热机效率ppt.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,节,:,热机的效率,第十四章,:,内能的利用,温故而知新,1,什么是热机？,2,汽油机一般有几个冲程，分别是什么？,3,一个工作循环包括几个冲程,做几次功，飞轮转几周？,4,在热传递过程中，传递能量的多少叫做什么？,5,什么是机械效率？,炒菜做饭、奔驰的汽车与火车、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。从原始人类学会用火起，至今，人类使用的能量绝大部分是通过燃烧燃料获得的。,固体燃料,气体燃料,液体燃料,燃料可分为三种,1.,你知道的燃料有哪些,它们分别属于哪一类？,常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。,思考讨论,2.,根据我们的生活经验想一想：同样烧开一壶水，,现有三种燃料：干草、木柴、煤炭，使用哪种燃料用量最少？,使用不同的燃料，所消耗的燃料的质量一样多吗？,烧开同一壶水，使用不同的燃料，消耗的燃料的质量是不同的；,这说明什么？,这,说明，相同质量的不同的燃料，完全燃烧后放出的热量是不同的。即,质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出热量的本领不同。,3.,在物理学中，我们用热值这个物理量来表示这种差异。这种下定义的方法叫“比值法”。,不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们的放热本领强呢？,经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。这说明质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的，在物理中就用热值这个物理量来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小。,一、燃料的热值,想想议议,7,一、燃料的热值,1,、定义：某种燃料,完全燃烧,放出的,热量,与其,质量,（体积）,之比叫做这种燃料的热值。,2,、表示的,物理意义：热值在数值上等于,1 kg,某种燃料完全燃烧放出的热量。,3,、热值的表示符号：,q,4,、单位：,焦,/,千克,(J/kg),焦,/,立方米（,J/m,3,),气体燃料,固体和液体燃料,燃料的热值,：,一些燃料的热值,约,1.9,10,7,J,/,m,3,沼气,燃料,酒精,约,3.9,10,7,J,/,kg,煤气,3.4,10,7,J,/,kg,木炭,1.4,10,8,J,/,kg,氢,3.0,10,7,J,/,kg,焦炭,4.6,10,7,J,/,kg,汽油,约,3.4,10,7,J,/,kg,无烟煤,4.6,10,7,J,/,kg,煤油,约,2.9,10,7,J,/,kg,烟煤,3.3,10,7,J,/,kg,柴油,约,1.2,10,7,J,/,kg,干木柴,3.0,10,7,J,/,kg,热值,燃料,热值,为什么发射火箭上天要用氢做燃料？,1.不同燃料的热值一般相同吗？,2.,有没有不同燃料的热值相同的？,3.,哪种燃料的热值最大？它是多少？热值表示的物理意义是什么？,干木柴的热值是,1.2l0,7,J/kg,表示的,物理意义是：,1kg,的干木柴完全燃烧放出的热量是,1.210,7,J,。,沼气的热值约是,1.910,7,J,/m,3,表示的物理意义是：,1m,3,的沼气完全燃烧放出的热量约是,1.910,7,J,。,4,、热值是燃料的一种,特性,，其大小只与燃料的,种类,有关，与燃料的形态、,质量、体积、是否燃烧、是否完全燃烧均无关。,热值,反映了所有能燃烧物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。,二、燃料燃烧放出热量的计算：,（,1,）固体或液体燃料完全燃烧时放出的热量：,Q,放,=mq,（,2,）气体燃料,完全燃烧时放出的热量：,Q,放,=vq,11,Q,放,:,燃料完全燃烧放出的热量,q,：燃料的热值,m:,燃料的质量,V:,燃料的体积,燃料燃烧放热的计算：,例：小明某次用火炉烧水时，共消耗了,1.5kg,的烟 煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值,q=2.710,7,J,/kg)?,解：,Q,放,=mq=1.5kg2.710,7,J,/kg,=4.0510,7,J,答：这些煤完全燃烧放出的热量为,4.0510,7,J,思考：上例中小明烧水用了,1.5kg,的烟煤，这些煤完全燃烧放出的热量为,4.0510,7,J,，实际放出的热量是,4.0510,7,J,吗？为什么？水实际吸收的热量呢？,水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。,三,、燃料的利用率：,1,、炉子的效率：,炉子有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完全燃烧放出的热量之比。,公式：,=,Q,吸,Q,放,2,、提高燃料利用率的方法,（,1,）把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内燃烧，加大,送风量，可使燃料燃烧得更充分。,（,2,）加大受热面积，减少烟气带走的热量：,在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？,废气带走的能量,有用机械能,四、热机的效率,燃料的内能,散热、克服摩擦做功损失的能量,讨论交流,：,热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？,（,1,）定义：,用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的,能量,之比，叫热机的效率。,（,2,）公式：,=,W,Q,放,热机热量的损失：,1,、燃料未能完全燃烧,由于燃料的优劣，内燃机气缸与活塞的密封程度等原,因，热机不可能将燃料完全燃烧这必将有一部分能量,损失。,2,、废气带走很大一部分能量,四冲程内燃机的一个工作循环中，排气冲程将气缸中,的废气排放掉，但此时废气的温度仍很高，内能较大。,3,、一部分能量消耗在散热上,热机大部分是由金属组成的，金属是热的良导体，传,递了部分燃料燃烧所释放的热量，所以散热也是能量损,失的一个方面。,4,、克服摩擦做功消耗一部分能量,活塞和曲轴在运动时要克服摩擦做功，这部分能量也,要靠燃料燃烧的内能来提供。,热机的效率是热机性能的重要指标,提高热机效率，节约能源，减少污染,提高热机效率的主要途径：,1,、使燃料充分燃烧。,2,、尽量减少各种热量损失。,3,、在热机设计和制造上，采用先进的技术。,4,、保证良好的润滑，减少因摩擦而额外消耗的功。,5,、充分利用废气的能量，提高燃料的利用率,，,如利 用 热,电站废气来供热。这种既供电又供热的热电 站,，,比起,一般火电站来，燃料的利用率大大提高,。,蒸汽机的效率只有,6%15%,汽油机的效率为,20%30%,柴油机的效率,为,30%45%,例,2,：某个家庭预计每月使用天然气,4m,3,，这些天然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少,kg,柴薪完全燃烧放出的热量？,（,q,气,=,7.5,10,7,J/m,3,，,q,柴,=,10,7,J/kg,）,解：,Q,放,=vq,气,=4m,3,7.5,10,7,J/m,3,=3,10,8,J,提高热机效率的主要途径：,1,、使燃料充分燃烧。,2,、尽量减少各种热量损失。,3,、在热机设计和制造上，采用先进的技术。,4,、保证良好的润滑，减少因摩擦而额外消耗的功。,5,、充分利用废气的能量，提高燃料的利用率,，,如利用 热电,站废气来供热。这种既供电又供热的热电站,，,比起一般,火电站来，燃料的利用率大大提高。,例,1,：某个家庭预计每月使用天然气,4m,3,，这些天然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少,kg,柴薪完全燃烧放出的热量？,（,q,气,=,7.5,10,7,J/m,3,，,q,柴,=1.2,10,7,J/kg,）,解：,Q,放,=vq,气,=4m,3,7.5,10,7,J/m,3,=3,10,8,J,310,8,J,1.210,7,J/kg,=,=25 kg,m=,Q,放,q,柴,例,2,：,已知干木柴的热值是,1.210,7,J/kg,，完全燃烧,0.7 kg,干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由,20,升高到,70,？已知水的比热容为,4.210,3,J/(kg),。,解：,Q,放,=1.210,7,J/kg0.7 kg=8.410,6,J,依题意得,Q,吸,=Q,放,=8.410,6,J,m,=,Q,吸,c(t,-,t,0,),8.410,6,J,4.210,3,J/(kg)(70,-,20),=,=40 kg,C,1,对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是,(,),A,燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比,B,燃料没燃烧时就没有热值,C,就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，,跟,燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关,D,容易燃烧的燃料热值一定大,练一练,2,.关于热机效率，下列说法正确的是：,(,),A,热机效率越高，即热机做的有用功多,B,热机效率越高，即热机的功率越大,C,要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，,并且要保证良好的涧滑,D,提高热机效率，有利于环保减排,C,D,3,.,一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占,25,，废气带走的能量占,30,，摩擦等机械损耗占,10,，则内燃机的热机效率为,_,。,35%,4,.,下列提高热机效率的方法中，不可行的是（）,A,减少各种热损失,B,加润滑油减少机器各部件之间的摩擦,C,充分利用废气的能量，如建热电站,D,采取少消耗总能量的办法,D,5.,一桶煤油用掉了一半，则剩下的煤油（）,密度和热值不变，比热容减为原来的一半,B.,比热容和密度不变，热值减为原来的一半,C.,热值和比热容不变，密度减为原来的一半,D.,密度、热值和比热容都不变,D,6.,随着人们生活水平的提高轿车已逐步进入我国普通百姓家中。已知某国产骄车每行驶,100km,消耗,8L,汽油,(1L,10,-3,m,3,),，汽油的密度为,0.7110,3,kg/m,3,、热值为,4.610,7,J,kg,。则,（,1,）,10kg,汽油完全燃烧时所产生的热量是,_J,（,2,）该汽车行驶,100km,消耗的汽油的质量是,_k,（,3,）当该汽车以,50kW,的功率在平直公路上以,72km,h,的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于,_N,。,4.6,10,8,5.68,2500,7.,下列提高热机效率的方法中，不可行的是（）,A,减少各种热损失,B,加润滑油减少机器各部件之间的摩擦,C,充分利用废气的能量，如建热电站,D,采取少消耗总能量的办法,D,8.,某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为,30cm,2,，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是,50mm,，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为,9.0lO,5,Pa,飞轮,lmin,转动,1800,周，当汽油机满负荷工作时,(,不计摩擦,),，求：,(1),做功冲程中燃气对活塞的平均压力；,(2),一个做功冲程中燃气对活塞做的功；,(3),汽油机的功率,2.710,3,N 135J2025w,9.,用天然气灶烧水，燃烧,1m,3,的天然气，使,100kg,的水从,20,升高到,70.,天然气热值,3.210,7,J/m,3,，求：,（,1,）天然气完全燃烧放出热量？,（,2,）水吸收的热量？,（,3,）天然气灶的效率？,