1、14.1 热机一、热机工作原理一、热机工作原理 如图所示，在试管内如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，装些水，用橡皮塞塞住，加热加热使水沸腾，会看到什使水沸腾，会看到什么现象？么现象？在这一过程中在这一过程中能量能量如何转如何转化呢？化呢？燃料的燃料的化学化学能通过燃烧转化为能通过燃烧转化为内内能，又通过做功能，又通过做功，把，把内内能转变成能转变成机械机械能。从而使机械获得动力。能。从而使机械获得动力。热机热机：将燃料燃烧产生的高温高压燃气的将燃料燃烧产生的高温高压燃气的内能转内能转化为机械能化为机械能的装置的装置.3二、热机种类二、热机种类蒸汽机蒸汽机内燃机内燃机汽轮机汽轮机喷气发动机
2、喷气发动机 三、内燃机：三、内燃机：汽汽油油机机柴柴油油机机6汽汽油油机机结结构构图图火花塞火花塞活塞活塞排气门排气门进气门进气门汽缸汽缸连杆连杆曲轴曲轴主体是主体是汽缸汽缸，它的顶部有，它的顶部有进气门进气门和和排气门排气门，顶，顶部有部有火花塞火花塞，下部有，下部有活塞活塞，它通过，它通过连杆连杆与与 曲轴曲轴 相连，它的移动通过连杆带动曲轴转动。相连，它的移动通过连杆带动曲轴转动。 汽油机工作时，活塞汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一端的过程叫做冲程冲程。2、一个、一个工作循环工作循环： 把这四个冲程
3、称为一把这四个冲程称为一个工作循环。个工作循环。1、一个、一个冲程冲程： 四、汽油机的工作过程四、汽油机的工作过程汽油机的四个冲程汽油机的四个冲程名称名称进气门进气门 排气门排气门活塞活塞能量转化能量转化作用作用吸气吸气 /压缩压缩做功做功排气排气 / 打开打开 关闭关闭关闭关闭关闭关闭关闭关闭关闭关闭关闭关闭打开打开向向下下向向上上向向下下向向上上机械能机械能- -内内能能内内能能- -机械能机械能压缩压缩气体气体对外对外做功做功吸入吸入气体气体排出排出气体气体一个工作循环吸气吸气冲程冲程压缩压缩冲程冲程做功做功冲程冲程排气排气冲程冲程内燃机四冲程的判断方法：内燃机四冲程的判断方法：汽油机工
4、作原理汽油机工作原理一看活塞的运动方向；二看气门关闭状态。一看活塞的运动方向；二看气门关闭状态。开机关机汽油机与柴油机的对照曲轴连杆活塞进气门排气门火花塞喷油嘴排气门进气门活塞连杆曲轴汽油机汽油机柴油机柴油机不不同同点点构造构造燃料燃料吸气吸气点火方式点火方式效率效率优缺点优缺点优点优点缺点缺点应用应用汽油汽油 柴油柴油 火花塞火花塞 喷油嘴喷油嘴 汽油和空气的混合物汽油和空气的混合物空气空气 点燃式点燃式 压燃式压燃式 低低 高高 轻巧轻巧 燃料便宜、效率高燃料便宜、效率高 燃料贵、效率低燃料贵、效率低 笨重笨重 轻型汽车、摩托车轻型汽车、摩托车 轮船、火车轮船、火车 汽油机与柴油机的对照汽
5、油机与柴油机的对照1 1、都是燃料在、都是燃料在汽缸汽缸中燃烧。中燃烧。2 2、都是将、都是将内能转化为机械能内能转化为机械能的机器。的机器。3 3、都是由吸气、压缩、做功、排气、都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程四个冲程构成构成一个一个工作循环工作循环，曲轴和飞轮转动，曲轴和飞轮转动两周两周，活塞往复两次活塞往复两次，对对外做功一次外做功一次。4 4、都是、都是先靠外力使飞轮和曲轴转动起来先靠外力使飞轮和曲轴转动起来，只有做功冲，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。5 5、排气冲程排出、排气冲程排出废气相同废气相同。相同点相同点1.1.
6、定义：定义：五、热值五、热值1kg 某种燃料完全燃烧放出的热某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的量，叫做这种燃料的热值热值。 热值是燃料的特性，不是所有物质都具有的特性热值是燃料的特性，不是所有物质都具有的特性。它反映的是燃料燃烧过程中放热本领大小的物理量。它反映的是燃料燃烧过程中放热本领大小的物理量。（1m3）2.2.公式：公式：Qmq=3.3.单位：单位：焦每千克，符号焦每千克，符号J/kg4.4.意义：意义：表示相同质量表示相同质量 的不同燃料完全的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同。燃烧时放出的热量不同。QVq=（体积）（体积）（焦每米焦每米3，符号，符号J/m3）几种燃料的热值（
7、焦几种燃料的热值（焦/千克）千克） 氢氢1.4 108 汽油汽油4.6 107 酒精酒精3.0107 柴油柴油3.3 107 煤气（约）煤气（约）3.9 107 煤油煤油4.6 107 天然气天然气7.18.8 107 烟煤（约）烟煤（约）2.9 107 无烟煤（约）无烟煤（约）3.4 107 焦炭焦炭3.0 107 木炭木炭3.4 107 干木柴（约）干木柴（约）1.2 107 木炭木炭: 3.4107J/kg物理意义物理意义:1千克木炭完全燃烧时放出的热量是千克木炭完全燃烧时放出的热量是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出的热量是立方米
8、煤气完全燃烧时放出的热量是3.9107J有效利用燃料有效利用燃料 炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子的效率。的热量之比，叫做炉子的效率。1.1.把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，可以燃烧把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，可以燃烧得比较完全。得比较完全。2.2.不烧煤粉而烧煤粒，加大送风量，把煤粒在不烧煤粉而烧煤粒，加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，可以燃烧得更充分。炉膛里吹起来燃烧，可以燃烧得更充分。3.3.用各种办法加大受热面，可以减少烟气带走用各种办法加大受热面，可以减少烟气带走的热量。的热量。提高锅炉的效率和燃料的利用率的措施：提高锅
9、炉的效率和燃料的利用率的措施： 用来做有用功的那部分能量和燃料完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，叫做热机效率。全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率。废气内能废气内能散热损失散热损失机械摩擦机械摩擦损失损失有有用用机机械械能能高温高压高温高压 燃气燃气燃料完全燃烧放出的能量燃料完全燃烧放出的能量热机效率热机效率在热机的各种在热机的各种能量的损失中能量的损失中, ,废气带走的能废气带走的能量最多量最多. .设法利用热机废设法利用热机废气的能量，是提气的能量，是提高燃料利用率的高燃料利用率的重要措施。重要措施。燃烧不燃烧不完全完全一、燃料的热值一、燃料的热值 定义：定义：1kg(
10、m1kg(m3 3) )某种燃料完全燃烧放出的热量某种燃料完全燃烧放出的热量 单位：焦每千克，符号：单位：焦每千克，符号：J/kgJ/kg二、热量的计算二、热量的计算 Q放放= =mq三、热机效率：三、热机效率： 我们把用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧我们把用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧后放出的能量之比叫做热机效率。后放出的能量之比叫做热机效率。我会应用我会应用 1. 1.某汽油机飞轮转速为某汽油机飞轮转速为3000r/min3000r/min，那么，每秒钟内，那么，每秒钟内完成完成 个冲程，活塞往复个冲程，活塞往复 次，燃气推动活塞做功次，燃气推动活塞做功的次数为的次数为 次。
11、次。 一个工作循环由四个冲程组成，曲轴旋转两周，活塞往复两次，对外做功一个工作循环由四个冲程组成，曲轴旋转两周，活塞往复两次，对外做功一次一次10050252. 2.如右图甲、乙是内燃机工作过程中的两个冲程的简图，如右图甲、乙是内燃机工作过程中的两个冲程的简图，从图中可判定从图中可判定 （ ） A A、甲为吸气，乙为压缩、甲为吸气，乙为压缩 B B、甲为排气，乙为做功、甲为排气，乙为做功 C C、甲为吸气，乙为做功、甲为吸气，乙为做功 D D、甲为吸气，乙为排气、甲为吸气，乙为排气3000r/min=50r/s甲乙C我会应用我会应用1.为节约能源，需提高热机的效率。下列措为节约能源，需提高热机
12、的效率。下列措施中不能提高热机效率的是施中不能提高热机效率的是 （ ） A 尽量使燃料充分燃烧尽量使燃料充分燃烧 B 尽量增加热机的工作时间尽量增加热机的工作时间 C 尽量减少废气带走的热量尽量减少废气带走的热量 D 尽量减少热机部件间的摩擦尽量减少热机部件间的摩擦BQ放放=q mQ=cmtQ= I2RtQ放放= q例题：把例题：把5kg40的水烧开，需要完全燃烧多少的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干的干木柴？（已知干木柴的热值为木柴？（已知干木柴的热值为1.2107J/kg，外界为标准，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）解解：Q吸吸=cmt=4200J/(kg0C)5kg600C=1.26 106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q= 1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg
