16.4热机及习题课.ppt

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1、热机演示实验演示实验:：现象现象:软木塞冲出软木塞冲出;管口有管口有“白气白气”产生产生.说明说明:水蒸汽对木塞做功水蒸汽对木塞做功,内能减少内能减少,它的温度它的温度下降下降,水蒸汽液化成小水珠水蒸汽液化成小水珠.工作时：内能转化为机械能工作时：内能转化为机械能应用：热机应用：热机一、一、热机热机内燃机：内燃机：热机：把内能转变为机械能的装置。所有热机在工作热机：把内能转变为机械能的装置。所有热机在工作时能量转化的过程是相同的时能量转化的过程是相同的燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力 的热机。的热机。蒸汽机蒸汽机内燃机内燃机汽油机汽油机柴油机柴油机热机热机汽

2、轮机，喷气发动机汽轮机，喷气发动机汽油机的构造汽油机的构造火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气内燃机的内燃机的冲程冲程和和工作循环工作循环活塞从气缸的一端运动到另一端活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫一个冲程的过程叫一个冲程汽油机工作原理汽油机工作原理吸气冲程吸气冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程吸气冲程吸气冲程汽汽油油和和空空气气 进气门打开，排进气门打开，排气门关闭。活塞由上气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气合物从进气门吸入气缸。缸。

3、压缩冲程压缩冲程进气门和排气门进气门和排气门都关闭，活塞向上运都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度缩，压强增大，温度升高。升高。机械能转化成机械能转化成了燃料混合物的内能了燃料混合物的内能做功冲程 在压缩冲程末尾，火在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴动，并通过连杆带动曲轴转动，转动，对外做功，实现了对外做功，实现了内能向机械能的转化内能向机械能的转化排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排进气门关闭，排气门打开，活塞向

4、上气门打开，活塞向上运动，把废气排出气运动，把废气排出气缸。缸。柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴柴油机工作原理柴油机工作原理吸气冲程吸气冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程吸气冲程吸气冲程空气 进气门打开，排气门进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。运动，将空气吸进气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超

5、过柴油的着火点。度已超过柴油的着火点。做功冲程做功冲程在压缩冲程末，从喷油嘴在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。通过连杆带动曲轴转动。排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气门打进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气开，活塞向上运动，把废气排出气缸。排出气缸。1基本构造和主要部件的作用相似。基本构造和主要部件的作用相似。2每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程

6、。程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3四个冲程中，只有做功冲程对外做功，四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。其余三个冲程靠飞轮惯性完成。4一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。转动两周，做功一次。相同点相同点2.2.内燃机的启动内燃机的启动 内燃机不能自行启动。开始运转时，要内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。作。在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲

7、程靠消耗飞轮的机械能来完成3.3.内燃机的应用内燃机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。小型农业机械上面。(1)(1)汽油机的应用汽油机的应用(2)(2)柴油机的应用柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。4.根据气门开闭、活塞移动方向判断冲程根据气门开闭、活塞移动方向判断冲程（1）一个气门打开：活塞向下运动是吸气冲程，活塞向上运动是排气冲程；（2）两个气门关闭：活塞向上运动是压缩冲程；活塞向下运动是做功冲程5.四冲程内燃机冲程

8、数、转速、做功次数的关系四冲程内燃机冲程数、转速、做功次数的关系四冲程内燃机的一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴或飞轮转2周，经历4个冲程，对外做功1次。三、热机中能量的转化化学能热能机械能（燃料）（做功）（做功）1.汽油机在压缩冲程中工作物质被汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的（）压缩，汽缸中的（）压强增大，温度降低压强增大，温度降低压强减小，温度升高；压强减小，温度升高；压强增大，温度升高；压强增大，温度升高；压强减小，温度降低压强减小，温度降低课堂练习：课堂练习：c.根据汽油机和柴油机的区别，下列根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（）说法正确的是（）.汽油机汽缸顶部有

9、一个火花塞，柴汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴油机汽缸顶部是一个喷油嘴.汽油机吸入的是空气，柴油机吸入汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物的是空气和柴油的混合物.吸气冲程是内能转化为机械能吸气冲程是内能转化为机械能.压缩冲程是内能转化为机械能压缩冲程是内能转化为机械能课堂练习：课堂练习：A.一台四冲程内燃机的飞轮转速为一台四冲程内燃机的飞轮转速为1800 radmin，它，它s完成（完成（）A.30个冲程，做了个冲程，做了30次功次功B.60个冲程，做了个冲程，做了60次功次功C.120个冲程，做了个冲程，做了30次功次功D.60个冲程，做了个冲程，做了1

10、5次功次功课堂练习：课堂练习：D二、燃料及其热值二、燃料及其热值 燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释过程中，储存在燃料中的化学能被释放，转变为内能。相同质量的不同燃放，转变为内能。相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。料燃烧放出的热量是不同的。热值热值：指：指1kg的某种物质完全燃的某种物质完全燃烧所放出的热量。其符号是烧所放出的热量。其符号是q。热值单位：热值单位：J/kg,(J/m3)热值单位：热值单位：J/kg,(J/m3)P139一些燃料的热值一些燃料的热值。木炭木炭:3.4107J/kg物理意义物理意义:1千克木炭完全燃烧

11、时放出千克木炭完全燃烧时放出的热量是的热量是3.4107J煤气煤气:3.9107J/m3物理意义物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放立方米煤气完全燃烧时放出的热量是出的热量是3.9107J计算热量公式：计算热量公式：Q放放=mq(即质量乘以热值即质量乘以热值)燃料燃烧释放的能量用来开动热机，燃料燃烧释放的能量用来开动热机，这些能量不会全部用来做有用功。这些能量不会全部用来做有用功。热机中能量的转化在热机的在热机的各种能量各种能量的损失中的损失中,废气带走废气带走的能量最的能量最多多.设法利用热机废气的设法利用热机废气的能量，是提高燃料利能量，是提高燃料利用率的重要措施。用率的重要措施。热机效率：

12、用来做有用功的那部分能热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。量与燃料完全燃烧放出的能量之比。蒸气机效率最低：蒸气机效率最低：6%15%；汽油机效率：汽油机效率：20%30%；柴油机效率：柴油机效率：30%45%。热机效率热机效率=W/Qx100，W指做有用功的哪部分能指做有用功的哪部分能量，量，Q指燃料完全燃烧放出的热量。指燃料完全燃烧放出的热量。例题：把例题：把5kg40的水烧开，需要完全燃烧的水烧开，需要完全燃烧多少多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料，外界为标准大气压，并且燃料完全燃

13、烧放出的热量全部被水吸收）完全燃烧放出的热量全部被水吸收）解解：Q吸吸=cm（t-t0）=4200J/(kg0C)5kg600C=1.26106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q=1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg例题：把例题：把10kg40的水烧开，需要完全燃烧的水烧开，需要完全燃烧多少多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量有完全燃烧放出的热量有50被水吸收）被水吸收）练习：练习：1 1，如图，如图1 1表示内燃机工作循环中的表示内燃机工作循环中的一个冲

14、程，从气门的启闭和活塞的一个冲程，从气门的启闭和活塞的运动可判断这运动可判断这是是 冲程。冲程。吸气吸气2 2，在内燃机中，由于什么原因燃，在内燃机中，由于什么原因燃料完全燃烧放出的热量并不能全料完全燃烧放出的热量并不能全部用来做有用功？部用来做有用功？答：答：燃料燃烧不完全，燃料燃烧不完全，排出的废气温度较高，排出的废气温度较高，机件散热损失，机件散热损失，克服机件摩擦。克服机件摩擦。3，对于四冲程的柴油机和汽油机，对于四冲程的柴油机和汽油机，下列说法正确的是下列说法正确的是A.第一冲程进入气缸里的都是燃料第一冲程进入气缸里的都是燃料的混合物的混合物B.第二冲程末都需要点火，燃料才第二冲程末都需要点火，燃料才能燃烧能燃烧C.第三冲程都是燃气推动活塞做功第三冲程都是燃气推动活塞做功D.第四冲程都是将废气排出第四冲程都是将废气排出C,D再见再见