第二章改变世界的热机

1、2022-6-51热机2022-6-52学习目标学习目标1.热机及其种类热机及其种类2.汽油机和柴油机的构造及汽油机和柴油机的构造及 工作原理工作原理3.内燃机在生产和生活中的内燃机在生产和生活中的 应用应用4.汽油机和柴油机的异同汽油机和柴油机的异同5.热机效率热机效率2022-6-531.1.热机的种类蒸汽机蒸汽机蒸汽轮机蒸汽轮机内燃机内燃机喷气发动机喷气发动机火箭发动机火箭发动机火箭喷气发动机火箭喷气发动机2022-6-54知识回顾： 内能的主要应用？ 1.做功，如水开了将壶盖掀动 2.热传递，如烧水 观察热机的原理（P20）燃料的燃料的化学能化学能燃烧燃烧内能内能做功做功机械能机械能2

2、022-6-55活塞式活塞式内燃机内燃机：热机：通过燃料燃烧获取内能并转化为机热机：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置械能的装置。燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生的燃气直接推动活塞做功的燃气直接推动活塞做功 的热机的热机。常见的活塞式内燃机常见的活塞式内燃机： 汽油机汽油机 柴油机柴油机2022-6-562.2.内燃机的构造内燃机的构造(1)(1)汽油机汽油机(2)(2)柴油机柴油机构造构造工作原理工作原理汽油机完整工作过程汽油机完整工作过程构造构造工作原理工作原理2022-6-57(1)(1)汽油机的构造汽油机的构造火花塞火花塞气缸气缸进气活门进气活门活塞活

3、塞连杆连杆排气活门排气活门曲轴曲轴2022-6-58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(冲程：活塞在往复运动中从冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端叫做汽缸的一端运动到另一端叫做一个冲程）一个冲程）2022-6-59(2)(2)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2022-6-510吸气冲程吸气冲程汽油和空气汽油和空气 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

4、气缸。缸。2022-6-511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。（机械能转化升高。（机械能转化为内能）为内能）2022-6-512做功冲程做功冲程 在压缩冲程末尾，在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。（内杆带动曲轴转动。（内能转化为机械能）能转化为机械能）2022-6-513排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，

5、排进气门关闭，排气门打开，活塞向上气门打开，活塞向上运动，把废气排出气运动，把废气排出气缸。缸。2022-6-514(3)(3)柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴进气活门活塞连杆排气活门气缸曲轴2022-6-515(4)(4)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2022-6-516吸气冲程吸气冲程空气 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，将空端向下端运动，将空气吸进气缸。气吸进气缸。2022-6-517压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空，活塞向上运

6、动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。（机械能转柴油的着火点。（机械能转化为内能）化为内能）2022-6-518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。（内通过连杆带动曲轴转动。（内能转化为机械能）能转化为机械能）2022-6-519排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气

7、门关闭，排气进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。，把废气排出气缸。2022-6-5203.3.内燃机的应用内燃机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。机和小型农业机械上面。(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。2022-6-521想想议议：想想议议： 汽油机和柴油机的工作过程有什汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？么相同

8、点，有什么不同点？2022-6-5221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。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2022-6-523不同点不同点1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机

9、气缸顶部有喷油嘴。柴油机气缸顶部有喷油嘴。2 吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。合气体，柴油机只吸进空气。3 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。机属压燃式点火。2022-6-5246 6、热机的效率热机的效率热机的效率热机的效率：用来做有用功的那部分用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫叫热机的效率。热机的效率。燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦的热量散失、废气带走的热

10、量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量损失的做功而消耗的能量，都是引起能量损失的原因。因此，提高热机效率，可原因。因此，提高热机效率，可提高燃料提高燃料的利用率。的利用率。 2022-6-525提高热机效率的途径和方法：提高热机效率的途径和方法：（l l）尽可能减少各种热损失，尽可能减少各种热损失，如保如保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；能量；(2)(2)充分利用废气的能量，充分利用废气的能量，提高燃料提高燃料的利用率，的利用率，如利用热电站废气来供热。这如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电种既供电又供热的热电站，比起

11、一般火电站来，燃料的利用率大大提高。站来，燃料的利用率大大提高。 2022-6-5261.四冲程汽油机的工作过程由四冲程汽油机的工作过程由( ).( ).( ).( )四个冲程组成的四个冲程组成的.2.四冲程汽油机四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是由机械能转化为内能的是( )冲程冲程,做功冲程是做功冲程是( )能转化为能转化为( )能能. 3.汽油机吸入汽缸的是汽油机吸入汽缸的是( ),点火方式是点火方式是( ).柴油机吸入汽缸的是柴油机吸入汽缸的是( ),点火方式是点火方式是( ). 4.某四冲程汽油机飞轮的转速是某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它每秒钟对外做功则它每秒钟对

12、外做功( )次次. 课堂练习课堂练习: :2022-6-527 5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？ 6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？ 7、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？ 8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？、排气后，下一个工作过程是什么冲程？ 9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？ 答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。 答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、答：在做功冲程