Презентация "КПД теплового двигателя

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ЗАНЯТИЯ по теме: «КПД тепловых двигателей. Защита окружающей среды»

История создания первой паровой машины
Тепловой двигатель и его виды
Основные элементы теплового двигателя
Принцип действия теплового двигателя
КПД теплового двигателя
Экологические проблемы
Альтернативные источники энергии

В 1770г. французский инженер Ж. Кюньо построил самодвижущуюся тележку, приводимую в движение паром, которая была первым (паровым) автомобилем. Первая универсальная паровая машина была построена английским изобретателем Джеймсом Уаттом . При поддержке крупного промышленника Болтона.

За десять лет в период с 1775 по 1785г. фирма Уатта построила 66 паровых машин: из них 22 для медных рудников, 17 для металлургических заводов,7 для водопроводов, 5 для каменноугольных шахт и 2 для текстильных фабрик.

Изобретение паровой машины сыграло огромную роль в переходе к машинному производству. Недаром на памятнике Уатту написано: "Увеличил власть человека над природой".
Первый паровоз был сконструирован в 1803 г. английским изобретателем Ричардом Тревитиком. Он назывался "Поймай меня, кто может!"  И развивал скорость до 30 км/час.

Тепловой двигатель – это устройство, совершающее механическую работу за счет использования внутренней энергии топлива.

Во всех типах таких двигателей непрерывное или периодически повторяющееся получение работы возможно только в том случае, когда совершающая работу машина не только получает тепло от какого-то тела (нагревателя), но и отдает часть тепла другому телу (охладителю).

Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала.

В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.

Паровая турбина — тепловой двигатель, в котором энергия пара преобразуется в механическую работу.
Газовая турбина — лопаточная машина, в ступенях которой энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу

Реактивный двигатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — разновидность теплового двигателя, в котором топливная смесь сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.

Продукты сгорания образуют рабочее тело. Такой двигатель преобразует  энергию сгорания топлива в механическую работу. Существует большое число разнообразных двигателей с внутренним сгоранием, отличающихся назначением, способом отдачи мощности, и другими параметрами.

Нагреватель

Рабочее тело

Холодильник

Рабочее тело от нагревателя получает количество теплоты Q1.
Часть этой энергии расходуется на совершение работы А‘.
Часть тепла (Q2) передаётся холодильнику.

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству
теплоты, полученному от нагревателя.

Сади Карно придумал тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела и рассчитал максимальный КПД.

температура нагревателя

температура холодильника

Паровая машина-10%-15%
Двигатель внутреннего сгорания-20%-40%
Паровая и газовая турбины-30%-40%
Реактивный двигатель-10%-20%

Р

V

1

2

3

4

1-2 (изотерма) газ совершает положительную работу А‘=Q
2-3 (адиабата) газ совершает положительную работу)
3-4 (изотерма) работа газа отрицательна
4-1 (адиабата) работа газа отрицательна

Работа газа

Загрязнение окружающей среды
Уменьшение запасов природных ископаемых(уголь, нефть, газ…)
Парниковый эффект
Накопление в земле тяжелых металлов
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Касаткина И.Л. Физика для колледжей/ И.Л. Касаткина. – Ростов н/Д: Феникс, 2017.
2. Фирсов А. В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования / под ред. Т. И. Трофимовой. — М., 2017.