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14.2_热机的效率

发布时间:2013-09-22 21:04:44  

14.2 热机的效率

复习
内燃机的定义与分类。 内燃机的四个冲程以及各个冲程的能量是如 何转化的。 在四个冲程中你认为有哪些热量损失?

一、燃料的热值:
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫 做这种燃料的热值。 q ? 符号:______
? 单位: 焦每千克 J/kg

。 (J/m3) ? 气体燃料的热值单位:________。 ? 热值的物理意义是:
一定质量的燃料完全燃烧时放出的热量是多少。

? 干木柴的热值是1.2×l07焦物理意义是:

1千克干木柴完全燃烧时放出的热量是1.2×107J
? 完全燃烧2kg干木柴放出的热量是

2.4×107 J
? 公式是:Q放=mq (即质量乘以热值)

气体燃料:

Q放=qV

热值反映了所有能燃烧的物质的一种 性质,反映了不同燃料在燃烧过程中, 化学能转化为内能的本领的大小,也 就是说,它是燃料本身的一种特性, 它只与燃料的种类有关,与燃料的形 态、质量、体积、是否完全燃烧均没 有关系。

一些燃料的热值( J/kg )
燃料 干木材 烟煤 无烟煤 焦炭 木炭 酒精 热值 约1.2×107 约2.9×107 约3.4×107 3.0×107 3.4×107 3.0×107 燃料 柴油 煤油 汽油 氢 煤气 沼气 热值 4.3×107 4.6×107 4.6×107 1.4×107 约3.9×107 J/m3 约1.9×107J/m3

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?(已知干木柴的燃烧值为 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)

分析:
? 利用吸热公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出将水烧开

要吸收多少热量,解题时应注意在标准大气 压下,水的沸点是100℃,即水烧开时的温度 为100℃,再利用燃料的燃烧值求干木柴的质 量.

解答:
? Q吸=Cm(t-t0)

=4.2×103J/(kg· ℃)×5kg×(100℃-40℃) ? =1.26×106J ? 因为Q吸=Q放=1.26×106J ? 所以干木柴质量
?

Q 1.26?10 3 J m' ? ? 1.2?107 J/kg ? 0.105kg q

思考:
在内燃机中,燃料所释放的能量都到哪里去了? 汽缸散热 及摩擦损 废气带走 失的能量 的能量 做有用功 的能量

机件发 热散失

做有 用功 废气带 走

燃料燃烧 产生能量 燃烧 不完 全

机件摩 擦损失

二、热机的效率
在实际利用燃料中,燃 料很难完全燃烧,而且 放出的内能不能被完全 利用,有效利用的只是 其中一部分. ? 1.燃料的效率:有效利 用的热量与理想情况下 放出的热量的比值.
?

η=Q有/Q放

二、热机的效率 ?2.热机的效率 就是做有用功的能量与燃料完 全燃烧释放出的能量之比 公式: η=W有/Q放

热量损失:
1、燃料未能完全燃烧; 2 、废气带走很大一部分能量: 排气冲程废

气的温度较高,内能较大; 3 、一部分能量消耗在散热上 冷却水带走能量。 4、克服摩擦做功 活塞和曲轴在运动时克服摩擦做功。

提高热机效率的主要途径:
1、使燃料充分燃烧。 2、尽量减少各种热损失。 3、在热机设计和制造上,采用先进的技术。 4、保证良好的润滑,减少因摩擦而另外消耗 的功。 5、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。

1、轿车已逐步进入我国普通百姓家中. 已知某国 产骄车每行驶100km消耗8L汽油(1L=10-3m3), 汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为 4.6×l07J/kg.则: (1)10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是 4.6×l08 _______J. (2)该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是 5.68 ________kg. (3)当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km /h的速度匀速行驶时,它所受到的阻力等于 2.5×l03 ________N. (4) 该汽车发动机的效率是 %.

2.某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品,张峰师傅在 1min内用去酒精5g,被加工的质量为36g的铜饰品 温度从20℃上升到1070 ℃。求:(1)铜饰品吸收 的热量是多少?(2)酒精完全燃烧放出的热量是多 少?(3)酒精喷灯的效率是多少? [ C铜=0.39×103J/(kg· ℃) , q酒精=3.0×107J/kg ]


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