Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина

Конспект занятия

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу

Воробьева Валерия Викторовна

27 января 2020

4089

Содержимое публикации

8 класс

Предмет:Физика

Учитель информатик и ИКТ, Физики: Воробьева В.В.

Место работы: МОУ «Школа № 116 г. Донецка»

Урок № ____. Тема: «Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина»

ДАТА ПРОВЕДЕНИЯ: _____________

Цель урока:

Образовательная: рассмотреть устройство и принцип действия ДВС; показать области их применения, выявить проблемы, возникающие при их эксплуатации; рассмотреть применение закона сохранения и превращения энергии в тепловых двигателях, объяснить принцип действия тепловых двигателей.

Развивающая: развивать монологическую речь учащихся, развивать умения излагать и воспринимать новый материал; содействовать формированию навыков сравнения, обобщения, логического мышления, поддерживать интерес к предмету.

Воспитательная: показать значение тепловых двигателей в жизни человека; объяснить принцип действия тепловых двигателей, рассмотреть, в чем заключается вредное воздействие тепловых двигателей на окружающую среду и здоровье человека; выяснить пути охраны окружающей среды.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Формы организации учебной деятельности:фронтальная; индивидуальная.

Учебник: Белага В.В. Физика. 8 класс. Учеб. для общеобразоват. организаций. (Сферы) / Белага В.В., Ломаченков И А., Панебратцев Ю.А.– М.: Просвещение, 2016. – 159 с.

ХОД УРОКА:

«Процесс научных открытий – это,

в сущности, непрерывное бегство от чудес».
Альберт Эйнштейн

1. Организационный момент:

Приветствие учащихся, сообщение темы и целей урока. Проверка готовности к уроку (наличие: тетрадей, ручек, дневников и т.д.). Выяснение отсутствующих на уроке по журналу.

Учитель проводит вводный инструктаж по технике безопасности в кабинете физики.

2. Актуализация знаний. Приложение 2.

3. Изучение нового материала

Слайд 2.Дви́гательвну́треннегосгора́ния (ДВС)— это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Несмотря на то, что ДВС являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например на транспорте.

Слайд 3. Типы ДВС

Чаще всего в качестве топлива в таких двигателях используется бензин, хотя также можно использовать керосин, дизель или горючий газ (например, пропан или бутан, которые используют в качестве топлива для экспериментальных автомобилей).

Слайд 4. Основные части. Двигатель состоит из цилиндра 1, в котором перемещается поршень 2, соединенный при помощи шатуна 3 с коленчатым валом 4.В верхней части цилиндра имеется дваклапана 5, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через левый клапан в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через правый клапан выпускаются отработавшие газы.

Слайд 5. Принцип работы ДВС.

(просмотр видеофрагмента)

Рассмотрим принцип работы ДВС.

Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками.

Расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. Один рабочий цикл в двигателе происходит за 4 (в некоторых – за 2) хода поршня или такта. Поэтому такие двигатели называются четырёхтактными (двухтактными). Рассмотрим более подробно каждый такт.

1 такт – впуск: при повороте вала поршень опускается вниз. Объём над поршнем увеличивается, в цилиндре создается разрежение, впускной клапан открывается и в цилиндр входит горючая смесь. В конце такта цилиндр заполняется горючей смесью и впускной клапан закрывается.

2 такт – сжатие: при дальнейшем повороте вала поршень начинает двигаться вверх и сжимает горючую смесь, когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь возгорается от электрической искры, которую дает свеча и быстро сгорает.

3 такт – рабочий ход: образующиеся при сгорании смеси газы давят на поршень, и он движется вниз. В этом случае двигатель совершает работу. Этот такт называется рабочим ходом.

Во 2 и 3 тактах оба клапана закрыты.

4 такт – выпуск: в конце 3 такта выпускной клапан открывается и через него продукты сгорания выходят в атмосферу. В течение такта поршень движется вверх. В конце такта выпускной клапан закрывается.

Слайд 6. Использование ДВС

ДВС часто используется в транспорте, и для каждого вида транспорта нужен свой тип ДВС.

Так для общественного транспорта необходим ДВС имеющий хорошую тягу на низких оборотах, в общественном транспорте применяется ДВС большого объёма развивающий максимальную мощность на малых оборотах. В гоночных болидах формулы-1 используется ДВС ,который достигает максимальной мощности на высоких оборотах , но он имеет относительно малый объём.

Слайд 7.

В современной технике широко применяют другой тип теплового двигателя.

Паровая турбина — это такой двигатель, в котором пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала.

Работает турбина следующим образом: Пар, полученный в паровом котле под большим давлением, имеет температуру близкую к 600⁰С. Он направляется в сопло и в нем расширяется. При расширении пара происходит превращение его внутренней энергии в кинетическую энергию направленного движения струи пара. Струи пара, обладающие большой кинетической энергией, поступают из сопла на лопасти турбины и приводят диск турбины в быстрое вращательное движение. Вал и диск с лопастями образуют ротор турбины, который помещается в корпус. По всей поверхности корпуса помещаются сопла.

Слайд 8.Рассмотрим устройство паровой турбины.

На вал 3 насажен диск 4, по ободу которого закреплены лопатки 2. Около лопаток расположены трубы-сопла 1, в которые поступает пар из котла. Струи пара оказывают давление на лопатки и диск турбины, что приводит во вращательное движение этот диск.

В современных турбинах используют несколько дисков, насаженных на общий вал. Пар, проходя последовательно через каждую лопатку всех дисков, каждому отдаёт часть своей энергии.

Паровые турбины применяют на тепловых и атомных электростанциях, соединённых с генератором электрического тока. Частота вращения вала турбин достигает 3000 оборотов в минуту, что является очень удобным для приведения в движение генераторов электрического тока

4. Физкультминутка

5. Закрепление изученного материала.

Задача: Тепловой двигатель получил от нагревателя 200 МДж энергии, а отдал холодильнику – 120 МДж. Определить работу, которую выполнил двигатель и его КПД.

Дано:

Q₁ = 200 МДж 2*10⁸ Дж

Q₂ = 120 МДж 1,2*10⁸ Дж

Найти:

А - ?

η - ?

Решение:

А=Q₁– Q₂ – работа тепловой машины.

А=2*10⁸ Дж –1,2*10⁸ Дж=0,8*10⁸ Дж.

η=А/Q₁– коэффициент полезного действия.

η =(0,8*10⁸ Дж/2*10⁸ Дж)*100%=40%.

Ответ: А=0,8*10⁸ Дж; КПД=40%.