Prezentacija "Toplotni motori i njihova primjena". Prezentacija na temu "toplotni motori" Prezentacija o ulozi toplotnih motora u nacionalnoj ekonomiji

TIP ČASA: učenje novog gradiva.

MATERIJALI I OPREMA:

kompjuter, multimedijalni projektor, platno, multimedijalna prezentacija.

METODE: verbalne, vizuelne, problemsko traženje.

OBLICI RADA: kolektivni, individualni, grupni.

VRSTA RADA: popunjavanje klastera, proučavanje nove teme uz pomoć strategije „Razmislite sami – u paru – podijelite”, samostalan rad sa udžbenikom.

PLAN LEKCIJE:

I. Organizacioni momenat. Organizacija grupa. Deklaracija o svrsi i ciljevima lekcije. Provjera domaćeg. (Trening" Prenesite toplinu »)

II. Proučavanje novog materijala.

Izjava (nastavnik)

Ljudi, prije nego što pređemo na učenje novog gradiva, prisjetimo se ključnih pojmova koji će nam pomoći da se odlučimo za temu današnje lekcije. A u tome će nam pomoći križaljka, čija je ključna riječ direktno povezana s temom današnje lekcije. (podeljeni u 3 grupe prema slikama “Toplotni motori”. 1- grupa “motor sa unutrašnjim sagorevanjem”, 2- grupa “parne i gasne turbine”, 3- grupa “mlazni motor”. Formirane su 3 grupe i vaš zadatak je otkriti svaki od tipova.

Svaka grupa bira vlastitog kapetana grupe i održava red ispunjavanjem učenikovog evaluacijskog lista.

F.I. student

Zadaća

Nivo problema A (5-10)

Odgovori na pitanja

Nova tema

Nivo problema A (11,12,1,3,)

Nivo B (4,5,6)

SLAJD-1. Pitanja.

1. Jedan od načina da se promeni unutrašnja energija tela ( prijenos topline).

2. Izvor energije koji se koristi u industriji, transportu, poljoprivredi i svakodnevnom životu ( gorivo).

3.Kinetički, potencijalni, unutrašnji ( energije).

4. Daš drvo - ono jede, od vode - umire ( vatre).

5. Brzina kretanja molekula zavisi od ove vrednosti ( temperaturu).

6.Power jedinica ( Watt).

7. Proces kombinovanja molekula goriva sa kiseonikom, čime se oslobađa energija ( sagorijevanje).

8. Jedinica mjerenja energije ( Joule).

9.Jedan tip prenosa toplote ( radijacije).

Međusobna provjera (9-10-“5”, 7-8-“4”, 5-6-“3”)

SLIDE-2. Tema i ciljevi časa. Proučavanje nove teme (koristeći materijal iz udžbenika).

Tema današnje lekcije je "Toplotni motori"

Danas ćemo u lekciji proučiti: Popuni klaster.

Ljudski život je nemoguć bez upotrebe različitih vrsta energije, čiji su izvori razne vrste goriva, vjetar, sunce, oseke i tokovi. Postoje razne vrste mašina koje u svom radu implementiraju transformaciju jedne vrste energije u drugu. Pogledaćemo jednu vrstu mašine - toplotni motor.

Definicija.

SLIDE-3. Kako se to događa?

"Moždani napad" Video koji prikazuje model rada jednostavnog toplotnog motora.

Šema - klasifikacija toplotnih motora.

Postoji nekoliko vrsta toplotnih motora: parni motor, motor sa unutrašnjim sagorevanjem, parne i gasne turbine, mlazni motor. U svim ovim motorima, energija goriva se prvo pretvara u energiju plina (ili pare). Gas, šireći se, radi i istovremeno se hladi. Dio njegove unutrašnje energije pretvara se u mehaničku energiju.

Radite u grupama "Razmislite sami - podijelite u parovima - recite" kako biste razmotrili vrste toplotnih motora. 1- grupa “motor sa unutrašnjim sagorevanjem”, 2- grupa “parne i gasne turbine”, 3- grupa “mlazni motor”, performanse svake grupe sa svojom prezentacijom.

Struktura motora i formula efikasnosti.

One. Toplotni motor se sastoji od grijača (uređaja u kojem se sagorijeva gorivo), radnog fluida i hladnjaka. Plin ili para, koji su radni fluid, primaju određenu količinu topline (Q1) od grijača. Radni fluid, zagrevajući se, širi i radi (A P) zbog svoje unutrašnje energije. Deo energije (Q2) se prenosi u frižider zajedno sa otpadnom parom ili izduvnim gasovima.

Većina energije goriva se ne koristi korisno, već se gubi u okolnom prostoru.

PITANJE NASTAVNIKA: Kako se zove veličina koja pokazuje koliko energije koju oslobađa gorivo pretvara u koristan rad toplotnog motora? ( Efikasnost)

PITANJE NASTAVNIKA: Sjećate se kako pronaći efikasnost jednostavnog mehanizma? Odgovor učenika: ( Pronađite omjer korisnog rada i utrošenog)

Da biste pronašli efikasnost toplotnog motora, morate pronaći omjer savršenog korisnog rada (A P) motora, na energiju primljenu od grijača (Q1).

To jest, efikasnost pokazuje koji se dio energije koju oslobađa gorivo pretvara u koristan rad. Što je veći ovaj dio energije, to je motor ekonomičniji.

PITANJE NASTAVNIKA: Uporedite vrednosti Q1 i Q2. ( Q1 >Q2)

PITANJE NASTAVNIKA: Koliko Q1 > Q2? ( na vrijednost Ap)

PITANJE UČITELJA: Kako pronaći koristan posao? ( Q1 -Q2)

Dakle, A P= Q1 - Q2 i

PITANJE NASTAVNIKA: Uporedite vrednosti Q1 - Q2 i Q1. ( Q1 -Q2< Q1)

PITANJE NASTAVNIKA: Šta možete reći o značenju razlomka ( manje od 1)

To znači da je efikasnost uvijek manja od 1, a ako je izražena u procentima onda manja od 100%.

III. Rješavanje problema svake grupe Nivo A (11,12,13)

Zadatak: Kolika je efikasnost toplotnog motora ako se četvrtina energije goriva pretvori u koristan rad? (25%)

SLIDE. Minut fizičkog vaspitanja.

FIZIČKA MINUTA

SLIDE. Izjava.

III. Konsolidacija proučenog materijala.

Pa, hajde da još jednom ukratko ponovimo ono što smo naučili na današnjoj lekciji.

• Koje mašine se nazivaju toplotnim motorima?
• Koje vrste toplotnih motora poznajete?
• Šta je grejač motora sa unutrašnjim sagorevanjem?
• Šta je frižider sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem?
• Od koliko ciklusa se sastoji ciklus motora sa unutrašnjim sagorevanjem?
• Koja je mjera prikazana na slici 27 udžbenika?

Sada bih htio provjeriti koliko ste dobro naučili novo gradivo. Da biste to učinili, predlažem da sjednete za kompjutere i odgovorite na pitanja testa. Ali kompjuter će procijeniti vaše znanje. A vi i ja ćemo izvući zaključke o tome na šta trebate obratiti pažnju prilikom pripreme domaće zadaće.

Refleksija: (završi rečenicu)

Danas mogu ocijeniti svoj rad sa “___”.

Danas sam saznao...
Bilo je zanimljivo…
shvatio sam da...
Sada mogu…
Naučio sam…
uspio sam…
Pokušat ću….
Bio sam iznenađen...
htio sam…

IV.

Domaći zadatak: §21-24 Nivo problema B (4-6, 9,10)

Pogledajte sadržaj dokumenta
“Sažetak + prezentacija časa fizike Termalni motori”

• Jedan od načina za promjenu unutrašnje energije tijela

( grijač d acha ).

2. Izvor energije koji se koristi u industriji, transportu, poljoprivredi i svakodnevnom životu

( topli V O ).

• Kinetički, potencijalni, unutrašnji

( energije I I ).

• Ako ga date drvetu, ono ga pojede; ako mu date vodu, ono umire

( O G on ).

5. Od ove vrijednosti zavisi brzina kretanja molekula

( tempera A tour ).

6. Jedinica za napajanje

( Wat T ).

7. Proces kombinovanja molekula goriva sa kiseonikom, čime se oslobađa energija

( planine e tion ).

8. Energetska jedinica

( Jou l b ).

9. Jedna od vrsta prenosa toplote koju dobijamo od sunca

( I zračenje ).

TEMA LEKCIJE: Toplotni motori

• CILJEVI ČASA:
• Formiranje koncepata i ideja o toplotnim mašinama, njihovim vrstama, principu rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem, efikasnosti toplotnog motora.
• Razvoj logičkog mišljenja, pamćenja, sposobnosti pronalaženja optimalnog načina za izvršenje zadatog zadatka; sposobnost pravilnog objašnjenja fizičkih pojmova i pojava; usavršavanje veština u radu sa personalnim računarom.
• Ekološko obrazovanje.

Toplotni motori nazivaju se mašine u kojima se unutrašnja energija goriva pretvara u mehaničku energiju.

Vrste toplotnih motora:

(instaliran na svim termoelektranama, nuklearnim elektranama, vodni transport, željeznički transport su sada praktično zamijenjeni).

Parne turbine.

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem.

(drumski saobraćaj, avijacija, poljoprivredna i građevinska oprema).

Mlazni motori.

(avijacija, astronautika).

Vremenski okvir izuma toplotnih motora

1690 – D. Papenova parno-atmosferska mašina

1705 - T. Newcomenova parno-atmosferska mašina za podizanje vode iz rudnika

1763-1766 – parna mašina I.I.Polzunova

1784 – J. Watt parna mašina

1865 – motor sa unutrašnjim sagorevanjem N. Otto

1871 – rashladna mašina K. Linde

1897 – R. Dizel motor sa unutrašnjim sagorevanjem (sa samopaljenjem)

Parna turbina- vrsta parne mašine u kojoj mlaz pare, koji djeluje na lopatice rotora, uzrokuje njegovu rotaciju.

Istorija turbina je istorija vodenog točka.

Vodeni točak sa veslima iz 16. veka

Vodeni kotač de la - Fe, 1740.

Vodeni točak iz 14. veka

Segner točak 1750

Točak Poisela, 1825

Turbine

Lavalova parna turbina, 1889.

Kaplanova turbina, 1900.

Ojlerova turbina, 1754.

Turbina moderne hidroelektrane

Tvorac prve klipne parne mašine - 1690

Godine 1711-1712 Engleski pronalazač, kovač Thomas Newcomen napravio je prvu parnu (parno-atmosfersku) klipnu mašinu.

Parna mašina I.I.Polzunova

U aprilu 1763. godine, Polzunov je demonstrirao rad vatrogasne mašine."

za potrebe fabrike"

J. Wattova parna mašina

• Godine 1781. James Watt je dobio patent za pronalazak drugog modela svoje mašine.
• Godine 1782. napravljena je ova izuzetna mašina, prva univerzalna parna mašina "dvostrukog dejstva".

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem N. Otto

Do 1863. bio je spreman prvi uzorak atmosferskog plinskog motora s klipom iz avionskog motora i ručnim starterom koji radi na mješavini benzina i zraka.

Rashladna mašina K. Linde

Dodjela nagrade za pronalazak rashladne mašine za kristalizaciju parafina potaknula je profesora 1870. godine da ozbiljno prouči teoriju tada nepostojeće rashladne industrije. Tri godine kasnije, prvi prototip von Linde parne mašine, koji je koristio metil eter kao rashladnu tečnost, testiran je u pivari u Augsburgu. Istovremeno, profesor je dobio patent za svoj izum u državi Bavarskoj, a 9. avgusta 1877. godine i carski patent za mašinu „drugog dizajna“ koja je radila na amonijaku.

R. Dizel motor sa unutrašnjim sagorevanjem (sa samopaljenjem)

1878 – 1888 Rudolf Diesel radi na stvaranju motora fundamentalno novog dizajna. Palo mu je na pamet da napravi apsorpcioni motor koji bi radio na amonijaku, a gorivo bi bio poseban prah dobijen od uglja.

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem

Prvi četvorotaktni motor sa unutrašnjim sagorevanjem radio je na gas. Izumio ga je 1878. godine samouki njemački fizičar Nikolai Otto.

1885. godine izgrađen je motor sa unutrašnjim sagorevanjem sa karburatorom koji je radio na benzin.

• Karburator motor sa unutrašnjim sagorevanjem ima karburator-uređaj u koji ulaze benzin i vazduh, što rezultira zapaljivom mešavinom .

4-taktni motor

• 1 takt - kao rezultat kretanja klipa prema dolje, zapaljiva smjesa se usisava kroz ulazni ventil, izlazni ventil je zatvoren.

• 2-taktni - klip komprimira zapaljivu smjesu, zagrijava se i pali električnom iskrom iz svijeće.

• 3-taktni - vrući plinovi - proizvodi sagorijevanja zapaljive smjese - pritisnite klip i gurnite ga prema dolje. Kretanje klipa se prenosi na radilicu pomoću klipnjače.

• 4-taktni - klip se podiže i gura izduvne gasove kroz ispušni ventil, koji se u tom trenutku otvara

Grafikon promjena stanja gasa u cilindru motora sa unutrašnjim sagorevanjem na p, V- dijagram .

• 1.2-Usis
• 2.3-Kompresija
• 3.4-Radni hod
• 4,5,6,7 izdanje

• Mala težina, kompaktnost i relativno visoka efikasnost (25-30%) doveli su do široke upotrebe motora s karburatorom. Pokreću automobile, motocikle, motorne čamce i koriste se u motornim pilama.
• Ali postoje i nedostaci: rade na skupom visokokvalitetnom gorivu, prilično su složeni u dizajnu, imaju veliku brzinu rotacije osovine motora, a njihovi izduvni plinovi zagađuju atmosferu.

Četvorotaktni dizel motor

Izumio ga je njemački inženjer Rudolf DIESEL (1858 - 1913) 1897.

Prva mjera

Kako se klip kreće prema dolje, atmosferski zrak ulazi u cilindar kroz usisni ventil.

Druga mjera

Kako se klip kreće prema gore, vazduh se adijabatski komprimira do pritiska od približno 1,2*10 6 Pa, što dovodi do povećanja njegove temperature na kraju hoda na 500-700 0 C.

Treća mjera

Gasovi koji nastaju tokom sagorevanja pritiskaju klip i proizvode koristan rad dok se klip kreće prema dole. Pritisak ekspandirajućeg gasa se održava približno konstantnim. Na kraju sagorijevanja ubrizganog dijela goriva dolazi do adijabatskog širenja plina. Na kraju takta otvara se izduvni ventil i pritisak pada.

Četvrta mjera

Klip se pomiče prema gore i gura proizvode sagorijevanja u atmosferu.

Grafikon promjena stanja gasa u cilindru DD na p, V-dijagramu.

Izobare 1-2 - 1 mjera

Isobars 2-3- 2 mjere

I Zobara 3-4 , izoterma 4-5 , izohora 5-6 - 3 takta

I Zobara 6-7 - 4 mjera

Prednosti dizel motora:

Veća efikasnost (35-40%).

Niska potrošnja goriva

Jeftino gorivo

Veliki obrtni moment

Nedostaci dizel motora:

Manja snaga u odnosu na benzinske motore

Veća masa

Raketni motor

RAKETNI MOTOR, mlazni motor koji za rad ne koristi okolinu (vazduh, vodu). Uobičajeni su hemijski raketni motori (električni, nuklearni i drugi raketni motori se razvijaju i testiraju). Najjednostavniji raketni motor radi na komprimirani plin. Prema namjeni dijele se na ubrzavajuće, kočione, upravljačke itd. Koriste se na raketama (otuda i naziv), avionima itd. Glavni motor u astronautici.

Šteta za okoliš

Negativan uticaj toplotnih motora na životnu sredinu povezan je sa delovanjem različitih faktora.

• Prvo, pri sagorijevanju goriva koristi se kisik iz atmosfere, zbog čega se sadržaj kisika u zraku postepeno smanjuje.
• Drugo, sagorijevanje goriva je praćeno oslobađanjem ugljičnog dioksida u atmosferu.
• Treće, kada se sagorevaju ugalj i nafta, atmosfera je zagađena jedinjenjima azota i sumpora, koja su štetna po zdravlje ljudi.
• A motori automobila svake godine ispuštaju dvije do tri tone olova u atmosferu.

Emisije štetnih materija u atmosferu nisu jedini aspekt uticaja energije na prirodu. Prema zakonima termodinamike, proizvodnja električne i mehaničke energije se u principu ne može odvijati bez oslobađanja značajnih količina toplote u okolinu. To ne može a da ne dovede do postepenog povećanja prosječne temperature na zemlji. Jedna od oblasti u vezi sa zaštitom životne sredine je povećanje efikasnosti korišćenja energije i borba za njeno očuvanje.

• Jedan od načina da se smanji zagađenje životne sredine je korišćenje dizel motora u automobilima umesto benzinskih motora sa karburatorima, čije gorivo ne sadrži olovna jedinjenja. Obećavajući je razvoj automobila koji koriste električne motore ili motore koji koriste vodonik kao gorivo umjesto benzinskih motora. Ujednačeno kretanje automobila, eliminisanje zastoja
• Postavljanje ograničenja brzine u gradu na 60 km/h
• Uklanjanje teretnih tokova sa granica grada
• Pravovremeno otklanjanje kvarova motora

Dijagram toplotnog motora

Grijač T 1

Q 1

Radni fluid (gas)

A = Q 1 - Q 2

Q 2

Frižider T 2

Toksičnost jedinjenja olova P b (C 2 H 5) 4

• Deluje na nervni sistem
• Izaziva mentalnu retardaciju
• Bolesti mozga
• Deaktivira enzime

Pb(C 2 H 5 ) 4 + 4KI ------ 4 C 2 H 5 K+PbI 4

Pb 4+ + 4I - ------ PbI 4

žuta boja

Bezbedni nivoi u krvi

0,2- 0,8 × 10 -4 %

Zadatak: Nivo A br. 11,12,13 nivo B br. 4, 5, 6

Domaći zadatak: §22-24

Zadatak: Nivo A br. 14 Nivo B br. 9,10

Toplotni motori I zaštite okoliša

Kada je ogroman svet kontradikcija,

Dobijte dosta besplatne igre -

Kao prototip ljudskog bola,

Iz ponora voda se diže preda mnom.

I u ovom času tužna priroda,

Ležeći okolo, teško uzdišući,

I ne voli divlju slobodu,

Gdje je zlo neodvojivo od dobra.

N. Zabolotsky

Šematski dijagram toplotnog motora

1 – grijač

2 – frižider

3 – radni fluid

Prva parna mašina - EOLIPYL

čaplja od Aleksandrije,

I – II vek. AD

H 2 O

Parna pumpa Severi (1698)

Thomas Savery (1650-1715)

"vatrena mašina"

Denis Papin (1707)

Denis Papin

Parno-atmosferski klip

Newcomen pumpa (1710)

Thomas Newcomen

Parna mašina

I.I. Polzunova (1763)

Polzunov Ivan Ivanovič

Steam Wattov motor (1765)

James Watt (1736 – 1819)

Plinski motori

Etienne Lenoir

(1822 – 1900)

Plinski motor Otto

Nikolaus August Otto

• Parna mašina
• Motor sa unutrašnjim sagorevanjem (ICE)
• Parna turbina
• Gasna turbina
• Mlazni motor

Thermal

auto

Voda

Klip

Gorivo

Parna turbina

Gasna turbina

Voda

Mlaz pare ili gasa

Blades

Gorivo

Parna turbina

Turbina L.A. Pelton, 1880

Prvi turboprop "Turbinia", 1897

Motor interni sagorijevanje

Mehanički rad

Gorivo

Hlađenje

Mlazni motor

Gorivo

Gas mlaz

Odbojnost

Aplikacija toplotnih motora

Avijacija

Vodeni transport

Svemirske rakete

Automobilska industrija

Uticaj toplotnih motora na životnu sredinu

Sastav atmosferskog vazduha

Komponente

atmosfera

azot (N 2 )

kiseonik (O 2 )

ugljični dioksid (CO 2 )

argon (Ar)

vodena para

Broj automobila na našim autoputevima i gradovima povećan je 5 puta.

Jedan kamion srednjeg opterećenja emituje 2,5 - 3 kg olova godišnje

Ako karburator ne radi, povećava se sadržaj CO i CO 2 u atmosferi

To dovodi do stvaranja efekta staklene bašte

U velikom gradova potrošeno gasovi automobili stvoriti smog

Izduvni gasovi iz gasnoturbinskih motora sadrže CO 2 , NO 2 , ugljovodonici, čađ, aldehidi

Prilikom lansiranja i povratka na Zemlju, raketni motori uništavaju Zemljin ozonski omotač.

bolesti, uzrokovano zagađenjem okruženje

• Bronhitis
• Bronhijalna astma
• Upala pluća
• Otkazivanje Srca
• Moždani udar
• Čir na želucu

Alternativni izvori energije

Alternativa (ili obnovljivi) izvori energije ( RES) nazivaju se izvori energije koji omogućavaju dobijanje energije bez upotrebe tradicionalnih fosilnih goriva (nafta, gas, ugalj, itd.)

plima

elektrana

mehanički (kinetički)

energija vode

mehanički (kinetički)

turbinska energija

Električna energija

plimna elektrana

Plimne elektrane se grade na obalama mora, gdje gravitacijske sile Mjeseca i Sunca mijenjaju nivo vode dva puta dnevno. Fluktuacije vodostaja u blizini obale mogu doseći 13 metara.

plimna elektrana

Prednosti

Nedostaci

Vjetroelektrana

Kinetic

energija vjetra

mehanički (kinetički)

turbinska energija

Princip rada:

Vjetar okreće lopatice vjetrenjače, pokrećući osovinu električnog generatora.

Generator zauzvrat proizvodi električnu energiju.

Električna energija

Vjetroelektrana

Prednosti

Nedostaci

Geotermalne elektrane

Oni pretvaraju unutrašnju toplotu Zemlje (energija izvora tople pare-vode) u električnu energiju.

Earth Energy

Unutrašnja energija pare

mehanički (kinetički)

energija pare

mehanički (kinetički)

turbinska energija

Električna energija

Geotermalne elektrane

Nedostaci

Prednosti

Solarna elektrana

Solarna elektrana (SES)- inženjerska konstrukcija koja služi za pretvaranje sunčevog zračenja u električnu energiju.

Energija sunca

Unutrašnja energija pare

mehanički (kinetički)

energija pare

mehanički (kinetički)

turbinska energija

Električna energija

Solarna elektrana

Sve solarne elektrane (SPP)

dijele se na nekoliko tipova:

• SES toranj tipa
• Posuđe tipa SES
• SES koristeći foto baterije
• SPP-ovi koji koriste paraboličke koncentratore
• Kombinovani SES
• Balon solarne elektrane

Solarna elektrana

Energija sunčevog zračenja može se pretvoriti u jednosmjernu električnu struju putem solarnih ćelija, uređaja napravljenih od tankih filmova silicija ili drugih poluvodičkih materijala.

Solarno

elektrana

Prednosti

Nedostaci

Svi moramo da razmislimo o ovom pitanju:

toplotni motor – da li je ovo dobro ili zlo???

Rješenje ovog problema prvenstveno zavisi od vas i mene!!!

Toplotni motor je uređaj koji obavlja rad koristeći unutrašnju energiju goriva. Svi toplinski motori imaju zajedničko svojstvo periodičnog rada (cikličnost), zbog čega se radni fluid povremeno vraća u prvobitno stanje.

Parna mašina je toplinska mašina s vanjskim sagorijevanjem koja energiju pare pretvara u mehanički rad povratnog kretanja klipa, a zatim u rotacijsko kretanje osovine. Prvi poznati uređaj koji se pokreće parom opisao je Heron Aleksandrijski u prvom veku.

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem je toplotni motor koji pretvara toplotu sagorevanja goriva u mehanički rad. Prvi praktično upotrebljivi gasni motor sa unutrašnjim sagorijevanjem dizajnirao je francuski mehaničar Etienne Lenoir () 1860. godine. Snaga motora bila je 8,8 kW (12 KS).

Parna turbina je toplotna mašina u kojoj se energija pare pretvara u mehanički rad. Plinska turbina je kontinuirani toplinski motor u kojem aparat s lopaticama pretvara energiju komprimovanog i zagrijanog plina u mehanički rad na osovini.

Mlazni motor je motor koji stvara vučnu silu potrebnu za kretanje pretvaranjem unutrašnje energije goriva u kinetičku energiju mlazne struje radnog fluida. Mlazni motor su izmislili Hans von Ohain, istaknuti njemački dizajner i Frank Whittle.

Državna obrazovna ustanova JSC "Srednja škola u kazneno-popravnim ustanovama", Blagoveshchensk

Toplotni motori.

Toplotni motori su mašine u kojima se unutrašnja energija goriva pretvara u mehaničku energiju.

Prvi nama poznati toplotni motor bila je parna turbina sa spoljnim sagorevanjem, izumljena u 8. (ili 10.?) veku nove ere. doba u Rimskom carstvu. Ovaj izum nije razvijen, vjerovatno zbog niskog nivoa tehnologije u to vrijeme (na primjer, ležaj još nije bio izmišljen).

Kasnije su se u Kini pojavili barutni pištolj i barutna raketa. Bio je to relativno jednostavan uređaj. Sa mehaničke tačke gledišta, barutana raketa nije bila toplotni motor, ali sa stanovišta fizike, bila je toplotna mašina. Već u 17. veku naučnici su pokušali da izmisle toplotni motor na bazi barutnog oružja.

Barutni projektil u staroj Kini

• Vrste toplotnih motora
• Toplotni motori s vanjskim sagorijevanjem:

1. Stirling motor je termalni aparat u kojem se plinoviti ili tekući radni fluid kreće u skučenom prostoru. Ovaj uređaj se zasniva na periodičnom hlađenju i zagrijavanju radnog fluida. U ovom slučaju se ekstrahuje energija koja nastaje kada se zapremina radnog fluida promeni. Stirlingov motor može raditi iz bilo kojeg izvora topline.

Prvi put ga je patentirao škotski sveštenik Robert Stirling 27. septembra 1816. godine. Međutim, prvi elementarni „motori na vrući vazduh“ bili su poznati krajem 17. veka, mnogo pre Stirlinga. Stirlingovo postignuće bilo je dodavanje čvora, koji je nazvao "ekonomija".

Robert Stirling -

tvorac poznate alternative parnoj mašini, nazvane po njemu.

Godine 1843. James Stirling je koristio ovaj motor u fabrici u kojoj je u to vrijeme radio kao inženjer. Godine 1938. Philips je investirao u Stirlingov motor sa preko dvije stotine konjskih snaga i efikasnošću od preko 30%. Stirlingova mašina ima mnogo prednosti i bila je naširoko korišćena tokom ere parnih mašina.

2.Parna mašina

James Watt - škotski inženjer-pronalazač, tvorac univerzalnog parnog stroja

Šema rada Wattove parne mašine

Glavni plus parni strojevi - jednostavnost i odlične vučne kvalitete. U ovom slučaju možete bez mjenjača. Iz tog razloga je zgodno koristiti parni stroj kao vučni stroj.

Nedostaci: niska efikasnost, mala brzina, konstantna potrošnja vode i goriva, velika težina

Parna mašina - bilo koji toplotni motor s vanjskim sagorijevanjem koji pretvara energiju pare u mehanički rad.

Kamion s parnim motorom

Parna vatrogasna mašina

Traktor sa parnom mašinom

(Učinkovitost) toplotnog motora može se definirati kao omjer korisnog mehaničkog rada i utrošene količine topline sadržane u gorivu. Ostatak energije se oslobađa u okolinu u obliku toplote. Parna mašina koja ispušta paru u atmosferu imaće efikasnost od 1 do 8% poboljšana mašina može poboljšati efikasnost do 25% ili čak više.

Termoelektrana može postići efikasnost od 30-42%. Postrojenja sa kombinovanim ciklusom mogu postići efikasnost od 50-60%.

U termoelektranama efikasnost se povećava korištenjem djelomično iscrpljene pare za potrebe grijanja i proizvodnje. U ovom slučaju se koristi do 90% energije goriva, a samo 10% se beskorisno raspršuje u atmosferu.

TOPLOTNI MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM:

• ICE (motor sa unutrašnjim sagorevanjem) je motor pri čijem radu se deo goriva koje sagoreva pretvara u mehaničku energiju.

Izumljen je i stvoren prvi motor sa unutrašnjim sagorevanjem

E. Lenoir 1860. godine. Radni ciklus se sastoji od četiri takta, zbog čega se ovaj motor naziva i četvorotaktni motor. Trenutno se takav motor najčešće nalazi u automobilima.

Rudolf Diesel (1858-1913).

Nemački inženjer, tvorac motora sa unutrašnjim sagorevanjem,

trenutno se koristi

2. Rotacioni motor sa unutrašnjim sagorevanjem

Ovaj tip motora je relativno jednostavan i može se izraditi u bilo kojoj veličini. Umjesto klipova koristi se rotor koji se okreće u posebnoj komori. Sadrži usisne i izduvne otvore, kao i svjećicu. Kod ove vrste dizajna, četverotaktni ciklus se izvodi bez mehanizma za distribuciju plina. U rotacionom motoru sa unutrašnjim sagorevanjem može se koristiti jeftino gorivo. Takođe ne stvara skoro nikakve vibracije i jeftiniji je i pouzdaniji za proizvodnju od klipnih toplotnih motora.

"Mazda" na bazi rotacionog motora.

3. Raketni i mlazni termički motori.

Suština ovih uređaja je da se potisak ne stvara propelerom, već oslobađanjem izduvnih plinova motora.

Mogu stvoriti propuh u prostoru bez zraka.

Postoje čvrsta goriva, hibridna i tečna). I posljednji podtip su turboelisni termalni motori. Energiju stvara propeler i ispuštanje izduvnih gasova.

Dijagram dizajna mlaznog motora

An-140 - turboelisni teretno-putnički avion

Slajd 1

Toplotni motori
Uređaji koji pretvaraju unutrašnju energiju goriva u mehaničku energiju nazivaju se toplotnim motorima. Teoriju toplotnih motora razvio je francuski naučnik Nicolas Sadi Carnot.

Slajd 2

Prvi univerzalni toplotni stroj (parni stroj) stvorio je 1774. godine izvanredni engleski izumitelj James Watt. Tome je, međutim, prethodio izum parno-atmosferske mašine 1765. godine od strane ruskog mehaničara I. I. Polzunova, ali je njegova mašina zaustavljena nakon nekoliko meseci rada, a zatim potpuno demontirana, zbog čega je Polzunovljev rad bio predat zaboravu. decenijama. Wattova mašina postala je široko rasprostranjena i odigrala je ogromnu ulogu u prelasku na proizvodnju mašina. Pronalazak parne mašine pridonio je stvaranju parnih lokomotiva, parobroda i prvih (parnih) automobila. Prve parne lokomotive su u Engleskoj stvorili R. Trevithick (1803) i J. Stephenson (1814). Amerikanac R. Fulton smatra se izumiteljem parobroda. Svoje prve testove izveo je na rijeci Seni u Parizu. Međutim, kada se 1804. obratio Napoleonu Bonaparteu s prijedlogom da se francuski brodovi prebace na parnu vuču, začudo, odbijen je. Nakon nekog vremena, Fulton se vratio u svoju domovinu, a 1807. godine parobrod Claremont je krenuo na svoje prvo putovanje rijekom Hudson.

Slajd 3

Konverzija energije tokom rada toplotnih mašina
Kada gorivo sagorijeva, kemijska energija (potencijalna energija interakcije atoma) pretvara se u kinetičku energiju haotičnog kretanja molekula. U tom slučaju se zagrijava određena masa plina, koja se naziva radni fluid. Gas (radni fluid) se širi, obavljajući rad (pomeranje klipa). U tom slučaju se gas hladi, odnosno kinetička energija molekula se pretvara u mehaničku energiju. Djelovanje toplotnog motora je ciklično.

Slajd 4

Osnovni elementi toplotnog motora
Radni fluid je obično gas: Grejač je sagorelo gorivo koje ima temperaturu T1, u kontaktu sa kojom se radnom fluidu prenosi količina toplote Q1; Hladnjak je sredina koja ima temperaturu T2, u kontaktu s kojom se iz radnog fluida uklanja količina toplote Q2

Slajd 5

Koristan rad toplotnog motora
Korisni rad An jednak je razlici između količine toplote Q1 koju prima radni fluid od grejača i količine toplote Q2 predate frižideru. Ap = Q1 – Q2

Slajd 6

Dijagram rada toplotnog motora
Heater
Radni fluid
Frižider
Q1
Q2
A p = Q1-Q2
Efikasnost

Slajd 7

Efikasnost toplotnog motora
Omjer rada motora i količine topline primljene od grijača naziva se efikasnost toplinske mašine. Prema Carnotovoj teoremi, od svih zamislivih toplotnih motora sa temperaturom grejača T1 i temperaturom frižidera T2, maksimalnu efikasnost će postići takav motor, čiji je svaki radni ciklus zatvoren proces, grafički prikazan na slici (Carnotov ciklus ).

Slajd 8

T
T
R
V1
V4
1
2
3
4
V
ηmax= 1-
Carnot ciklus
V2
V3
b
1
1-2 izotermno širenje na temperaturi T1
2-3 adijabatsko širenje Q=0
3-4 izotermna kompresija na temperaturi T2
4
4-1 adijabatska kompresija Q=0