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初三物理《热机》PPT课件

发布时间:2013-09-18 10:22:53  

教学目标
第一课时: 1、了解热机的种类及工作原理。 2、知道内燃机的四个冲程,会看图区分是 那个冲程。 3、知道压缩冲程、做功冲程中能量的转化。 4.汽油机和柴油机的异同 第二课时: 5、了解热机的效率及热机的效率低的原因、 提高热机的效率的方法。 6、了解热机对环境的影响。

热机

1.热机的种类
蒸气机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 火箭等

热机:把燃料燃烧时释放的内能转变为机 械能的装置。 内燃机: 燃料直接在发动机气缸内燃烧产 生动力 的热机。 常见的内燃机: 汽油机 柴油机

2.内燃机的构造
(1)汽油机
①构造 ②工作原理 ③汽油机完整工作过程

(2)柴油机
①构造 ②工作原理

(1)汽油机的构造
火花塞 气缸

进气门 活塞 连杆

排气门

曲轴

内燃机的 冲程和工作循环

吸气 压缩 做功 排气

(2)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
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
汽 油 和 空 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。

机械能转化为内能。

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
进气门关闭,排 气门打开,活塞向上 运动,把废气排出气 缸。
燃 烧 后 的 废 气

(3)柴油机的构造
喷油嘴 进气门 活塞 排气门 气缸

连杆 曲轴

(4)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。
机械能转化为内能。

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。
内能转化为机械能。

排气冲程
进气门关闭,排气 门打开,活塞向上运动 ,把废气排出气缸。
燃 烧 后 的 废 气

? ? ? ? ? ?

一个工作循环: 活塞:往复两次。 曲轴:转动两周。 完成:四个冲程。 对外做功:一次。 辅助冲程:靠飞轮惯性来完成。

3.内燃机的应用
(1)汽油机的应用
汽油机比较轻巧,常用在汽车、飞机和小 型农业机械上面。

(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?

相同点
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 .一个工作循环中,活塞往复两次,飞轮 转动两周,做功一次。

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。

二、燃料及其热值 燃料的燃烧是一种化学反应,燃烧 过程中,储存在燃料中的化学能被释 放,转变为内能。相同质量的不同燃 料燃烧放出的热量是不同的。 热值:指单位质量的某种物质完全燃 烧所放出的热量。其符号是q。

热值单位:J/kg, (J/m3)

三、燃料的热值:
一些燃料的热值
7 干木柴 约1.2×10 /(J· ) kg 烟煤 7kg 约2.9×10 /(J· ) -1 -1 -1 柴油 煤油 汽油 氢 煤气 7 kg 3.3×10 /(J· ) 7 kg 4.6×10 /(J· ) 7 kg 4.6×10 /(J· ) -1 -1 -1 -1 -3 -3

7 kg 无烟煤 约3.4×10 /(J· ) 焦炭 木炭 酒精

7 kg 3.0×10 /(J· )
7 kg 3.4×10 /(J· ) 7 kg 3.0×10 /(J· )

-1
-1 -1

8 kg 1.4×10 /(J· )
7 kg 约3.9×10 /(J· )

天然气 (7.1~8.8) ×10 /(J·7 ) m

热值单位:J/kg, (J/m3) P139一些燃料的热值。
木炭的热值: 3.4×107J/kg 物理意义:1千克木炭完全燃烧时放出 的热量是3.4×107J

煤气的热值: 3.9×107J/m3 物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放 出的热量是3.9×107J

计算热量公式: Q放=mq (即质量乘以热值) 燃料燃烧释放的能量用来开动热机, 这些能量不会全部用来做有用功。

例题:把5kg40℃的水烧开,需要完全燃烧 多少kg的干木柴?(已知干木柴的热值为 1.2×107J/kg,外界为标准大气压,并且燃 料完全燃烧放出的热量全部被水吸收) 解: Q吸=cm(t-t0) 0 =4200J/(kg·C)×5kg×600C =1.26 ×106J;

Q放=Q吸
m1=Q放/q = 1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.1kg

机件发 热散失

燃料燃烧 产生能量 燃烧 不完 全

在热机的 各种能量 做有 的损失中, 用功 废气带走 废气带 的能量最 多. 走
设法利用热机废气的 能量,是提高燃料利 用率的重要措施。

机件摩 擦损失

热机效率:用来做有用功的那部分能 量与燃料完全燃烧放出的能量之比。

蒸气机效率最低:6%~15%;

汽油机效率:20%~30%;
柴油机效率:30%~45%。

5、热机的效率
热机的效率:热机所做的做有用功那 和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机 的效率。

燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后 的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦

做功而消耗的能量,都是引起能量损失的
原因。因此,提高热机效率,可提高燃料

的利用率。

四、燃料的利用率:
思考: 上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤,这些煤

完全燃烧放出的热量为4.05×107J,实际放
出的热量是4.05×107J吗?为什么?水实际 吸收的热量呢? 水实际吸收的热量,称为有效利用的热量。

四、燃料的利用率:
1、炉子的效率:
有效利用的热量(水吸收的热量)与燃料完

全燃烧放出的热量之比。
公式:η= Q吸 Q放 cm△t = mq

四、燃料的利用率:
2、提高燃料利用率,节约能源
1)使煤充分燃烧:将煤磨成煤粒,加大 送风量。 2)加大受热面积,减少烟气带走的热量:

提高热机效率的途径和方法:

(l)尽可能减少各种热损失,保证
良好的润滑,减少因克服摩擦所消耗的能

量;
(2)充分利用废气的能量,提高燃料

的利用率,如利用热电站废气来供热。这
种既供电又供热的热电站,比起一般火电

站来,燃料的利用率大大提高。

6.热机对环境的影响
? 1.热机对大气的影响。 ? (1)产生有毒气体。 ? (2)产生大量二氧化碳,造成温室效 应。 ? (3) 产生粉尘。 ? 2.热机产生噪音。

请你思考!
某汽油机飞轮转速为3000r/min,那么,每 秒钟内完成 100 个冲程,活塞往复 50 25 次。 次,

燃气推动活塞做功的次数为 3000r/min=50r/s

一个工作循环由四个冲程组成,曲轴旋转两周, 活塞往复两次,对外做功一次

课堂练习:
1.四冲程汽油机的工作过程由( ).( ).( ).( )四个冲程组成的. 2.四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是( )冲程,做功冲程是( )能转化为( )能.
3.汽油机吸入汽缸的是( ),点火方式是( ). 柴油机吸入汽缸的是( ),点火方式是( ). 4.某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min, 则它每秒钟对外做功( )次.

课堂练习:
5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么? 答:活塞压缩混合气体做功,机械能转变为混合气体的内能。 6、做功冲程中,气体的内能如何转化?为什么被称为做功冲程? 答:混合气体爆发性燃烧,化学能转变为内能;燃烧产生的高 温高压气体迅速膨胀,推动活塞运动,内能转变为机械能。

7、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动? 答:在做功冲程,飞轮获得足够的动能而高速转动,在吸气、 压缩、排气三个冲程中,活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。 8、排气后,下一个工作过程是什么冲程? 答:吸气冲程 9、当燃油还没有燃烧做功的时候,活塞是怎样动起来的? 答:通常是先接通了启动机(电动机),用启动机

带动活塞动起 来。也可用手柄,人工摇动手柄带动活塞起动。


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