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1、热热 机机第十四章第十四章 第第节节热蒸汽热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。重的体力劳作中解放出来。蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！ 向瓦特致敬！向瓦特致敬！世界上第一台蒸汽机是由古世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于希腊数学家希罗于 1 1 世纪发明世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。具而已。 瓦特在前人的启迪下，对蒸瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人业上得到广泛应用。他开辟了
2、人类利用能源新时代，标志着工业类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。革命的开始。其实，瓦特观察水壶中的水其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。汽机，是一个善意的杜撰。蒸汽机的遗憾蒸汽机的遗憾体积太庞大体积太庞大用什么来代替用什么来代替高温高压的水蒸气高温高压的水蒸气呢？那样，锅炉就呢？那样，锅炉就可以不要啦！可以不要啦！想一想想一想最早的汽车（最早的汽车（1886年）年）汽车中的巨无霸汽车中的巨无霸（额定核载（额定核载360吨）吨）内燃机内燃机电气时代第二次工业革命电气时代第二次工业革命 最快的汽车（最快的汽车（1 600 k
3、m/h）内燃机分为汽油机和柴油机两大类内燃机分为汽油机和柴油机两大类使用汽油作为使用汽油作为燃料的叫燃料的叫汽油机汽油机。使用柴油作为使用柴油作为燃料的叫燃料的叫柴油机柴油机。内燃机的分类内燃机的分类讨论这个实验中讨论这个实验中能量转化的情况。能量转化的情况。一、热机一、热机演示演示燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气把塞子冲出去，内能转化为塞子的动能。水蒸气把塞子冲出去，内能转化为塞子的动能。1 1、热机、热机: :内能转化成机械能的机器内能转化成机械能的机器 蒸汽机车蒸汽机车 蒸汽机车蒸汽机车 喷气发动机喷气发动机 火箭发动机火箭发
4、动机 火电站的汽轮机火电站的汽轮机2热机的种类热机的种类蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等3、内燃机、内燃机 根据燃料的不同分为：根据燃料的不同分为：汽油机和柴油机。汽油机和柴油机。1构造构造二、汽油机二、汽油机汽油机的构造汽油机的构造火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴2工作过程工作过程1在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？2哪个冲程使汽车获得动力？哪个冲程使汽车获得动力？3哪个冲程排出了汽车的尾气？哪个冲程排出了汽车的尾气？4老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为老
5、式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？什么？5现代汽车里的现代汽车里的“马达马达”起什么作用？起什么作用？想想议议想想议议 活塞从气缸的一活塞从气缸的一端运动到另一端叫一个端运动到另一端叫一个冲程。冲程。冲程：冲程：吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气汽油机一个工作循环包含汽油机一个工作循环包含四个冲程：、四个冲程：、。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吸气冲程吸气冲程汽油和空气汽油和空气 进气门打开，排气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向门关闭。活塞由上端向下端运动，汽
6、油和空气下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。气门吸入气缸。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，燃料混合活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温物被压缩，压强增大，温度升高。度升高。做功冲程做功冲程 在压缩冲程末尾，火在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴动，并通过连杆带动曲轴转动。转动。排气冲程排气冲程燃烧后的废气燃烧后的废气 进气门关闭，排气门进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动
7、，打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。把废气排出气缸。柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴喷油嘴进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门气缸气缸曲轴曲轴柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。的雾状
8、柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。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 排气冲程排气冲程吸气冲程吸气冲程空气空气 进气门打开，排气门关进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。，将空气吸进气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。度已超过柴油的着火点。做功冲程做功冲程 在压缩冲程末，从喷油嘴在压
9、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。通过连杆带动曲轴转动。排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气门打进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气开，活塞向上运动，把废气排出气缸。排出气缸。内燃机的启动内燃机的启动 内燃机不能自行启动。开始运转时内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。机才能
10、自己工作。内燃机的应用内燃机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。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，主要用柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。在载重汽车、拖拉机、坦克上面。想想议议：想想议议： 汽油机和柴油机的工作过程有什么相同汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？点，有什么不同点？1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：吸气冲程、每个工件循环都经历四
11、个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。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，其余四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。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，飞轮转动一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，对外做功一次。两周，对外做功一次。相同点相同点不同点不同点1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。机气缸顶部有喷油嘴。2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。的燃料是柴油。3 吸气不同：汽油机吸进
12、汽油和空气的混合气吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。体，柴油机只吸进空气。4 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。压燃式点火。1、这是什么冲程？、这是什么冲程？2、吸入什么物质？、吸入什么物质？1、这是什么冲程？、这是什么冲程？2、把什么能转化为、把什么能转化为什么能？什么能？1、这是什么冲程？、这是什么冲程？2、把什么能转化为什、把什么能转化为什么能？么能？3、点火装置叫什么？、点火装置叫什么？1、这是什么冲程？、这是什么冲程？2、排出什么物质？、排出什么物质？柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、柴油机比较笨
13、重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。火车轮船上。 汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。 柴油发动机与汽油发动机相比热效率高柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。发动机轿车的推广使用具有重大意义。汽油机和柴油机的优缺点汽油机和柴油机的优缺点热机是热机是利用内利用内能做功能做功的机器的机器内燃机分内燃机分为汽油机为汽油机和柴油机和柴油机两大类两大类汽油机和汽油机和柴油机的柴油机的异同异同课堂小结课堂小结