"Тепловые двигатели и охрана окружающей среды"

ГАПОУ ТО АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ Отделение с. Нижняя Тавда

Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

Преподаватель физики:

Ибатуллина Людмила Васильевна

2017 г.

Цели урока:

• 1.Сформировать понятие о физических принципах действия тепловых двигателей.
• 2.Познакомить учащихся с важнейшими направлениями применения тепловых двигателей в народном хозяйстве.
• 3. Выяснить экологические проблемы, связанные с использованием тепловых двигателей.

«Раньше природа устрашала человека, а теперь человек природу» Вопросы экологии:

Двигателю внутреннего сгорания уже более ста лет. Он был изобретен, чтобы облегчить жизнь людей, но постепенно это гениальное творение конца прошлого века превратилось в зло, источник опасности. ДВС стоят в автомобилях, а они «отнимают» у человека землю;в настоящее время 0,02 % суши заняты под автостоянки и дороги. Водители мало двигаются, что приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям. Но главное – автомобиль загрязняет окружающую среду в следствие выброса газов в атмосферу. Гибнут, цветы, деревья, над городами где много машин, часто образуется смог- ядовитый не рассеивающийся туман и в некоторых странах регулировщики движения вынуждены работать в противогазах. Очень вреден шум, создаваемый автотранспортом, который составляет 80 % технических шумов; он влияет на нервную систему человека, вызывая психические заболевания, сокращает на 8 – 12 лет жизнь жителей больших городов. После алкоголя и табака шум стал третьим смертельным врагом людей.

1 т бензина, сгорая, выделяет 500 – 800 кг вредных веществ. В атмосферу ежегодно выбрасывается около 5 млрд. т СО2. В состав выхлопных газов входит1200 компонентов, в том числе оксид углерода, углеводороды, альдегиды, оксиды металлов, сажа и прочие.

Угарный газ опасен для жизни: пройдя через легкие, он попадает в кровь, затем вступает в реакцию с гемоглобином – пигментом красных кровяных телец, который снабжает организм кислородом. Наступает кислородное голодание. При больших поступлениях в организм угарного газа человек умирает.

Использование тепловых двигателей дает человеку огромные возможности и одновременно является наиболее сильным фактором разрушения природы.

Карбюраторный двигатель

• Был создан в 1860 г.французским инженером Этьеном Ленуаром. В 1878 г.Н. Отто построил первый четырехтактный газовый ДВС. КПД этого двигателя достигал 22%. В качестве топлива используется керосин и бензин. Для полного сгорания в составе смеси на один килограмм бензина должно приходиться не менее пятнадцати килограммов воздуха. Это означает, что рабочим телом в ДВС фактически является воздух, а не пары бензина. При высокой степени сжатия температура воздуха достигает 600 - 700°C Карбюраторные ДВС широко применяются в автомобильном транспорте. Они приводят в движение почти все легковые и грузовые автомобили (ВАЗ, Газ-51, УАЗы, Волга, Москвич).

Дизельный ДВС

• Был создан в 1892 г. немецким инженером Рудольфом Дизелем. Топливом для дизельного двигателя служит бензин. КПД современного дизельного двигателя около 40%. Высокая степень сжатия без детонации достигается в двигателе Дизеля за счет того, что сжатию подвергается не горючая смесь, а только воздух.. Дизельные двигатели используются в мощных грузовых автомобилях, тракторах, на судах речного и морского транспорта, тепловозах (Камазы, Кразы, Уралы и.т.д.).

Паровая турбина

• Первая паровая турбина, нашедшая практическое применение, была изготовлена шведским инженером Густавом Лавалем в 1889 г. Современные паровые турбины обладают высоким КПД преобразования кинетической энергии струи пара в механическую энергию, несколько превышающим 90%. Поэтому электрические генераторы практически всех тепловых и атомных электростанций мира, дающие более 80% всей вырабатываемой электроэнергии, приводятся в действие паровыми турбинами.В качестве топлива используется каменный уголь или мазут и вода. Паротурбинные двигатели нашли широкое применение в водном транспорте.

Газовая турбина

• КПД газотурбинных установок достигает 25-30%.
• В качестве топлива в газовых турбинах используется керосин и мазут. При горении топлива воздух, служащий рабочим телом, получает некоторое количество тепла и нагревается до температуры 1500-22000C.
• Газовые турбины установлены, например, на самолётах Ан-24, Ан-2, на автомобилях Белаз-459В.

Реактивный двигатель

• Для больших высот и скоростей понадобились новые двигатели – реактивные.В реактивных двигателях телами, взаимодействующими между собой, являются уже не винт и воздух, а струя газа, вытекающая из двигателя, и сам двигатель. Непрерывно сжигая топливо в двигателе, добиваются того, чтобы давление газа в двигателе было больше, чем давление окружающей среды. Под действием разности давлений газовая струя непрерывно вытекает из двигателя и создает реактивную тягу; на больших высотах она даже увеличивается, т. к. уменьшается внешнее давление. Реактивная тяга возникает и в безвоздушном пространстве, если обеспеченно сгорание топлива.В реактивном двигателе процесс горения идет непрерывно и в единицу времени можно сжечь много топлива. Благодаря этому реактивный двигатель обладает большой мощностью при сравнительно небольших размерах и массе. Реактивные двигатели используются в самолетах: ТУ – 154, ТУ – 104, ТУ – 134, ЯК – 40, ИЛ – 86.

Ракетный двигатель

• В 1929г. Константин Эдуардович Циолковский разработал идею создания «космических ракетных поездов». Теоретические работы К.Э. Циолковского более чем на полвека опередили уровень развития техники. Эти работы послужили основой для создания современной теоретической и практической космонавтики. В качестве горючего для такой ракеты предложил использовать жидкий водород, а в качестве окислителя- жидкий кислород. 4 октября 1957 года впервые ракета-носитель вывела но околоземную орбиту искусственный спутник Земли.

Тепловые двигатели в народном хозяйстве.

• Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации.
• С их помощью вырабатывается около 80 % электроэнергии.
• Без тепловых двигателей (ДД, ДВС) невозможно представить современный транспорт.
• Паротурбинные двигатели применяются на водном транспорте.
• Газотурбинные - в авиации.
• Ракетные двигатели используются в ракетно – космической технике.

ДВС и его влияние на окружающую среду:

Схема двигателя внутреннего сгорания

1.- камера сгорания;

2- поршень;

3- кривошипно – шатунный механизм;

4 – радиатор в системе охлаждения;

5 – вентилятор

6 – система выпуска газов.

КПД теплового двигателя

• Коэффициент полезного действия теплового двигателя (КПД) – отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты, полученной от нагревателя.

Распределение энергии топлива при движении автомобиля

Повышение КПД теплового двигателя и охрана окружающей среды

• Поиск альтернативных источников энергии. Поиск заменителей бензина и дизельного топлива. Установка нейтрализаторов.
• Реконструкция двигателя автомобиля, контроль его состояния. Правильное вождение.
• Шумозащитные ограждения. Установка в оконные стекла третьего стекла
• Строительство шумозащитных стенок.
• Вынос автомагистралей за пределы городов и поселков.

• «Могущество страны не только в одном материальном богатстве, но и в духе народа.
• Чем шире, свободнее эта душа, тем большего величия и силы достигает государство.
• А что воспитывает широту духа, как не эта удивительная природа!
• Её надо беречь, как мы бережём самую жизнь человека.
• Потомки никогда не простят нам опустошения земли, надругательства над тем, что по праву принадлежит не только нам, но и им.»

• П.И.Чайковский

«Нельзя допустить, чтобы люди направляли на собственное уничтожение те силы природы, которые сумели открыть и покорить» Ф. Жолио – Кюри .