluutse nulli temperatuur ei ole võimalik saavutada, võib öelda, et soojusmootori efektiivsusega ei ole võimalik välja töötada \u003d 1, sest alati t x\u003e 0.

Soojuse mootori efektiivsus on see suurem, seda suurem on kütteseadme temperatuur ja külmiku temperatuuri all.

Füüsika, 10. klass

Õppetund 25. Termilised mootorid. Termiliste mootorite tõhusus

Õppetundide loetelu:

1) termilise mootori mõiste;

2) termilise mootori tööpõhimõte ja tööpõhimõte;

3) termilise mootori tõhusus;

4) Carno tsükkel.

Sõnastik teemal

Termiline mootor -seade, milles sisemine kütusenergia muutub mehaaniliseks.

Tõhusus (tõhusus) on selle mootori kasuliku töö suhe kütteseadmest saadud soojuse kogusele.

Sisepõlemismootor - mootor, milles kütus ühendab otse mootori töökambris (sees).

Jet mootor - mootor, mis loob kütuse sisemise energia ümberkujundamise võimsuse töövedeliku reaktiivse reaktiivse reaktiivse reaktiivse energia transformeerimise kaudu.

Carno tsükkel - See on täiuslik ringikujuline protsess, mis koosneb kahest adiabaatilisest ja kahest isotermilisest protsessist.

Kütteseade - Seade, millest töövedelik muutub energia, mille osa läheb tööle.

Külmkapp - keha absorbeeriv osa töövedeliku energia (keskkond või spetsiaalsed jahutusseadmed ja kasutatud auru kondenseerumine, st kondensaatorid).

Tööorgan - keha, mis laieneb, teeb tööd (see on gaas või aur)

Peamine ja täiendav kirjandus õppetund:

1. Myakyshev G.ya., Bukhovtsev B.B., Sotsky N.n. Füüsika.10 klass. Õpetus üldharidusasutustele M.: Haridus, 2017. - Lk 269 - 273.

2. RYMKEVICH A.P. Füüsika ülesannete kogumine. 10-11 klassi. -M: Drop, 2014. - Lk 87 - 88.

Avage õppetunni objektil elektroonilised ressursid

Teoreetiline materjal iseõppe jaoks

Erinevate rahvaste muinasjutud ja müüdid tunnistavad, et inimesed alati unistasid kiiresti ühest kohast kiiresti liikunud või kiiresti teostada ühe töö. Selle eesmärgi saavutamiseks vajalikud seadmed, mis võivad kosmoses töötada või liikuda. Vaadates maailma üle maailma, tulid leiutajad järeldusele, et tööjõu ja kiire liikumise hõlbustamiseks on vaja kasutada teiste asutuste energiat, näiteks vett, tuule jne. Kas on võimalik kasutada pulbri sisemist energiat või muud tüüpi kütust selle eesmärgil? Kui me võtame katseklaasi, mäestab vett, sulgege see pistikuga ja kuumutage. Kuumutamisel keeb vesi ja veepaarid valati pistikuga. Paar laienev teeb tööd. Selles näites näeme, et kütuse sisemine energia on muutunud liikuva toru mehaaniliseks energiaks. Kui asendate korgi kolviga, mis on võimeline toru sisse liikuma ja toru ise on silindr, siis saame lihtsaima termilise mootori.

Termiline mootor -termilist mootorit nimetatakse seadmeks, kus kütuse sisemine energia muutub mehaaniliseks.

Tuletame meelde kõige lihtsama sisepõlemismootori struktuuri. Sisepõlemismootor koosneb silindrist, mis sees kolvi liigub. Kolviga ühendav varras on ühendatud väntvõlliga. Iga silindri ülaosas on kaks ventiili. Üks klapid nimetatakse tarbimiseks ja teine \u200b\u200bon lõpetamine. Et tagada kolvi löögisulatuse sujuvus väntvõllil, on tugevdatud raske hooratas.

Töötsükkel mootori koosneb neljast kellad: sisselaskeava, kokkusurumise, töö liikumise, vabastamise.

Avaneb esmakordsel sisselaskiklapi ja väljalaskeklapp jääb suletud. Pistoni liigutamine imeb silindri põleva segu.

Teises taktis on mõlemad ventiilid suletud. Kolvi kolimine surub kütuse segu, mis on soojendatud surutamisel.

Kolmandas taktikasse, kui kolb selgub ülemises asendis, paigaldatakse segu elektrilistele sädemeküünladele. Süttiv segu moodustab kuuma gaase, mille rõhk on 3 -6 MPa ja temperatuur jõuab 1600-2200 kraadi. Survejõud surub kolb allapoole, mille liikumine edastatakse hoorattaga väntvõllile. Olles saanud tugeva tõukejõu, jätkab hooratas jätkuvalt inertsile, tagades kolvi liikumise ja järgnevatel lakkidel. Selle takti ajal jäävad mõlemad ventiilid suletud.

Neljandas taktikasse, väljalaskeklapp avaneb ja heitgaaside liikuva kolviga lükatakse läbi summuti (ei ole joonisel näidatud) läbi atmosfääri.

Iga termiline mootor sisaldab kolme põhielementi: küttekeha, töövedelik, külmkapp.

Termilise mootori tõhususe määramiseks võetakse kasutusele tõhususe mõiste.

Kasulike toimingute suhe nimetatakse selle mootori kasuliku töö suhe kütteseadmest saadud soojuse kogusele.

Q 1 - kuumutamise soojuse kogus

Q 2 - Külmikule antud soojuse kogus

- mootori poolt tsükli teel tehtud töö.

See tõhusus on reaalne, s.o. Just seda valemit ja neid kasutatakse tõeliste termiliste mootorite iseloomustamiseks.

Teades võimu N ja ajal operatsiooni t mootori tööd, mida tsükli tehakse, võib leida valemiga

Kasutamata energia ülekandmine külmkappi.

XIX sajandil tegi Prantsuse inseneri Sadi Karo töö tulemusena Teine meetod tõhususe määramiseks (termodünaamilise temperatuuri kaudu).

Selle valemi põhiväärtus on see, et mis tahes tegelik soojusmasin, mis töötavad kütteseadmega, mille temperatuur on T1 temperatuur ja külmkapp temperatuuril T2, ei saa efektiivsust ületada täiusliku soojusmasina tõhusust. Sadi Carno, teada, mida suletud protsessi soojuse mootoril on maksimaalne efektiivsus, mida tehakse ettepanek kasutada 2 adiabatte ja kahest isotermilisest protsessist koosneva tsükliga

Carno tsükkel on kõige tõhusam tsükkel, millel on maksimaalne efektiivsus.

Ei ole termilist mootorit, millel on efektiivsus \u003d 100% või 1.

Valem annab teoreetilise piirmäära soojusmootorite efektiivsuse maksimaalse väärtuse jaoks. See näitab, et termiline mootor on efektiivsem kui see on suurem kütteseadme temperatuur ja külmiku temperatuuri all. Ainult külmkapis temperatuuril võrdne absoluutse nulliga, η \u003d 1.

Aga külmkapi temperatuur peaaegu ei saa olla ümbritseva keskkonna temperatuuril. Saate suurendada kütteseadme temperatuuri. Kuid iga materjali (tahke) on piiratud soojustakistuse või kuumakindlus. Kuumutamisel kaotab see järk-järgult oma elastsete omaduste ja piisavalt kõrge temperatuuri juures sulab.

Nüüd on inseneride peamised jõupingutused suunatud mootorite tõhususe suurendamisele, vähendades nende osade hõõrdumist, kütuse kaotust tänu oma mittetäielikule põlemisele jne. Tõelised võimalused tõhususe suurendamiseks on veel suured.

Termiliste mootorite tõhususe suurendamine ja selle lähenemise suurendamine maksimaalsele võimalikule tehnilisele ülesandele.

Soojusemootorid - auruturbiinid, mis on ka kõik tuumaelektrijaamad, et toota kõrge temperatuuri auru. Kõigis suuremate kaasaegsete transpordi tüüpide puhul kasutatakse peamiselt soojusemootoreid peamiselt: autotööstuses - kolvi sisepõlemismootorid; Vees - sisepõlemismootorid ja auruturbiinid; raudteel - diiselmootorite diiselmootoritel; Lennundus - kolvi, turboktive ja jet mootorid.

Võrdle soojusmootorite tööomadusi.

Steam mootor - 8%.

Auruturbiin - 40%.

Gaasiturbiin - 25-30%.

Sisepõlemismootor - 18-24%.

Diiselmootor - 40-4%.

Jet mootor - 25%.

Termiliste mootorite laialdane kasutamine ei liigu ilma keskkonnajälgedeta: järk-järgult vähendab hapniku kogust ja suurendab süsinikdioksiidi kogust atmosfääris, õhk saastunud inimeste tervisele kahjulike keemiliste ühenditega. On oht kliimamuutustele ohus. Seetõttu on keskkonnareostuse vähendamise võimaluste leidmine üks teaduslikke ja tehnilisi probleeme.

Task lahenduste näited ja analüüs

1 . Milline keskmine võimsus arendab auto mootori, kui kiirusel on 180 km / h bensiini tarbimine 15 liitrit 100 km kaugusel ja mootori efektiivsus on 25%?

© 2021 Bugulma-lada.ru - Portal autode omanikele