Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Холодильник. Роль тепловых двигателей в развитии энергетики. Тепловые машины.

Класс: 8

Тема: Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Холодильник. Роль тепловых двигателей в развитии энергетики. Тепловые машины.

Цель: рассмотреть устройство и принцип действия тепловых двигателей, ДВС и паровой турбины, показать области их применения, выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации; ввести определение КПД тепловых двигателей и научить решать задачи на изучаемый учебный материал.

Тип: объяснение нового материала.

Вид: традиционный.

                                                                        Ход урока:

1. Орг. момент.

2. Объяснение нового материала (лекция.)

Тепловыми машинами(тепловыми двигателями) называют устройства, с помощью которых часть внутренней энергии системы можно превратить в механическую энергию и за счет нее совершить работу. Тепловой двигатель – устройство, превращающее внутреннею энергию топлива в механическую. Рассмотрим устройство и принцип работы теплового двигателя. Работа любого теплового двигателя циклична.

ДВС четырехтактные двигатели.

1 такт: впуск    2 такт: сжатие      3 такт: рабочий ход              4 такт: выпуск.

Из всех способов наибольшее применение получило охлаждение с помощью холодильных машин (машинное охлаждение), при котором используется принцип кипящих жидких газов. Работа холодильной машины полностью автоматизирована, что обеспечивает удобство в эксплуатации, безопасность работы обслуживающего персонала, возможность соблюдения требуемого температурного режима для различных видов продуктов, а также режима экономии. Холодильная машина - «это кольцевая герметически замкнутая система, по которой циркулирует одно и то же количество рабочего вещества, называемого холодильным агентом.

В торговом машиностроении применяются холодильные машины двух видов: компрессионная и абсорбционная, в которых используются различные способы обеспечения циркуляции хладагента. В компрессионной холодильной машине для циркуляции хладагента затрачивается механическая энергия, а в абсорбционной - тепловая. Наибольшее распространение получила компрессионная холодильная машина», в которой основным рабочим узлом является компрессор.

 Схема компрессионной холодильной машины: 1 - компрессор; 2 - всасывающий клапан; 3 - нагнетающий воздух клапан;

4 - поршень; 5 - цилиндр; б - электропривод; 7 - электровентилятор;

8 - конденсатор; 9 - ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 - датчик;

12 - испаритель

Для характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней энергии в механическую вводится КПД.

η = Ап / Аз .100%   

η = Еп / Q1

η = Ап/Q1.100%

КПД теплового двигателя – это физическая величина, показывающая какая часть энергии, полученной от нагревателя, превращается в полезную работу.

Другая часть энергии уходит в виде тепла, количество которого Q2, в холодильник (в окружающую среду).Полезная работа равна разности количества теплоты, полученного от нагревателя и количества теплоты Q1, отданного холодильнику Q2.  

 Ап = Q2 – Q1         Формула      η = Ап / Q1 .100%  преобразуется в другую формулу:

η = (Q1 – Q2)/Q1.100%

КПД замкнутого цикла

Q1 – количество теплоты полученное от нагревания Q1>Q2

Q2 - количество теплоты отданное холодильнику Q 2<Q 1

A’ = Q 1- |Q 2| - работа совершаемая двигателем за цикл η < 1

Цикл C. Карно

 T1 – температура нагревателя          Т2 – температура холодильника

3.Закрепление темы урока.

Решение задач :а) из сборника  (№363,364,365)

б) по вариантам.

 В – 1.

В топке паровоза сожгли 10 кг сухих дров с удельной теплотой сгорания 1.107Дж/кг, при этом была совершена полезная работа 8 МДж. Определить КПД паровоза.

В – 2.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля совершил полезную работу     92 МДж. При этом он израсходовал 5 кг бензина с удельной теплотой сгорания 46.106 Дж/кг. Определить КПД двигателя автомобиля.

Вопросы для закрепления:

1.     Какую физическую величину, изученную в 7 классе, мы вспомнили сегодня?

2.     Что такое КПД?

3.     Какие превращения энергии происходят в тепловых двигателях?

4.     Вся ли энергия, выделившаяся при сгорании топлива, переходит в механическую энергию?

5.     Что показывает КПД тепловых двигателей?

6.     Может ли КПД тепловых двигателей быть равным 100%?

Итог урока.

Рефлексия.

1.     Что заинтересовало вас сегодня на уроке?

2.     Что вызвало трудности?

3.     Удалось ли нам их преодолеть?

4.     Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?

Домашнее задание: & 22-26 ОК учить, упр13(4,5).