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12.4热机与社会发展 (1)

发布时间:2014-01-07 11:47:45  

12.4热机与社会发展

从镰刀到联合收割机

从木帆船到远洋巨轮

从马车到小轿车

这么漂亮的车是怎么跑动起来的呢?

共同特点:

蒸汽机 汽油机 热机的种类: 柴油机 燃气轮机 喷气发动机 火箭发动机

燃料的 燃烧 化学能

内能

做功

机械能

热机的原理 把内能转化为机械能

二、内燃机种类
(1)汽油机 (2)柴油机

3、汽油机的结构
气缸 火花塞
排气活门

进气活门
活塞 连杆 飞轮 曲轴

4、冲程:
汽油机工 作时,活塞在 汽缸里做往复 运动,活塞从 汽缸的一端运 动到另一端的 过程叫做冲程。

吸 气 冲 程

? 进气门打 开,排气 门关闭, 活塞由上 端向下运 动,汽油 和空气组 成的燃料 混合物从 进气门吸 入气缸。

1

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。

2

做 功 冲 程

在压缩冲程未 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。高温 高压燃气推动 活塞向下运动, 并通过连杆带 动曲轴转动。

3

4 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。

1、在四个冲程中,哪些 冲程发生了能量的转化?

机 械 能 转 化 为 内 能 内 能

吸气 压缩
获得 动力

2、哪个冲程使汽车获得
了动力? 3、哪个冲程排出了汽车

做功 排气
排出尾气

转 化 为
机 械 能

的尾气?

四个冲程之间的关系:

在做功冲程时燃气 对活塞做功,内能转 化为机械能。其余三 个冲程靠飞轮的惯性 来完成.

汽油机四冲程的特点
活塞 冲程名称 进气门 排气门 运动 方向 吸气冲程

作用

能量的转化

开 关 关 关


关 关 开

向下 向上 向下

压缩冲程
做功冲程

吸入汽 油和空气 压缩气体 提高温度 高温气体膨胀 推动活塞做功
排出废气


机械能转 化为内能 内能转化 为机械能

排气冲程

向上



一个工作循环汽油机各部件运动情况
完成:四个冲程。 活塞:往复两次。 曲轴:转动两周。 飞轮:转动两圈 对外做功:一次。 辅助冲程:靠飞轮惯性来完成。

5、柴油机的构造
喷油嘴 排气门 气缸

进气门
活塞

连杆

曲轴 飞轮

柴油机与汽油机构造的区别
火花塞 喷油嘴 进气门 活塞 排气门 气缸

连杆 飞轮 曲轴

柴油机的工作过程

吸气冲程 进气门打开,排气 门关闭。活塞由上端 向下端运动,将空气 吸进气缸。

空 气

柴油机的工作过程

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。

柴油机的工作过程

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。

柴油机的工作过程

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

练习:
1、如图所示是热机的四个冲程,其中属于做功冲程的是(

B)

A
A.吸气冲程

B
B.排气冲程

C
C.做功冲程

D
D .压缩冲程

2、汽油机工作过程中,机械能转化为内能的冲程是( D )

3、汽油机在压缩冲程中,工作物质被压缩,气缸中气体的(B ) A.压强增大,温度降低 C.压强减少,温度降低 B.压强增大,温度升高 D.压强减少,温度升高

4.如图是汽油机的四冲程示意图.在一个工作循环 中,做功冲程是( B )

(A)

(B)

(C)

(D)

5、在四冲程内燃机工作的一个工作循环中,存在 着机械能转化为内能的过程,也存在着内能转化为 机械能的过程.这两个能量转化的过程存在于( B ) A.吸气冲程和压缩冲程 B.压缩冲程和做功冲程 C.做功冲程和排气冲程 D.吸气冲程和排气冲程 6、一台柴油机,飞轮每分钟转速为2400转,由此可 以判断出,该柴油机每秒种的工作循环为( A ) A.20次 B.40次 C.10次 D.15次
提示: 一个工作循环中, 活塞往复两次,飞轮 (曲轴)转动两周,做功一次。

6、热机的效率
内燃机的能流图:
E1

E2

燃气内能E
E3

提高热机效率的主要途径:
1、尽可能使燃料充分燃烧;

E4

2、尽量减小各种热量损失;
3、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。

7、热机与环境
Ⅰ、热机的利用带来的环境污染 ⑴、废气污染 a、排出的废气温度较高。使城市温度升高,会形成 “热 岛效应”。 b、废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘,直接影 响人们的身体健康和动植物的生存。 ⑵、噪声污染

Ⅱ、怎样控制热机对环境造成的污染
⑴ 改进燃烧设备,消除烟尘; ⑵ 提高燃料的综合利用,采取之中供热 ⑶ 充分利用污染少和无污染的能源 ⑷ 在内燃机排气管上安装消声器,以减少噪声污染

天然气汽车

电动车 太阳能汽车 太阳能汽车

热机效率 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 W有 比值称为热机效率,即: η= ×100% Q放

汽油机和柴油机的异同表
汽油机
燃料 汽油 火花塞 结构 吸气冲程 点火方式 应用 工作循环 相 同 点 活塞、曲轴运 动 运动 能量转化

柴油机
柴油 喷油嘴

不 同 点

吸入的是汽油和空气的混合气体
点燃式 汽车、小型飞机 都有四个冲程

吸入的是

空气
压燃压 拖拉机、载重汽车

(1)压缩冲程:机械能转化成内能 (2)做功冲程:内能转化成机械能 每一个工作循环,活塞往复两次, 曲轴转动两周,对外做功一次。 都需要外力 汽油机比柴油机轻巧,柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。

优缺点


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