燃汽轮机

初中物理中考备考重难点突破六利用内能的方

发布时间:2024/8/26 12:20:10   
一、利用内能的两种方式分别是:做功和热传递。通过做功改变物体内能的实例常考的有:冬天搓手取暖;用砂轮磨刀,有火星迸出;太空中的星体碎片坠入大气层,成为流星;用打气筒给轮胎打气;给打火机充气后,充气瓶会变凉。外力对物体做功,物体内能增加。例:钻木取火;推箱子后箱子停了下来,其实你对箱子做了功,受摩擦内能确实该增加;水蒸气对壶盖做功,导致水的内能减小。二、四冲程汽油机的工作原理四冲程汽油机是由进气、压缩、做功和排气完成一个工作循环的,如图所示为单缸四冲程汽油机工作原理示意图。1.进气行程(1)活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动。(2)进气门开启,排气门关闭。(3)由于活塞下移,活塞上腔容积增大,形成一定真空度,在真空吸力的作用下,空气与汽油形成的混合气,经进气门被吸入气缸,至活塞运动到下止点时,进气门关闭,停止进气,进气行程结束。2.压缩行程(1)活塞在曲轴的带动下,从下止点向上止点运动。(2)进、排气门均关闭。(3)随着活塞上移、活塞上腔容积不断减小,混合气被压缩,至活塞到达上止点时,压缩行程结束。在压缩过程中,气体压力和温度同时升高。压缩终了时,气缸内的压力约为~kPa,温度约为K~K,远高于汽油的点燃温度(约K)。3.做功冲程:(1)压缩行程末,火花塞产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气,并迅速着火燃烧,气体产生高温、高压,在气体压力的作用下,活塞由上止点向下止点运动,再通过连杆驱动曲轴旋转向外输出作功,至活塞运动到下止点时,作功行程结束。(2)做功冲程,进、排气门均关闭。在作功过程中,开始阶段气缸内气体压力、温度急剧上升,瞬时压力可达3MPa~5MPa,瞬时温度可达K~2K。随着活塞的下移,压力、温度下降,作功行程终了时,压力约为kPa~kPa,温度约为K~K。4.排气行程:(1)在作功行程终了时,排气门被打开,活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动。(2)废气在自身的剩余压力和活塞的驱赶作用下,自排气门排出气缸,至活塞运动到上止点时,排气门关闭,排气行程结束。排气终了时,由于燃烧室容积的存在,气缸内还存有少量废气,气体压力也因排气门和排气道等有阻力而高于大气压。此时,压力约为kPa~kPa,温度约为K~K。排气行程结束后,进气门再次开启,又开始了下一个工作循环,如此周而复始,发动机就自行运转。三、四冲程柴油机的工作原理如图所示,四冲程柴油机和四冲程汽油机工作原理一样,每个工作循环也是由进气、压缩、做功和排气四个行程所组成。但柴油和汽油性质不同,柴油机在可燃混合气的形成、着火方式等与汽油机有较大区别。下面主要介绍与汽油机工作原理不同之处。1.进气行程:进气行程,不同于汽油机的是进入气缸的不是混合气,而是纯空气。2.压缩行程:(1)压缩行程压缩的是纯空气。(2)由于柴油机压缩比大,压缩终了的温度和压力都比汽油机高,压力可达3MPa~5MPa,温度可达K~K。注:点燃温度是指燃料在空气中移近火焰时,其表面上的燃料蒸气能够被点着的最低环境温度。汽油的点燃温度很低,约为K,柴油的点燃温度高,约为K~K。自燃温度是指燃料不与火焰接近,能够自行燃烧的最低环境温度;柴油的自燃温度低,约为K~K,汽油的自燃温度高,约为K。3.做功冲程:(1)压缩行程末,喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中,迅速汽化并与空气形成可燃混合气。因为此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度(约K左右),柴油自行着火燃烧,且以后的一段时间内边喷边燃烧,气缸内的温度、压力急剧升高,推动活塞下行作功。(2)作功行程中,瞬时压力可达5MPa~10MPa,瞬时温度可达1K~K;作功终了,压力约为kPa~kPa,温度约为K~K。4.排气行程:排气行程与汽油机排气行程基本相同。由上述四冲程汽油机和柴油机的工作原理可知:1)两种发动机工作循环的基本内容相似,其共同特点是:(1)每个工作循环曲轴转两转(°)每一行程曲轴转半转(°),进气行程是进气门开启,排气行程是排气门开启,其余两个行程进、排气门均关闭。(2)四个行程中,只有作功行程产生动力,其它三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程,虽然作功行程是主要行程,但其它三个行程也不可缺少。(3)发动机运转的第一个循环,必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程,着火后,完成作功行程,依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程,以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。2)两种发动机工作循环的主要不同之处是:(1)汽油机的汽油和空气在气缸外混合,进气行程进入气缸的是可燃混合气。而柴油机进气行程进入气缸的是纯空气,柴油是在作功行程开始阶段喷入气缸,在气缸内与空气混合,即混合形成方式不同。(2)汽油机用电火花点燃混合气,而柴油机是用高压将柴油喷入气缸内,靠高温气体加热自行着火燃烧,即着火方式不同。所以汽油机有点火系,而柴油机则无点火系。热机是指各种利用内能做功的机械。是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类,如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机。热机通常以气体作为工质(传递能量的媒介物质叫工质),利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。

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