Вступительное
слово учителя. Внутренняя
энергия представляет собой один из самых дешевых видов энергии. Ее можно
получить за счет сжигания топлива и использовать ее для совершения полезной
работы. Вы уже знаете, что устройства, с помощью которых часть внутренней
энергии можно превратить в механическую энергию и за счет нее совершить
работу – это и есть тепловые двигатели. В настоящее время известно множество
различных тепловых двигателей. Все они имеют общий принцип устройства и
действия. Более подробно с историей создания и развития тепловых машин нас
познакомит группа «историков».
Доклад 1
группы учащихся «историков» «История создания и
развития тепловых двигателей». Сообщают краткую информация о работе
И. Ползунова, Дж. Уайтта, Ленуара, Дизеля. Показ презентации.
Доклад
2 группы учащихся «инженеры-конструкторы» « Устройство
и принцип работы ДВС». Рассказывают устройство двигателя: цилиндр,
поршень, соединенный с валом, два клапана, свеча. Принцип работы.
1 такт –
впуск. Поршень опускается вниз, при этом в камере создается разреженное
пространство, в это время открывается первый клапан и в цилиндр поступает
горючая смесь.
2 такт –
сжатие. Клапан закрывается. Поршень поднимается вверх, сжимая горючую смесь.
В конце такта горючая смесь воспламеняется от электрической искры и сгорает.
3 такт –
рабочий ход. Образующиеся при сгорании газы расширяются и толкают при этом
поршень. Поршень совершает работу.
4 такт –
выпуск. Поршень по инерции поднимается вверх, открывается второй клапан,
через который выходят отработанные газы.
В
автомобилях используются 4-х цилиндровые двигатели внутреннего сгорания.
Цилиндры отрегулированы так, что в них поочередно происходит рабочий ход и
вал все время получает энергию от одного из поршней. Двигатели
классифицируют: по роду топлива (жидкое или газовое; по способу заполнения
цилиндра свежим зарядом (двух- и четырехтактные); по схеме смесеобразования
на карбюраторные и дизельные. Карбюраторные двигатели просты в обслуживании,
но дизели имеют большую мощность и более дешевое топливо.
Доклад 3
группы учащихся «инженеры-конструкторы» «Устройство
и принцип работы газовой и паровой турбины». Объясняют устройство
одноступенчатой турбины.
Устройство:
вал, диск с прикрепленными лопатками, сопло, через которое поступает пар или
газ.
Принцип
работы: через сопло поступает горячий пар под большим давлением. Пар давит на
лопатки, приводя тем самым диск во вращательное движение, а вместе с ним и
вал. Для большей экономической целесообразности применяют многоступенчатые
турбины.
Турбины
делятся: под действием чего вращается диск- вода, пар или газ; по количеству
ступеней; по подключению к механизму.
Поиски
оптимального варианта привели к созданию комбинированных активных турбин со
ступенями скорости. На ступенях происходит понижение температуры, поэтому
лопатки ступеней можно делать из более дешевых материалов, что дает
экономический выигрыш. Одноступенчатые турбины очень не эффективны (не
экономичны), так как пар уходит с очень большими скоростями.
Газовые
турбины работают аналогично паровым; исключением является то, что газовой
турбине вместо пара используются продукты сгорания газа. Внедрению
газотурбинного двигателя мешало то, что долго не могли создать материалы,
способные выдерживать действие газов, нагретых до 1000 °С.
Газотурбинный
двигатель с одинаковым успехом может работать на газе и на бензине, дизельном
топливе и керосине. Он малотоксичен.
В
настоящее время газовые турбины установлены на многих типах самолетов. Их
также применяют в металлургии и химии.
Доклад 4
группы учащихся «инженеры-конструкторы»: «Устройство
и принцип работы реактивного двигателя».
Реактивный двигатель — двигатель,
создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива
в кинетическую энергию реактивной
струи рабочего тела.
Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя,
образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона
рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или
иным способом до высокой температуры, так и другие физические принципы,
например, ускорение заряженных частиц в электростатическом поле. Существуют
прямоточный воздушно-реактивный двигатель и турбокомпрессорный реактивный
двигатель. Рабочее тело – воздух, попадает в компрессор и сжимается там.
Далее воздух поступает в камеру сгорания, где нагревается и смешивается с
продуктами сгорания (керосина). Камера сгорания опоясывает ротор двигателя
после компрессора сплошным кольцом, либо в виде отдельных труб, которые
называются жаровыми трубами. В жаровые трубы через специальные форсунки и
подается авиационный керосин. Из камеры сгорания нагретое рабочее тело
поступает на турбину. Турбореактивный двигатель имеет очень большую частоту
вращения – до 30 тысяч оборотов в минуту. Факел из камеры сгорания достигает
температуры от 1100 до 1500 градусов Цельсия. Воздух здесь расширяется,
приводя турбину в движение и отдавая ей часть своей энергии. После турбины –
реактивное сопло, где рабочее тело ускоряется и истекает со скоростью
большей, чем скорость встречного потока, что и создает реактивную тягу.
Доклад 5 группы учащихся «Инженеры –
механики» : «КПД тепловых двигателей».
Для
характеристики эффективности тепловой машины по превращению внутренней
энергии в механическую вводится понятие коэффициент полезного действия
тепловой машины. КПД теплового двигателя 20-40%. Это значит, что всего 20%
энергии топлива идет на совершение полезной механической работы, а 80% -
бесполезные потери энергии. Ученые работают над усовершенствованием
двигателей внутреннего сгорания, совершенствуя конструкции, повышая их КПД и
предлагая новые виды топлива.
Доклад 6
группы учащихся «инженеры – механики»: Разновидности
тепловых двигателей и их применение в народном хозяйстве. Роль двигателей в
развитии энергетики. значение
тепловых двигателей в народном хозяйстве. План ответа: Тепловые
электростанции. Двигатели внутреннего сгорания на автомобильном транспорте.
ДВС на железнодорожном транспорте. ДВС на водном транспорте и военных
кораблях. ДВС в авиации. Наибольшее
значение имеет
использование
тепловых двигателей на электростанциях ,где они приводят в движение роторы
генераторов электрического тока. Для получения пара используют энергию
топлива : нефть, уголь, газ.
Паровые
турбины устанавливают также на атомных электростанциях , где для получения
пара используется энергия атома. Подробно эти вопросы мы с вами ещё будем
изучать.
На
железнодорожном транспорте до середины ХХ века основным двигателем была
паровая
машина. Мощные паровые турбины используются для крупных судов на водном
транспорте.
Слово
учителя:
Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Если бы их не
было, мы бы были лишены дешёвой энергии и скоростного транспорта. Но
применение тепловых двигателей связано с воздействием на окружающую среду.
Доклад
7 группы учащихся «экологов»: Экологические проблемы
использования тепловых машин и охрана окружающей среды
«Отнимает»
у человека землю ( 0,01 суши занимают дороги, стоянки).
«Съедает»
кислород атмосферы : химические реакции, происходящие при сжигании бензина
можно рассмотреть на таком примере :
С6Н14 + 9О2 5СО 2 + 7Н 2О +
СО
отсюда
следует , что теоретически полное сгорание топлива в бензиновом двигателе
происходит тогда, когда в воздушно – бензиновой смеси на каждую молекулу
бензина приходится 9 молекул О2 . Если оценить количественное соотношение
масс бензина и кислорода , то получается , что для полного сгорания смеси на 1
кг бензина приходится не менее 15
кг воздуха .
Постепенное
повышение средней температуры Земли . Работа двигателей не может
осуществляться без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты.
В среднем за год повышение на 0,03 градуса. Повышение температуры может
создать угрозу таяния ледников и катастрофического повышения уровня мирового
океана.
Выброс
вредных веществ : сернистые соединения, оксиды азота ,
углерода углеводороды
и другие. Топки ТЭС ДВС непрерывно выбрасывают вредные соединения. для
растений, животных, человека.
Слово
учителя:
Настоящей проблемой по охране окружающей среды занимаются интенсивно не
только экологи, но и химики, физики, биологи, метеорологи. Задача сохранения
Земли, пригодной для обитания человека и всех других организмов, не может
быть решена без сотрудничества всех стран и всех народов Земли, а так же без
повышения экологической культуры каждого человека.
|
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.