Презентация "Тепловые двигатели" 10 класс

Тепловые Тепловые двигатели двигатели

Развитие техники во многом Развитие техники во многом зависит от умения как можно зависит от умения как можно более полно использовать более полно использовать запасы внутренней энергии запасы внутренней энергии топлива. топлива. Использовать внутреннюю Использовать внутреннюю энергию – значит совершать энергию – значит совершать полезную работу. полезную работу.

Тепловой двигатель – – Тепловой двигатель устройство, совершающее устройство, совершающее работу за счёт использования работу за счёт использования внутренней энергии топлива. внутренней энергии топлива. Виды тепловых двигателей: Виды тепловых двигателей: 1)паровая машина 1)паровая машина 2)газовая и паровая турбина 2)газовая и паровая турбина 3)ДВС 3)ДВС 4)реактивный двигатель 4)реактивный двигатель

Принцип действия теплового Принцип действия теплового двигателя двигателя 1)чтобы двигатель совершал 1)чтобы двигатель совершал работу => разность давлений работу => разность давлений по обе стороны поршня или по обе стороны поршня или лопастей турбины лопастей турбины 2)повышение tt00 рабочего рабочего 2)повышение тела => сгорание топлива тела => сгорание топлива Газ – рабочее тело Газ – рабочее тело ТТ11 – темпер-ра нагревателя – темпер-ра нагревателя ТТ22 – темпер-ра холодильника – темпер-ра холодильника QQ11 – получ-е кол-во теплоты – получ-е кол-во теплоты QQ22 – отдан-е кол-во теплоты – отдан-е кол-во теплоты

Рабочее тело получает при Рабочее тело получает при Холодильник – атмосфера или – атмосфера или Холодильник спец устройства для спец устройства для охлаждения и конденсации охлаждения и конденсации отработанного пара отработанного пара сгорании топлива QQ1, 1, сгорании топлива совершает работу А’ и совершает работу А’ и передаёт холодильнику QQ2 < 2 < передаёт холодильнику QQ11 По мере совершения работы газ По мере совершения работы газ теряет энергию и теряет энергию и охлаждается, поэтому охлаждается, поэтому рабочее тело при расширении рабочее тело при расширении не может отдать всю свою не может отдать всю свою внутреннюю энергию на внутреннюю энергию на совершение работы. совершение работы. работу за счёт внутренней работу за счёт внутренней энергии рабочего тела энергии рабочего тела Тепловой двигатель совершает Тепловой двигатель совершает

Совершая работу, тепловой Совершая работу, тепловой КПДКПД двигатель использует лишь двигатель использует лишь некоторую часть той энергии, некоторую часть той энергии, которая выделяется при сгорании которая выделяется при сгорании топлива. топлива КПДКПД – отношение полезной работы к – отношение полезной работы к затраченной или  затраченной или

Реальная тепловая машина не не Реальная тепловая машина можетможет иметь КПД >1 (потери иметь КПД >1 (потери энергии и Т22 не может быть не может быть энергии и Т атмосферы))  меньше tt00 атмосферы меньше

Условия повышения КПД Условия повышения КПД 1)Т1)Т11 > (но любой материал > (но любой материал обладает ограничением обладает ограничением теплостойкости => плавится) теплостойкости => плавится) 2)Т2)Т22 < (но она не может быть < (но она не может быть меньше tt0 атмосферы) 0 атмосферы) меньше 3)наиболее полное сгорание 3)наиболее полное сгорание топлива  топлива

Геронов шар Геронов шар Он представляет собой полый Он представляет собой полый железный шар, закреплённый железный шар, закреплённый так, что может вращаться так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в водой пар по трубке поступает в шар и через изогнутые трубки шар и через изогнутые трубки вырывается наружу. Внутренняя вырывается наружу. Внутренняя энергия пара превращается в энергия пара превращается в механическую энергию механическую энергию вращения шара. Это прообраз прообраз вращения шара. Это реактивных двигателей. реактивных двигателей. Это изобретение не нашло себе Это изобретение не нашло себе применения и осталось лишь применения и осталось лишь забавной игрушкой. забавной игрушкой.

Джиованни Бранка ХVIIVII в в Джиованни Бранка Х Колесо с лопатками, в Колесо с лопатками, в которое с силой которое с силой ударяла струя пара ударяла струя пара (изобретена паровая паровая (изобретена турбина). турбина). Струя пара из Струя пара из парового котла 1 1 парового котла через неподвижную через неподвижную трубку (сопло) 2 (сопло) 2 трубку направлялась на направлялась на лопасти колеса 3, 3, лопасти колеса заставляя его быстро заставляя его быстро вращаться. вращаться.

Дени Папен 1690 г Дени Папен 1690 г Первая поршневая машина. Первая поршневая машина. На дно цилиндра наливали На дно цилиндра наливали воду, поршень опускали воду, поршень опускали вниз. вниз. Цилиндр подогревали. Цилиндр подогревали. Образовавшийся пар Образовавшийся пар поднимал поршень. поднимал поршень. Цилиндр обливали холодной Цилиндр обливали холодной водой, пар водой, пар конденсировался, в конденсировался, в цилиндре образовывалось цилиндре образовывалось разрежённое разрежённое пространство. пространство. Поршень под давлением Поршень под давлением атмосферного воздуха атмосферного воздуха опускался вниз, поднимая опускался вниз, поднимая при этом грузгруз при этом

Томас Севери 1698 г Томас Севери 1698 г Машина Севери Машина Севери применялась для применялась для откачки воды из откачки воды из шахт, но была очень шахт, но была очень неэкономична (КПД неэкономична (КПД 0,5%). 0,5%).

Машина Машина Ньюкомена Ньюкомена 1705 г 1705 г

Иван Ползунов 1766 г Иван Ползунов 1766 г Она имела высоту 11 м, Она имела высоту 11 м, ёмкость котла 7 м3, ёмкость котла 7 м3, высоту цилиндров 2,8 высоту цилиндров 2,8 м, мощность 29 кВт. м, мощность 29 кВт. Она работала в течение Она работала в течение 43 суток и приводила в 43 суток и приводила в движение мехи трёх движение мехи трёх плавильных печей. плавильных печей. Потом котёл дал течь; Потом котёл дал течь; кожа, которой были кожа, которой были обтянуты поршни, обтянуты поршни, чтобы уменьшить чтобы уменьшить зазор между стенкой зазор между стенкой цилиндра и поршнем, цилиндра и поршнем, истёрлась, и машина истёрлась, и машина остановилась навсегда.  остановилась навсегда.

Джеймс Уатт 1784 г Джеймс Уатт 1784 г Пар конденсировался Пар конденсировался не в цилиндре, а в не в цилиндре, а в особой камере – особой камере – конденсаторе, конденсаторе, цилиндр был с цилиндр был с двойными стенками двойными стенками («рубашка»), что («рубашка»), что сразу снизило сразу снизило потери энергии и потери энергии и расход топлива в расход топлива в 2,5-3 раза. 2,5-3 раза. КПД 2-3%. В КПД 2-3%. В настоящее время настоящее время КПД составляет 18- КПД составляет 18- 20%. 20%.

Паровая турбина Паровая турбина Газовая Газовая турбина турбина