Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Идеальная тепловая машина работает как двигатель в интервале 327 и 27 кпд


Тепловые машины.


1. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно с температурой нагревателя 580 К и температурой холодильника  и совершает за один цикл работу 3 кДж. Количество теплоты, полученное за один цикл рабочим телом от нагревателя, равно

1) 2 кДж                             2) 3 кДж                                    3) 6 кДж                                         4) 9 кДж

Известно, что  ,  – сразу переходим к шкале температур Кельвина. Зная температуры нагревателя и холодильника, можем найти КПД машины:

КПД машины еще можно записать иначе:  , откуда искомое количество теплоты:  , или 6 кДж

Ответ: 3.

2. КПД тепловой машины 30%. За 10 с рабочему телу машины поступает от нагревателя 3 кДж теплоты. Средняя полезная мощность машины равна

1) 9 Вт                             2) 30 Вт                                    3) 90 Вт                                         4) 300 Вт

Средняя полезная мощность машины – это скорость выполнения работы, или работа, произведенная в единицу времени. Время у нас есть – 10 секунд, осталось найти производимую работу. Зная КПД, это сделать несложно:

,   Дж.

Найдем теперь среднюю мощность:  Вт

Ответ: 3.

3.Температура холодильника тепловой машины 400 К, температура нагревателя на 200 К больше, чем у холодильника. Максимально возможный КПД машины равен

1) 1/5                            2) 1/3                                    3) 1/2                                        4) 3/5

Определим температуру нагревателя:  .

Максимальным КПД машины будет, если она работает по циклу Карно. Тогда ее наибольший КПД: 

Ответ: 2.

4. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно, совершая за один цикл работу 2 кДж. Количество теплоты 2 кДж рабочее тело двигателя отдает за один цикл холодильнику, температура которого

. Температура нагревателя равна

1)                            2)                                    3)                                        4) 

Известно, что  Дж,  Дж. Переходим к шкале Кельвина: . Если машина идеальная и потерь тепла не происходит, то тепло, взятое от нагревателя, пойдет на выполнение работы и частично будет передано холодильнику:  Дж. Тогда КПД машины , а теперь можем записать КПД через температуры нагревателя и холодильника:

, откуда и найдем температуру нагревателя:  ,  К, и не забудем, что ответ нам предложено дать в градусах Цельсия:  

Ответ: 1.

5. Иде­аль­ная теп­ло­вая ма­ши­на с тем­пе­ра­ту­рой хо­ло­диль­ни­ка 300 К и тем­пе­ра­ту­рой на­гре­ва­те­ля 400 К за один цикл своей ра­бо­ты по­лу­ча­ет от на­гре­ва­те­ля ко­ли­че­ство теп­ло­ты 10 Дж. За счёт со­вер­ша­е­мой ма­ши­ной ра­бо­ты груз мас­сой 10 кг под­ни­ма­ет­ся вверх с по­верх­но­сти земли. На какую вы­со­ту над землёй под­ни­мет­ся этот груз через 100 цик­лов ра­бо­ты ма­ши­ны?

1) 7,5 м
2) 10 м
3) 0,1 м
4) 2,5 м

Работа, которую совершает машина, пойдет на подъем груза. То есть нужно определить работу, совершаемую за цикл, и затем узнать, какая работа совершена за 100 циклов. Тело поднимается вверх, значит, его потенциальная энергия увеличивается. Вся работа, таким образом, пойдет на увеличение этой потенциальной энергии, и мы узнаем, на какую высоту подняли тело. Делаем!

Сначала работа за цикл.  Известно, что Дж,   К,  К. КПД машины (она идеальная):  , КПД через работу:  , а работа за один цикл тогда   Дж. Понятно, что за 100 циклов  будет совершена в 100 раз большая работа: 250 Дж.

Теперь пора вспомнить формулу потенциальной энергии: , и, наконец, находим высоту:  м.

Ответ: 4.

6. Иде­аль­ная теп­ло­вая ма­ши­на имеет тем­пе­ра­ту­ру хо­ло­диль­ни­ка 300 К и на­гре­ва­те­ля 800 К. Ко­ли­че­ство теп­ло­ты, по­сту­па­ю­щее за один цикл ра­бо­ты ма­ши­ны от на­гре­ва­те­ля к ра­бо­че­му телу, уве­ли­чи­ли на 160 Дж. Опре­де­ли­те, как и на сколь­ко из­ме­ни­лось ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое отдаёт ра­бо­чее тело хо­ло­диль­ни­ку, если из­вест­но, что КПД теп­ло­вой ма­ши­ны остал­ся не­из­мен­ным?

1) уве­ли­чи­лось на 30 Дж
2) уве­ли­чи­лось на 60 Дж
3) умень­ши­лось на 60 Дж
4) умень­ши­лось на 160 Дж

Найдем КПД машины:  . КПД машины можно записать . Тогда  , .

Теперь изменим количество теплоты  на 160 Дж: . Тогда  . Итак, количество теплоты, отдаваемое холодильнику, вырастет на 60 Дж.

Ответ: 2.

 7. На гра­фи­ке при­ве­де­на за­ви­си­мость КПД иде­аль­ной теп­ло­вой ма­ши­ны  от тем­пе­ра­ту­ры    ее хо­ло­диль­ни­ка. Чему равна тем­пе­ра­ту­ра на­гре­ва­те­ля этой теп­ло­вой ма­ши­ны?

2) 700 К
3) 1000 К
4) 1200 К

Возьмем на графике какую-нибудь точку, которой будут соответствовать целые значения КПД и температуры холодильника, например:

И по этим данным определим температуру нагревателя:  ,

,

K.

Ответ: 3.

 

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы - Дизельные циклические двигатели (обновлено 19.03.2013)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

в) Стандартный дизельный цикл (Компрессия-зажигание) Двигатель

Воздух Стандартный дизельный цикл является идеальным цикл для Компрессия-зажигание (CI) поршневые двигатели, впервые предложенные Рудольфом Дизель более 100 лет назад. Следующая ссылка на Kruse Технологическое партнерство описывает четырехтактный Дизельный цикл с коротким замыканием История Рудольфа Дизеля.Четырехтактный дизельный двигатель обычно используется в автомобильных системах, тогда как крупные морские системы обычно использовать двухтактный дизельный цикл . Еще раз у нас есть отличная анимация производства Мэтт Keveney представляет работу четырехтактный дизельный цикл .

Фактический цикл CI чрезвычайно сложен, поэтому в При первоначальном анализе мы используем идеальное предположение "стандарт воздуха", в которой рабочая жидкость представляет собой фиксированную массу воздуха, подвергающегося полный цикл, который рассматривается как идеальный газ.Все процессы идеальны, сгорание заменяется добавлением тепла к воздух и выхлопные газы заменяются процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух до исходного состояния.

Идеальный дизельный двигатель стандартного воздуха подвергается 4 отдельные процессы, каждый из которых может быть отдельно проанализирован, как показано в P-V диаграммы ниже. Два из четырех процессов цикла являются адиабатическими процессы (адиабатические = нет передачи тепла), таким образом, до мы можем продолжать нам нужно разработать уравнения для идеального газа адиабатический процесс следующим образом:

Адиабатический процесс идеального газа (Q = 0)

Анализ результатов в следующих трех общих формы, представляющие адиабатический процесс:


где k - коэффициент теплоемкости и имеет номинальное значение 1.4 в 300К для воздуха.

Процесс 1-2 - это процесс адиабатического сжатия. Таким образом, температура воздуха увеличивается во время сжатия процесс, и с большой степенью сжатия (обычно> 16: 1) это достигнет температуры воспламенения впрыскиваемого топлива. Таким образом, учитывая условия в состоянии 1 и степень сжатия двигателя, в Для определения давления и температуры в состоянии 2 (на конец процесса адиабатического сжатия) мы имеем:

Работа W 1-2 требуется для сжатия газа отображается как площадь под кривой P-V и оценивается как следующим образом.

Альтернативный подход с использованием уравнения энергии Использование адиабатического процесса (Q 1-2 = 0) приводит к гораздо более простому процессу:


(спасибо студенту Николь Блэкмор за то, что заставил меня осознать эту альтернативу подход)

Во время процесса 2-3 топливо впрыскивается и сжигается и это представлено процессом расширения постоянного давления. В состояние 3 («отсечка топлива») процесс расширения продолжается адиабатически с понижением температуры до расширения полный.

Процесс 3-4, таким образом, является процессом адиабатического расширения. Общий объем работ по расширению W exp = (Ш 2-3 + Ш 3-4 ) и отображается как область под P-V Диаграмма и анализируется следующим образом:

Наконец, процесс 4-1 представляет постоянный объем процесс отвода тепла. В реальном дизельном двигателе газ просто истощается из цилиндра и вводится свежий заряд воздуха.

Чистая работа W , чистая , выполненная за цикл, составляет определяется как: W net = (W exp + W 1-2 ), где, как и раньше, компрессионная работа W 1-2 отрицательна (проделана работа по системе ).

В двигателе Air-Standard Diesel цикла нагрев ввод Q в происходит сжигая топливо, которое впрыскивается контролируемым образом, в идеале это приводит к процессу расширения постоянного давления 2-3, так как показано ниже. При максимальном объеме (нижняя мертвая точка) сгоревшие газы просто истощены и заменены свежим зарядом воздуха. Это представлены процессом отвода тепла эквивалентного постоянного объема Q из = -Q 4-1 . Оба процесса анализируются следующим образом:

На этом этапе мы можем легко определить КПД двигателя в условиях теплового потока выглядит следующим образом:

__________________________________________________________________________

Следующие проблемы суммируют этот раздел:

Задача 3.4 - A Бесфрикционный поршневой цилиндр содержит 0,2 кг воздуха при 100 кПа и 27 ° С. Теперь воздух сжимается медленно согласно соотношению P V k = константа, где k = 1,4, пока не достигнет конечного значения температура 77 ° С.

  • а) Эскиз P-V диаграмма процесса относительно соответствующей константы температурные линии и указывают работу, проделанную на этой диаграмме.

  • б) Использование основных определение границ выполненных работ определение границ работ сделано в процессе [-7.18 кДж].

  • c) Используя уравнение энергии, определите тепло передано в процессе [0 кДж], и убедитесь, что процесс находится в факт адиабатический.

Производные все уравнения используются начиная с с основным уравнением энергии для непроточной системы, уравнение для внутреннего изменения энергии для идеального газа (Δu), основное уравнение для выполненных краевых работ и уравнения состояния идеального газа [ П.В. = т. р. ]. использование значения удельной теплоемкости, определенные при 300 К для всего обработать.

Задача 3.5 - Рассмотрим ход расширения только типичный дизельный двигатель с воздушным циклом, имеющий компрессию соотношение 20 и коэффициент отсечки 2. В начале процесса (впрыск топлива) начальная температура составляет 627 ° С, а воздух расширяется при постоянном давлении 6,2 МПа до отсечки (объемное соотношение 2: 1). Впоследствии воздух расширяется адиабатически (без теплообмена). пока он не достигнет максимальной громкости.

  • а) Нарисуйте это процесс на P-v диаграмма, показывающая четко все три состояния.Укажите на диаграмме общая работа, проделанная в течение всего процесса расширения.

  • б) Определить температура, достигнутая в конце постоянного давления (топливо процесс впрыска [1800K], а также в конце процесса расширения [830K], и нарисуйте три соответствующие линии постоянной температуры на P-v диаграмма.

  • в) Определите общая работа, выполненная во время такта расширения [1087 кДж / кг].

  • d) Определите общее количество тепла, подаваемого в воздух во время такта расширения [1028 кДж / кг].

Получите все используемые уравнения исходя из уравнения состояния идеального газа и адиабатического процесса соотношения, основное уравнение энергии для замкнутой системы, внутренняя энергия и отношения изменения энтальпии для идеального газа, и основное определение граничной работы, выполняемой системой (если требуется). Используйте значения удельной теплоемкости, определенные при 1000K для всего процесс расширения, полученный из таблицы Specific Теплоемкости Воздуха .

Решенная проблема 3.6 - Идеальный двигатель дизельного цикла стандартного воздуха имеет степень сжатия 18 и степень отсечки 2. В начале процесса сжатия рабочая жидкость при 100 кПа, 27 ° С (300 К). Определите температуру и давление воздуха в конце каждого процесса, чистая производительность труда за цикл [кДж / кг], и тепловая эффективность.

Обратите внимание, что номинальные значения удельной теплоемкости для воздуха при 300K используются значения C P = 1,00 кДж / кг. K, C v = 0717 кДж / кг.К, и к = 1,4. Однако все они являются функциями температура, и с чрезвычайно высоким температурным диапазоном опытный в дизельных двигателях можно получить значительные ошибки. Один подход (который мы примем в этом примере) заключается в использовании типичного средняя температура на протяжении всего цикла.

Подход к решению:

Первый шаг - нарисовать диаграмму, представляющую проблема, включая всю соответствующую информацию. Мы замечаем, что не указан ни объем, ни масса, поэтому схема и решение быть с точки зрения конкретных количеств.Самая полезная диаграмма для тепловой двигатель P-v схема полного цикла:

Следующим шагом является определение рабочей жидкости и определитесь с основными уравнениями или таблицами для использования. В этом случае рабочая жидкость воздух, и мы решили использовать в среднем температура 900К на протяжении всего цикла для определения удельной теплоемкости значения емкости, представленные в таблице Удельная теплоемкость воздуха .

Теперь мы пройдем все четыре процесса, чтобы определить температуру и давление в конце каждого процесса.

Обратите внимание, что альтернативный метод оценки Давление P 2 заключается в простом использовании уравнения состояния идеального газа следующим образом:

Любой подход является удовлетворительным - выберите любой вам удобнее. Теперь мы продолжим с топливом Процесс постоянного давления впрыска:



Обратите внимание, что хотя проблема запрашивает "нетто выходная мощность за цикл "мы рассчитали только тепло и разогреть.В случае с дизельным двигателем это намного проще оценить значения тепла, и мы можем легко получить чистую работу от энергетический баланс за полный цикл, следующим образом:

Вас может удивить нереально высокая температура эффективность получена. В этом идеализированном анализе мы проигнорировали многие эффекты потерь, которые существуют в практических тепловых двигателях. Мы начнем понять некоторые из этих механизмов потери, когда мы изучаем второй закон в главе 5 .

______________________________________________________________________________

к части d) Первый Закон - Велосипеды Отто

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли лицензирован под Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 США Лицензия

,

Тепловая эффективность - Energy Education

Рисунок 1: Объем работы, полученный для данного количества тепла, дает системе ее тепловой КПД. [1]

Тепловые двигатели превращают тепло в работу. Тепловая эффективность выражает долю тепла, которая становится полезной работой. Тепловая эффективность представлена ​​символом [math] \ eta [/ math] и может быть рассчитана с использованием уравнения:

[Математика] \ ETA = \ гидроразрыв {W} {Q_H} [/ математика]

Где:

[математика] W [/ математика] является полезной работой и

[math] Q_H [/ math] - суммарная тепловая энергия, поступающая от горячего источника. [2]

Тепловые двигатели часто работают с КПД от 30% до 50% из-за практических ограничений. Для тепловых двигателей невозможно достичь 100% теплового КПД ([математика] \ eta = 1 [/ математика]) в соответствии со Вторым законом термодинамики. Это невозможно, потому что некоторое количество отработанного тепла всегда производится тепловым двигателем, как показано на рисунке 1 термином [math] Q_L [/ math]. Хотя полная эффективность в тепловом двигателе невозможна, существует много способов повысить общую эффективность системы.

Пример

Если на вход подается 200 джоулей тепловой энергии в виде тепла ([математика] Q_H [/ математика]), а двигатель выполняет 80 Дж работы ([математика] Вт [/ математика]), то КПД составляет 80 Дж / 200 Дж, что на 40% эффективнее.

Этот же результат можно получить, измеряя тепловую энергию двигателя. Например, если в двигатель залить 200 Дж и наблюдать 120 Дж отработанного тепла, то должно быть выполнено 80 Дж, что дает эффективность 40%.

Carnot Efficiency

основная статья

Максимальный достижимый КПД теплового двигателя был получен физиком Сади Карно.Следуя законам термодинамики, уравнение для этого оказывается

[математика] \ eta_ {max} = 1 - \ frac {T_L} {T_H} [/ математика]

Где

[математика] T_L [/ математика] - температура холодной «раковины» и

[math] T_H [/ math] - температура теплового резервуара.

Это описывает эффективность идеализированного двигателя, которого в действительности невозможно достичь. [3] Из этого уравнения: чем ниже температура приемника [math] T_L [/ math] или чем выше температура источника [math] T_H [/ math], тем больше работы доступно от теплового двигателя.Энергия для работы исходит из уменьшения общей энергии жидкости, используемой в системе. Следовательно, чем больше изменение температуры, тем больше это уменьшение в жидкости и, следовательно, больше энергии, доступной для выполнения работы. [4]

для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Рекомендации

  1. picture Эта фотография была сделана командой энергетического образования.
  2. ↑ TPUB Механика двигателя. (4 апреля 2015 г.) Тепловая эффективность [Online]. Доступно: http://enginemechanics.tpub.com/14075/css/14075_141.htm
  3. ↑ Hyperphysics, Carnot Cycle [Online], доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/carnot.html
  4. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 4-е изд. Торонто, Онтарио Канада: Томсон Брукс / Коул, 2006, ч.4, с.Е., с.115
,

4 различия между современными и старыми автомобильными двигателями

Задумывались ли вы когда-нибудь, в чем разница между старыми и новыми автомобильными двигателями? Как и в случае с любой технологией, эффективность и сложность постепенно улучшаются, как и следовало ожидать. Как оказалось довольно много.

Несмотря на то, что базовая концепция остается относительно неизменной, современные автомобили со временем претерпели ряд небольших улучшений. В следующей статье мы сосредоточимся на 4 интересных примерах.

Давайте посмотрим под капотом времени, не так ли?

Если это не сломано, не исправить это

Основные принципы самых первых автомобилей все еще используются сегодня. Одно из главных отличий заключается в том, что современные автомобили являются результатом необходимости повышения мощности двигателей и, в конечном итоге, эффективности использования топлива. Частично это было давление рынка со стороны потребителей, а также более крупные рыночные силы.

Может быть полезно подумать о аналогии между волком и собакой.Они имеют одно и то же наследие, имеют схожие характеристики, но в современном пригороде было бы непросто, а другой процветал бы.

Прежде чем мы начнем, мы дадим краткий обзор того, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Герой Александрийского раннего паровоза. Источник: Research Gate

Двигатель внутреннего сгорания, по сути, берет такой источник топлива, как бензин, смешивает его с воздухом, сжимает и зажигает его. Это вызывает серию небольших взрывов, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни вверх и вниз.Эти поршни прикреплены к коленчатому валу, который переводит возвратно-поступательное линейное движение поршней во вращательное движение, поворачивая коленчатый вал. Коленчатый вал, в свою очередь, передает это движение через трансмиссию, которая передает мощность на колеса автомобиля. Просто верно?

Ну, это намного сложнее, чем вы ожидаете.

Вот простое объяснение основ:

Интересно, что преобразование возвратно-поступательного усилия во вращательное усилие не является чем-то новым.Очень ранний паровой двигатель был разработан героем Александрии в 1-м веке нашей эры (на фото выше).

Предполагается, что даже более старые устройства коленчатого вала были созданы во времена династии Хань в Китае.

1. Современные двигатели более эффективны

Сжигание топлива, как и бензина, не особенно эффективно. Из всей потенциальной химической энергии в нем около , 14-30%, превращается в энергию, которая фактически движет автомобиль. Остальное теряется на холостом ходу, паразитных потерях, жаре и трении.

Современные двигатели прошли долгий путь, чтобы выделять как можно больше энергии из топлива. Например, технология прямого впрыска не позволяет предварительно смешивать топливо и воздух до достижения цилиндра, как старые двигатели. Скорее, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры. Это дает около 1% улучшения .

Турбокомпрессоры

используют выхлопные газы для питания турбины, которая выталкивает дополнительный воздух (то есть больше кислорода) в цилиндры для дальнейшего повышения эффективности до 8% .Изменение фаз газораспределения и деактивация цилиндров дополнительно повышают эффективность, позволяя двигателю использовать столько топлива, сколько ему действительно нужно.

2. Максимальная мощность

Как однажды сказал Джереми Кларксон: «В настоящее время все дело в MPG, а не в MPH» или, возможно, это был не он.

У

современных автомобилей лучшая топливная экономичность, они также намного мощнее.

Например, Chevrolet Malibu 1983 года имел 3,8-литровый V-6 двигатель мог извергать 110 лошадиных сил .Для сравнения, версия 2005 года имела 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 144 лошадиных сил. Не слишком потертый.

3. Размер это все, или это?

Этот привод, без каламбура, для повышения эффективности двигателей также со временем уменьшил свои размеры. Это не совпадение. Производители автомобилей узнали, что вам не нужно делать что-то большее, чтобы сделать его более мощным.

Все, что вам нужно сделать, это заставить объект работать умнее. Та же самая технология, которая сделала двигатели более эффективными, имела побочный эффект от их уменьшения.

Ford F-серии грузовиков являются отличным примером. F-150 имел две версии в 2011 году. 3,5-литровый V-6 двигатель, который генерирует 365 лошадиных сил и 5,0-литровый V-8 , который генерирует 360 лошадиных сил .

Хорошо, вы могли бы сказать, но разве не было 6,2-литрового V-8 , который давал 411 лошадиных сил р? Почему, да, но факт, что V-6 двигатель может почти конкурировать с большим V-8 по мощности, говорит о многом.

4. Долой старый

Современные двигатели также являются результатом постепенной замены механических частей на электронные. Это связано с тем, что электрические детали, как правило, менее подвержены износу, как механические.

Они также требуют менее частой настройки, как таковой. Такие детали, как насосы, все чаще заменяются электронными, а не их аналоговыми предками.

Карбюраторы

были заменены корпусами дросселей и электронными системами впрыска топлива.Распределители и крышки были заменены независимыми катушками зажигания, контролируемыми ЭБУ. Кроме того, датчики контролируют все, более или менее.

Вы также можете утверждать, что новые автомобили менее безопасны.

Последнее слово

Хотя на базовом уровне современные и старые автомобильные двигатели работают по одному и тому же принципу, современные двигатели претерпели много постепенных улучшений с течением времени. Основной движущей силой была борьба за эффективность, а не за власть. Хороший набор побочных эффектов привел к тому, что современные двигатели стали относительно более мощными и в целом меньше.Постоянно растущая зависимость от электронных систем управления и мониторинга постепенно заменяет аналоговые, в лучшую или в худшую сторону.

В целом современные автомобильные двигатели более эффективны, меньше, относительно мощнее, умнее и менее подвержены неизбежным механическим повреждениям. С другой стороны, ремонт и обслуживание теперь являются более высококвалифицированным и трудоемким делом. Если цена за повышение эффективности - это увеличение принятия сложности, только вы можете быть судьей.

Через: Team-BHP, HowStuffWorks

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.