Презентация "Турбина и ДВС" по физике – проект, доклад

Презентационная работа по физике ученика 8а класса папко ивана Тема работы «Работа газа и пара при расширении».

Цель работы:

Изучить ДВС Изучить паровую турбину Научиться определять КПД теплового двигателя.

Введение.

Впервые тепловой двигатель был изобретён в конце 17 века Джеймсом Уаттом. Он был сделан из прочного металлического цилиндра и плотно пригнанного поршня, который может двигаться вдоль цилиндра. Существует несколько видов тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Во всех этих двигателях энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ, расширяясь, совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию.

паровая машина

реактивный двигатель

двигатель внутреннего сгорания

паровая турбина

Двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания – очень распространенный вид теплового двигателя. Топливо в нём сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя. Двигатели внутреннего сгорания работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или на горючем газе. Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах.

Строение ДВС

1. впускной клапан. 2. выпускной клапан. 3. поршень. 4. шатун. 5. коленчатый вал. 6. свеча.

Цикл ДВС

Один рабочий цикл в двигателе происходит за 4 такта(хода) поршня. Поэтому такие двигатели называют четырёхтактными. Один ход поршня совершается за пол-оборота коленчатого вала. Цикл двигателя состоит из следующих четырёх процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.

В начале первого такта при повороте вала двигателя поршень движется вниз, объём над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создаётся разрежение. В это время открывается впускной клапан и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а впускной клапан закрывается.

Первый такт ДВС

Второй такт ДВС

Во втором такте при повороте вала поршень движется вверх и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдёт до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

Третий такт ДВС

Образующиеся при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз. Под действием расширяющихся нагретых газов двигатель совершает работу, поэтому этот такт называется рабочим ходом. Движение поршня передаётся шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах.

Четвёртый такт ДВС

В конце третьего такта открывается выпускной клапан, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвёртого такта, когда поршень движется вверх. В конце четвёртого такта выпускной клапан закрывается.

Работа цилиндров согласуется так, что в каждом из них поочерёдно происходит рабочий ход и коленчатый вал всё время получает энергию от одного из поршней, поэтому в автомобилях чаще всего используют четырёхцилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

Паровая турбина.

Паровая турбина - это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу. Применяют турбины на тепловых электростанциях и на кораблях.

Принцип работы паровой турбины

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.

Строение паровой турбины

1. диск 2. вал 3. лопатки 4. сопло

1 2 3 4

КПД теплового двигателя.

Коэффициент полезного действия теплового двигателя – это отношение совершённой полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя. КПД теплового двигателя определяется по формуле КПД = Ап ⁄ Q₁, или КПД = (Q₁ - Q₂) ⁄ Q₁ · 100% Понятие КПД введено для характеристики экономичности различных двигателей. КПД двигателя всегда меньше единицы, т. е. меньше 100%. Например, КПД двигателя внутреннего сгорания 20 – 40%, паровых турбин – выше 30%.

Задача.

Механическая лопата, приводимая в движение мотором мощностью 5 кВт, поднимает 180 тонн песку на высоту 6 м в течение часа. Каков КПД установки?

Дано: Р = 5 кВт. m = 180 т. h = 6 м. t = 1 ч. Найти: КПД - ?

Решение: КПД = А полезная ⁄ А полная А полезная = mgh A полная = Pt КПД = А полезная ⁄ А полная = mgh ⁄ Pt КПД = mgh ⁄ Pt = 180000·9,8·6 ⁄ 5000·3600 = 0,59 = 59%

Ответ : КПД = 59%