Presentasi dengan topik "mesin panas". Presentasi dengan topik "penerapan mesin kalor" Presentasi fisika dengan topik mesin kalor
Lembaga pendidikan negara JSC "Sekolah komprehensif di lembaga pemasyarakatan", Blagoveshchensk
Mesin panas.
Mesin kalor adalah mesin yang energi internal bahan bakarnya diubah menjadi energi mekanik.
Mesin kalor pertama yang kita kenal adalah turbin uap pembakaran luar, ditemukan pada abad ke-8 (atau ke-10?) Masehi. era di Kekaisaran Romawi. Penemuan ini tidak dikembangkan, diduga karena rendahnya tingkat teknologi pada saat itu (misalnya bantalan belum ditemukan).
Belakangan, senjata mesiu dan roket mesiu muncul di Tiongkok. Itu adalah perangkat yang relatif sederhana. Dari sudut pandang mekanis, roket bubuk bukanlah mesin panas, tetapi dari sudut pandang fisika, itu adalah mesin panas. Sudah di abad ke-17, para ilmuwan mencoba menciptakan mesin panas berdasarkan senjata mesiu.
Proyektil mesiu di Tiongkok kuno
- Jenis mesin panas
- Mesin kalor pembakaran luar:
1. Mesin Stirling adalah peralatan termal di mana fluida kerja berbentuk gas atau cair bergerak dalam ruang terbatas. Perangkat ini didasarkan pada pendinginan dan pemanasan fluida kerja secara berkala. Dalam hal ini, energi diekstraksi, yang timbul ketika volume fluida kerja berubah. Mesin Stirling dapat beroperasi dari sumber panas apa pun.
Ini pertama kali dipatenkan oleh pendeta Skotlandia Robert Stirling pada 27 September 1816. Namun, “mesin udara panas” dasar pertama dikenal pada akhir abad ke-17, jauh sebelum Stirling. Prestasi Stirling adalah penambahan sebuah simpul, yang disebutnya "ekonomi".
Robert Stirling -
pencipta alternatif mesin uap yang terkenal, dinamai menurut namanya.
Pada tahun 1843, James Stirling menggunakan mesin ini di pabrik tempat dia bekerja sebagai insinyur saat itu. Pada tahun 1938, Philips berinvestasi pada mesin Stirling dengan lebih dari dua ratus tenaga kuda dan efisiensi lebih dari 30%. Mesin Stirling memiliki banyak keunggulan dan banyak digunakan pada era mesin uap.
2.Mesin uap
James Watt - Insinyur-penemu Skotlandia, pencipta mesin uap universal
Skema pengoperasian mesin uap Watt
Nilai tambah utama mesin uap - kesederhanaan dan kualitas traksi yang sangat baik. Dalam hal ini, Anda bisa melakukannya tanpa gearbox. Oleh karena itu, lebih mudah menggunakan mesin uap sebagai mesin traksi.
Kekurangan: efisiensi rendah, kecepatan rendah, konsumsi air dan bahan bakar konstan, bobot berat
Mesin uap - setiap mesin kalor pembakaran luar yang mengubah energi uap menjadi kerja mekanis.
Truk Mesin Uap
Mesin pemadam kebakaran uap
Traktor dengan mesin uap
(Efisiensi) mesin kalor dapat didefinisikan sebagai rasio kerja mekanis yang berguna dengan jumlah panas yang dikeluarkan yang terkandung dalam bahan bakar. Sisa energinya dilepaskan ke lingkungan dalam bentuk panas. Mesin uap yang melepaskan uap ke atmosfer akan memiliki efisiensi 1 hingga 8%; mesin yang ditingkatkan dapat meningkatkan efisiensi hingga 25% atau bahkan lebih.
Pembangkit listrik termal dapat mencapai efisiensi 30-42%. Pabrik siklus gabungan dapat mencapai efisiensi 50-60%.
Di pembangkit listrik tenaga panas, efisiensi ditingkatkan dengan menggunakan sebagian uap yang habis untuk kebutuhan pemanasan dan produksi. Dalam hal ini, hingga 90% energi bahan bakar digunakan dan hanya 10% yang terbuang sia-sia di atmosfer.
MESIN PANAS PEMBAKARAN INTERNAL:
- ES (mesin pembakaran dalam) adalah suatu mesin yang selama pengoperasiannya sebagian bahan bakar yang terbakar diubah menjadi energi mekanik.
Mesin pembakaran internal pertama ditemukan dan diciptakan
E.Lenoir pada tahun 1860. Siklus kerjanya terdiri dari empat langkah, oleh karena itu mesin ini disebut juga dengan mesin empat langkah. Saat ini mesin seperti itu paling banyak ditemukan pada mobil.
Rudolf Diesel (1858-1913).
Insinyur Jerman, pencipta mesin pembakaran internal,
saat ini digunakan
2. Mesin pembakaran dalam putar
Mesin jenis ini relatif sederhana dan dapat dibuat dalam berbagai ukuran. Alih-alih piston, rotor digunakan, berputar di ruang khusus. Ini berisi port masuk dan keluar, serta busi. Dengan desain jenis ini, siklus empat langkah dilakukan tanpa mekanisme distribusi gas. Dalam mesin pembakaran internal putar, bahan bakar murah dapat digunakan. Mesin ini juga hampir tidak menimbulkan getaran dan lebih murah serta lebih dapat diandalkan untuk diproduksi dibandingkan mesin panas piston.
"Mazda" berdasarkan mesin putar.
3. Mesin panas roket dan jet.
Inti dari perangkat ini adalah bahwa daya dorong dihasilkan bukan oleh baling-baling, tetapi oleh pelepasan gas buang mesin.
Mereka dapat menciptakan aliran udara di ruang tanpa udara.
Ada bahan bakar padat, hybrid dan cair). Dan subtipe terakhir adalah mesin termal turboprop. Energi diciptakan oleh baling-baling dan pelepasan gas buang.
Diagram desain mesin jet
An-140 - pesawat penumpang kargo turboprop
Mesin kalor adalah suatu alat yang melakukan kerja dengan menggunakan energi internal bahan bakar. Semua mesin kalor mempunyai sifat umum yaitu operasi periodik (siklisitas), akibatnya fluida kerja secara berkala kembali ke keadaan semula.
Mesin uap adalah mesin kalor pembakaran luar yang mengubah energi uap menjadi kerja mekanis gerak bolak-balik piston, kemudian menjadi gerak putaran poros. Perangkat bertenaga uap pertama yang diketahui dijelaskan oleh Heron dari Alexandria pada abad pertama.
Mesin pembakaran internal adalah mesin panas yang mengubah panas pembakaran bahan bakar menjadi kerja mekanis. Mesin pembakaran internal gas praktis pertama dirancang oleh mekanik Perancis Etienne Lenoir () pada tahun 1860. Tenaga mesinnya 8,8 kW (12 hp).
Turbin uap adalah mesin panas di mana energi uap diubah menjadi kerja mekanis. Turbin gas adalah mesin panas kontinu di mana peralatan sudu mengubah energi gas yang dikompresi dan dipanaskan menjadi kerja mekanis pada poros.
Mesin jet adalah mesin yang menciptakan gaya traksi yang diperlukan untuk pergerakan dengan mengubah energi internal bahan bakar menjadi energi kinetik aliran jet fluida kerja. Mesin jet ditemukan oleh Hans von Ohain, seorang insinyur desain terkemuka Jerman, dan Frank Whittle.
Geser 2
Tujuan pelajaran:
1. Membentuk konsep prinsip fisika pengoperasian mesin kalor. 2. Memperkenalkan siswa pada bidang penerapan mesin kalor yang paling penting dalam perekonomian nasional. 3. Mengetahui permasalahan lingkungan yang berhubungan dengan penggunaan mesin kalor.
Geser 3
Putar, roda kuat, Peluit, ikat pinggang panjang, Bakar dari atas, benar dan miring, Di atas poros ayun, lampu! Melemparkan pound seperti segenggam, dalam penerbangan fatal Anda, cepatlah, piston yang marah, untuk melawan alam yang mati! Valery Bryusov
Geser 4
Apa itu mesin kalor?
Mesin panas adalah perangkat yang mengubah energi internal bahan bakar menjadi energi mekanik.
Geser 5
Jenis mesin kalor:
Geser 6
Sejarah terciptanya mesin kalor.
1690 – mesin uap-atmosfer oleh D. Papen 1705 – mesin uap-atmosfer oleh T. Newcomen untuk mengangkat air dari tambang 1763-1766 – mesin uap oleh I.I. Polzunov 1784 – mesin uap oleh J. Watt 1865 – mesin pembakaran dalam oleh N .Otto 1871 – mesin pendingin K .Linde 1897 – Mesin pembakaran dalam R.Diesel (dengan penyalaan otomatis)
Geser 7
Pada bulan April 1763, Polzunov mendemonstrasikan pengoperasian mesin pemadam api “untuk kebutuhan pabrik”
Geser 8
Pada tahun 1781, James Watt menerima paten atas penemuan model kedua mesinnya. Pada tahun 1782 mesin yang luar biasa ini, mesin uap "aksi ganda" universal pertama, dibuat.
Geser 9
Pada tahun 1863, sampel pertama mesin gas atmosferik dengan piston dari mesin pesawat dan starter manual yang menggunakan campuran bensin dan udara telah siap. Mesin pembakaran internal N.Otto
Geser 10
1878 – 1888 Rudolf Diesel sedang berupaya menciptakan mesin dengan desain baru yang fundamental. Dia mendapat ide untuk membuat mesin absorpsi yang menggunakan amonia, dan bahan bakarnya seharusnya berupa bubuk khusus yang diperoleh dari batu bara.
Geser 11
Perangkat mesin panas
Tiga elemen utama dari setiap mesin kalor: 1. Pemanas, yang memberikan energi pada fluida kerja. 2. Fluida kerja (gas atau uap) yang melakukan kerja. 3. Kulkas yang menyerap sebagian energi dari fluida kerja.
Geser 12
Prinsip pengoperasian mesin kalor
Prinsip pengoperasian mesin kalor didasarkan pada sifat gas atau uap untuk melakukan usaha ketika memuai. Selama pengoperasian mesin kalor, pemuaian dan kompresi gas berulang secara berkala. Ekspansi gas terjadi secara spontan, dan kompresi terjadi di bawah pengaruh gaya eksternal.
Geser 13
Pemanas. T₁ Kulkas. T₂ Fluida kerja Q₁ Q₂ Q₁ - Q₂= A Bagaimana cara kerja mesin kalor?
Geser 14
Efisiensi mesin panas.
Efisiensi mesin kalor (efisiensi) adalah perbandingan kerja yang dilakukan mesin per siklus dengan jumlah kalor yang diterima dari pemanas.
Geser 15
Efisiensi mesin panas
Geser 16
Carnot Nicolas Leonard Sadi (1796-1832) - Fisikawan dan insinyur Perancis. Dia menguraikan penelitiannya dalam esai “Refleksi tentang kekuatan pendorong api dan mesin yang mampu mengembangkan kekuatan ini.” Dia mengusulkan mesin kalor yang ideal.
Geser 17
Siklus Carnot merupakan siklus paling efisien dengan efisiensi maksimum.
1 – 2 - ekspansi isotermal. А₁₂ = Q₁ 2 – 3 – ekspansi adiabatik А ₂₃ = - ∆U₂₃ 3 – 4 – kompresi isotermal A₃₄= Kompres = Q₂ 4 – 1 – kompresi adiabatik A₄₁= ∆U₄₁
Geser 18
"Panaskan mesin secara terbalik."
Yang dimaksud dengan “mesin kalor terbalik” adalah: lemari es, AC, dan pompa kalor. Di dalamnya, perpindahan panas terjadi dari yang lebih dingin ke yang lebih panas, yang memerlukan kerja yang harus dilakukan. Pekerjaan tersebut dilakukan oleh motor listrik yang dihubungkan dengan sumber arus.
Geser 19
“Mesin panas secara terbalik”, prinsip operasinya.
Fluida kerja Q₁ A Q₂=Q₁+A
Geser 20
Mesin panas dalam perekonomian nasional.
Mesin panas adalah atribut penting dari peradaban modern. Dengan bantuan mereka, sekitar 80% listrik dihasilkan. Tidak mungkin membayangkan transportasi modern tanpa mesin panas (DD, ICE). Mesin turbin uap digunakan dalam transportasi air. Turbin gas - dalam penerbangan. Mesin roket digunakan dalam teknologi roket dan luar angkasa.
Geser 21
Transportasi air.
Kapal uap praktis pertama dibangun pada tahun 1807 oleh Fulton. (Amer) Kapal uap Rusia pertama “Elizabeth” dibangun pada tahun 1815 di pabrik pengusaha K.N. Berd. Penerbangan pertamanya adalah dari St. Petersburg ke Kronstadt.
Geser 22
Transportasi kereta api.
Pada tahun 1829, insinyur J. Stephenson membangun lokomotif uap terbaik saat itu, Rocket. Lokomotif diesel pertama dibangun pada tahun 1924. Ilmuwan Soviet L.M. Takkel. Lokomotif digerakkan oleh mesin pembakaran dalam
Geser 23
Transportasi mobil.
Prototipe mobil modern dianggap sebagai kereta self-propelled dari mekanik Jerman G. Daimler dan Benz. Pada tahun 1883, mesin pembakaran internal yang ringan dipasang pada kereta kuda biasa.
Geser 24
Transportasi penerbangan.
Pada tanggal 17 Desember 1903, penemu Amerika Orville dan Wilbur Wright menguji pesawat pertama di dunia - pesawat terbang (pesawat layang yang dilengkapi dengan mesin pembakaran internal). Penerbangan tersebut berlangsung selama 12 detik pada ketinggian 3 meter dari permukaan tanah.
Geser 25
Transportasi luar angkasa.
Pada 17 Agustus 1933, roket berbahan bakar cair Soviet pertama, yang dirancang oleh MK Tikhomirov, lepas landas ke udara hingga ketinggian sekitar 400 m. Pada tanggal 4 Oktober 1957, satelit Bumi buatan pertama diluncurkan.
Geser 26
Dampak mesin panas terhadap lingkungan.
Geser 27
ICE dan dampaknya terhadap lingkungan.
Diagram mesin pembakaran dalam. 1.- ruang bakar; 2- piston; 3- mekanisme engkol - batang penghubung; 4 – radiator dalam sistem pendingin; 5 – kipas 6 – sistem pembuangan gas.