В цилиндре двигателя автомобиля при сгорании топлива образуются газы температура которых 1000к
Тепловые двигатели необходимы для получения электроэнергии, для приведения в движение большинства транспортных машин. Данный видеоурок посвящен решению задач на расчет коэффициента полезного действия таких тепловых двигателей.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Тепловые двигатели. Коэффициент полезного действия теплового двигателя"
Данная тема посвящена решению задач на тепловые двигатели и коэффициент полезного действия тепловых двигателей.
Задача 1. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура холодильника вдвое меньше температуры нагревателя. Если, не меняя температуры нагревателя, температуру холодильника понизить второе, то во сколько раз увеличится КПД двигателя?
КПД идеального теплового двигателя определяется по формуле
Применим данную формулу к рассматриваемому тепловому двигателю для двух случаев
Тогда искомое соотношение
Ответ: КПД двигателя увеличится в 1,7 раза.
Задача 2. В цилиндре двигателя автомобиля при сгорании топлива образуются газы, температура которых 1000 К, температура отработанных газов 373 К. Определить путь, пройденный автомобилем, имеющим в баке 40 л топлива, удельная теплота сгорания которого 3,2 ∙ 10 10 Дж/м 3 . Сила сопротивления движению автомобиля 1,7 ∙ 10 3 Н. Двигатель считать идеальным.
КПД теплового двигателя
Полезная работа двигателя
Количество теплоты полученное двигателем
КПД идеального теплового двигателя
Ответ: автомобиль проехал 472 км.
Задача 3. В калориметр, содержащий 0,5 кг воды и 0,1 кг льда при температуре 273 К, поместили электрический нагреватель при такой же температуре. Общая теплоемкость калориметра и нагревателя 100 Дж/К. Сколько времени необходимо пропускать ток через нагреватель, чтобы вода в калориметре нагрелась до 373 К и 0,2 кг ее обратились в пар? Нагреватель потребляет мощность 500 Вт, а КПД — 90%.
Запишем формулу, по которой можно рассчитать коэффициент полезного действия рассматриваемой установки
Количество теплоты, выделяемое нагревателем
Количество теплоты для
нагревания калориметра и нагревателя:
Тогда КПД установки
Ответ: ток необходимо пропускать 27,6 мин.
Задача 4. Абсолютная температура нагревателя идеального теплового двигателя в 3 раза выше температуры холодильника. Если за один цикл двигатель поднимает поршень массой 5 кг на высоту 20 м и сжимает при этом пружину жесткостью 625 кН/м на 8 см, то какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл?
КПД идеального теплового двигателя
Полезная работа двигателя представляет собой сумму работы силы тяжести поршня, при его подъеме на заданную высоту, и работы силы упругости пружины при ее сжатии
Искомое количество теплоты
Ответ: рабочее тело за один цикл получает 4,5 кДж теплоты.
Задача 5. Кожух станкового пулемета наполнен 4 кг воды при температуре 0 о С. Скорость стрельбы 10 выстрелов в секунду. Заряд пороха в патроне 3,2 г. За какое время выкипит половина воды в кожухе при непрерывной стрельбе? Считать, что на нагревание ствола идет 30% теплоты, выделенной при сгорании топлива. Какова начальная скорость пули, если ее масса 9,6 г, а КПД пулемета 20%?
Тепловые двигатели необходимы для получения электроэнергии, для приведения в движение большинства транспортных машин. Данный видеоурок посвящен решению задач на расчет коэффициента полезного действия таких тепловых двигателей.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Тепловые двигатели. Коэффициент полезного действия теплового двигателя"
Данная тема посвящена решению задач на тепловые двигатели и коэффициент полезного действия тепловых двигателей.
Задача 1. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура холодильника вдвое меньше температуры нагревателя. Если, не меняя температуры нагревателя, температуру холодильника понизить второе, то во сколько раз увеличится КПД двигателя?
КПД идеального теплового двигателя определяется по формуле
Применим данную формулу к рассматриваемому тепловому двигателю для двух случаев
Тогда искомое соотношение
Ответ: КПД двигателя увеличится в 1,7 раза.
Задача 2. В цилиндре двигателя автомобиля при сгорании топлива образуются газы, температура которых 1000 К, температура отработанных газов 373 К. Определить путь, пройденный автомобилем, имеющим в баке 40 л топлива, удельная теплота сгорания которого 3,2 ∙ 10 10 Дж/м 3 . Сила сопротивления движению автомобиля 1,7 ∙ 10 3 Н. Двигатель считать идеальным.
КПД теплового двигателя
Полезная работа двигателя
Количество теплоты полученное двигателем
КПД идеального теплового двигателя
Ответ: автомобиль проехал 472 км.
Задача 3. В калориметр, содержащий 0,5 кг воды и 0,1 кг льда при температуре 273 К, поместили электрический нагреватель при такой же температуре. Общая теплоемкость калориметра и нагревателя 100 Дж/К. Сколько времени необходимо пропускать ток через нагреватель, чтобы вода в калориметре нагрелась до 373 К и 0,2 кг ее обратились в пар? Нагреватель потребляет мощность 500 Вт, а КПД — 90%.
Запишем формулу, по которой можно рассчитать коэффициент полезного действия рассматриваемой установки
Количество теплоты, выделяемое нагревателем
Количество теплоты для
нагревания калориметра и нагревателя:
Тогда КПД установки
Ответ: ток необходимо пропускать 27,6 мин.
Задача 4. Абсолютная температура нагревателя идеального теплового двигателя в 3 раза выше температуры холодильника. Если за один цикл двигатель поднимает поршень массой 5 кг на высоту 20 м и сжимает при этом пружину жесткостью 625 кН/м на 8 см, то какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл?
КПД идеального теплового двигателя
Полезная работа двигателя представляет собой сумму работы силы тяжести поршня, при его подъеме на заданную высоту, и работы силы упругости пружины при ее сжатии
Искомое количество теплоты
Ответ: рабочее тело за один цикл получает 4,5 кДж теплоты.
Задача 5. Кожух станкового пулемета наполнен 4 кг воды при температуре 0 о С. Скорость стрельбы 10 выстрелов в секунду. Заряд пороха в патроне 3,2 г. За какое время выкипит половина воды в кожухе при непрерывной стрельбе? Считать, что на нагревание ствола идет 30% теплоты, выделенной при сгорании топлива. Какова начальная скорость пули, если ее масса 9,6 г, а КПД пулемета 20%?
Температура поршня и цилиндра — важный параметр для эксплуатационной безопасности
и срока службы. Пиковые температуры выхлопного газа, даже если они действуют короткое
время, могут достигнуть больше 2,200°C. Температуры выхлопного газа варьируются между
600 к 850°C для дизельных двигателей, и 800 к 1050°C для бензиновых двигателей.
Температура свежей смеси (воздух или смесь) может быть боле 200°C
для турбированных двигателей. Интеркуллеры на впуске уменьшают температуру до 40-60°C,
что обеспечивает лучшее заполнение камеры сгорания, так же использование впрыска водо-метанола дает хорошие показатели на впуске, об этом писал в теме про в пуск.
Из-за теплоемкости, поршня и других частей в камере сгорания невозможно точно определить температурные колебания. Но все же можно утверждать, что есть небольшая амплитуда изменения температуры поршня хоть и в несколько градусов, в зависимости от такта, впуск это или рабочий ход. Днище поршня первым подвергается нагреву раскаленными газами и поглощает различное количество тепла,
в зависимости от такта, оборотов двигателя и нагрузки. Высокая температура в первую очередь отводится через поршневые кольца к стенкам цилиндра, и в меньшей степени, юбкой поршня.
Дальше разберем самые нагруженные температурные области поршня, следует отметить что они различны для разных типов поршней и зависят от их формы и материала из которого они изготовлены. Типичные температурные распределения для бензинового и
дизельного двигателя показаны на рисунках 1.1 и 1.2.
Температурное распределение в
поршне бензинового двигателя
Температурное распределение в
поршне дизельного двигателя
Температурные уровни и распределение в поршне по существу зависят от следующих
параметров:
- Тип двигателя (бензин/дизель)
- Число тактов (четырехтактный / двухтактник)
- Процесс сгорания (прямой впрыск/обычный впрыск)
- Режим двигателя (скорость, вращающий момент)
Прочность поршней, особенно из легких сплавов, очень зависит от температуры. Очень важно знать о высоко температурных зонах возникающих в процессе работы, возможном расширении металла в этих областях и сможет ли поршень выдерживать нагрузку в этих режимах, особенно при возникновении детонации. Хоть современные двигателе и оснащаются системами контроля детонации, но все же она уместна и может привести к серьезным последствиям . Высокие тепловые нагрузки вызывают быстрое старение метала или так называемая усталость. Чаще всего усталость металла наблюдается в соединении поршневого пальца и поршня, а также в канавке первого компрессионного кольца..
Чрезмерно высокая температура компрессионного кольца приводит к нагару масла в канавке, закоксованию и в следствии залеганию. Повышается нагрузка на остальные кольца и теряется герметичность камеры сгорания, через кольца прорываются отработанные газы нарушая смазку поршня, что приводит к увеличению силы трения и еще большему увеличению температуры поршня. в последствии его заклиниванию или задирам.
В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при работе образуются газы, температура которых 1000 К.
| 🎓 Заказ №: 21916 |
| ⟾ Тип работы: Задача |
| 📕 Предмет: Физика |
| ✅ Статус: Выполнен (Проверен преподавателем) |
| 🔥 Цена: 149 руб. |
👉 Как получить работу? Ответ: Напишите мне в whatsapp и я вышлю вам форму оплаты, после оплаты вышлю решение.
➕ Как снизить цену? Ответ: Соберите как можно больше задач, чем больше тем дешевле, например от 10 задач цена снижается до 50 руб.
➕ Вы можете помочь с разными работами? Ответ: Да! Если вы не нашли готовую работу, я смогу вам помочь в срок 1-3 дня, присылайте работы в whatsapp и я их изучу и помогу вам.
⚡ Условие + 37% решения:
В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при работе образуются газы, температура которых 1000 К. Температура отработанного газа 373 К. Двигатель расходует в час 36 кг топлива ( кг Дж q 6 4310 ). Какую максимальную полезную мощность может развивать этот двигатель?
Решение Термический к.п.д. двигателя можно определить по формуле: 1 1 2 T T T (1) где T1 – абсолютная температура нагревателя; T2 – абсолютная температура холодильника. С другой стороны можем записать: з п P P (2) Где Pп – полезная мощность; Pз – полная затраченная мощность, которая равна: t qm t Q Pз (3) Где Q – количество теплоты, которое выделится при сгорании топлива массой m за время t ; q – удельная теплота сгорания топлива. Подставим (3) в (2): qm P t t qm Pп п (4)
Готовые задачи по физике которые сегодня купили:
Образовательный сайт для студентов и школьников
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Температура в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания равна 1000
Главное меню
Судовые двигатели
Процесс передачи тепла от газов к охлаждающей жидкости в цилиндре двигателя разбивается на три этапа: теплоотдача от газов к стенке цилиндра; теплопередача через стенки цилиндра и теплоотдача от наружной поверхности стенок цилиндра к охлаждающей среде. Теплоотдача от газов к стенке цилиндра происходит главным образом путем соприкосновения. Радиационная составляющая теплообмена принимается равной около 5% . Однако некоторые исследования последних лет показывают, что лучистый теплообмен в цилиндре дизеля достигает 15% от всего передаваемого тепла. При установившемся тепловом потоке, и если принять стенку цилиндра плоской, согласно закону Ньютона, количество теплоты, переданное от газов к 1 м 2 поверхности стенки в течение часа, будет равно
где ? г — коэффициент теплоотдачи от газов к стенке путем соприкосновения в ккал1м 2 град·ч;
Т Г — температура газов в цилиндре;
Т 1 — температура внутренней поверхности стенки цилиндра (рис. 106).
Количество теплоты, передаваемое лучеиспусканием от газов к стенке, согласно закону Стефана-Больцмана, будет равно
Здесь Т п — температура во фронте пламени, которая, по опытным данным, выше температуры газов примерно на 25% .
Суммарное количество теплоты, передаваемое от газов к стенке,
Обычно, ввиду малого значения, величиной q л пренебрегают, а потому
Количество теплоты, передаваемое через стенку цилиндра, согласно закону Фубье,
исключим температуру наружной поверхности стенки цилиндра Т 2 , определим тепловую нагрузку цилиндра в зависимости от температуры внутренней поверхности стенки цилиндра Т 1 и температуры охлаждающей воды Т в :
Последнее уравнение показывает, что чем больше тепловая нагрузка цилиндра, чем выше температура охлаждающей воды T в , и чем больше толщина стенки цилиндра s’, тем выше будет температура внутренней поверхности стенки цилиндра.
Температурный перепад по толщине стенки цилиндра равен
Возникающие тепловые напряжения в стенках цилиндра пропорциональны температурному перепаду и их толщине.
Отсюда следует, что с увеличением тепловой нагрузки и толщины стенок цилиндра тепловые напряжения в стенках его возрастают.
Подставляя в формулу (173) значение допустимой температуры внутренней поверхности стенок цилиндра t 1 °С, получим значение максимально допустимой тепловой нагрузки цилиндра (при данных значениях t в , ? в , s’ и ? ):
Обозначим термическое сопротивление теплопередачи от внутренней поверхности стенок цилиндра к охлаждающей воде через
тогда уравнение тепловой нагрузки можно написать так:
Отсюда находится мгновенное значение температуры внутренней поверхности стенки цилиндра
Вследствие пульсирующего теплового потока в цилиндре двигателя температура внутренней поверхности стенок его колеблется. Опытные данные показывают, что эти колебания незначительны и ими можно пренебречь. Температура значительно изменяется вдоль поверхности цилиндра и поршня. На рис. 107 показаны типичные температурные кривые поршня без жидкостного охлаждения, а на рис. 108 — типичная кривая изменения температуры внутренней поверхности стенок цилиндра.
На рисунках также показаны значения температур поршня из алюминиевого сплава и втулки цилиндра на глубине 0,38 мм быстроходного двигателя п = 2 000 об/мин. ( D = 121 мм, S = 140 мм) при температуре охлаждающей воды 70° С и скорости ее потока в зарубашечном пространстве 0,152 м/сек. Рассмотрение температурных кривых показывает, что средняя температура направляющей .части поршня мало отличается от температуры внутренней поверхности стенки цилиндра, а следовательно, теплопередача от поршня через направляющую часть его является незначительной. Наибольшая разница температур имеет место между боковой поверхностью головки поршня (в районе верхних двух колец) и поверхностью втулки цилиндра, а отсюда можно сделать вывод, что наибольшее количество теплоты отводится от поршня через верхние поршневые кольца.
Как следует из формулы (161), тепловая нагрузка цилиндра возрастает пропорционально увеличению его диаметра:
В связи с этим конструкция головки поршня (особенно при больших диаметрах цилиндров) должна обеспечить наиболее равномерный отвод тепла и тем самым не допускать большого перепада температур в донышке поршня.
Увеличение тепловой нагрузки донышка поршня при наддуве мощных дизелей послужило причиной замены масляного охлаждения головки поршня водяным. Масляное охлаждение, вследствие малой теплоемкости масла, не всегда достигает требуемого снижения температуры поршня и поршневых колец.
Как видно из рис. 109, температурный перепад для чугунной втулки цилиндра допустим, но все же довольно высок. Особенно высоким является перепад температур в донышке поршня.
На рис. 110 показано распределение температур в поршне и во втулке цилиндра этого же дизеля (РД-76) с водяным охлаждением при р е =10 кГ/см 2 . Наличие ребер внутри головки поршня позволило уменьшить толщину днища поршня. Уменьшение толщины днища поршня и применение водяного охлаждения позволили снизить температурный перепад в поршне, несмотря на повышенное значение среднего эффективного давления (р е = 10 кГ(см 2 ).
Среднее значение температуры внутренней поверхности стенки цилиндра (T 1 ) ср в соответствии с формулой (177) будет равно
где значения (? г Т г ) ср и (? г ) ср определяются путем планиметрирования площади под кривыми ? г = f (?) и ? г Т г = f(?) (? — угол поворота вала двигателя).
Мгновенное значение температуры газов Т г определяется из уравнения состояния
где значения р и V в зависимости от угла ? определяются по индикаторной диаграмме двигателя;
G — вес свежего заряда цилиндра с учетом остаточных газов.
Средняя результирующая температура газов по теплопередаче определяется из условия равенства передачи тепла стенке при пульсирующем потоке тепла за один цикл и в предположении стационарного потока:
Коэффициент теплопередачи от наружной поверхности втулки рабочего цилиндра к охлаждающей воде
⚡ Условие + 37% решения:
В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при работе образуются газы, температура которых 1000 К. Температура отработанного газа 373 К. Двигатель расходует в час 36 кг топлива ( кг Дж q 6 4310 ). Какую максимальную полезную мощность может развивать этот двигатель?
Решение Термический к.п.д. двигателя можно определить по формуле: 1 1 2 T T T (1) где T1 – абсолютная температура нагревателя; T2 – абсолютная температура холодильника. С другой стороны можем записать: з п P P (2) Где Pп – полезная мощность; Pз – полная затраченная мощность, которая равна: t qm t Q Pз (3) Где Q – количество теплоты, которое выделится при сгорании топлива массой m за время t ; q – удельная теплота сгорания топлива. Подставим (3) в (2): qm P t t qm Pп п (4)
Готовые задачи по физике которые сегодня купили:
Образовательный сайт для студентов и школьников
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Тепловые двигатели необходимы для получения электроэнергии, для приведения в движение большинства транспортных машин. Данный видеоурок посвящен решению задач на расчет коэффициента полезного действия таких тепловых двигателей.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Тепловые двигатели. Коэффициент полезного действия теплового двигателя"
Данная тема посвящена решению задач на тепловые двигатели и коэффициент полезного действия тепловых двигателей.
Задача 1. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура холодильника вдвое меньше температуры нагревателя. Если, не меняя температуры нагревателя, температуру холодильника понизить второе, то во сколько раз увеличится КПД двигателя?
КПД идеального теплового двигателя определяется по формуле
Применим данную формулу к рассматриваемому тепловому двигателю для двух случаев
Тогда искомое соотношение
Ответ: КПД двигателя увеличится в 1,7 раза.
Задача 2. В цилиндре двигателя автомобиля при сгорании топлива образуются газы, температура которых 1000 К, температура отработанных газов 373 К. Определить путь, пройденный автомобилем, имеющим в баке 40 л топлива, удельная теплота сгорания которого 3,2 ∙ 10 10 Дж/м 3 . Сила сопротивления движению автомобиля 1,7 ∙ 10 3 Н. Двигатель считать идеальным.
КПД теплового двигателя
Полезная работа двигателя
Количество теплоты полученное двигателем
КПД идеального теплового двигателя
Ответ: автомобиль проехал 472 км.
Задача 3. В калориметр, содержащий 0,5 кг воды и 0,1 кг льда при температуре 273 К, поместили электрический нагреватель при такой же температуре. Общая теплоемкость калориметра и нагревателя 100 Дж/К. Сколько времени необходимо пропускать ток через нагреватель, чтобы вода в калориметре нагрелась до 373 К и 0,2 кг ее обратились в пар? Нагреватель потребляет мощность 500 Вт, а КПД — 90%.
Запишем формулу, по которой можно рассчитать коэффициент полезного действия рассматриваемой установки
Количество теплоты, выделяемое нагревателем
Количество теплоты для
нагревания калориметра и нагревателя:
Тогда КПД установки
Ответ: ток необходимо пропускать 27,6 мин.
Задача 4. Абсолютная температура нагревателя идеального теплового двигателя в 3 раза выше температуры холодильника. Если за один цикл двигатель поднимает поршень массой 5 кг на высоту 20 м и сжимает при этом пружину жесткостью 625 кН/м на 8 см, то какое количество теплоты получает рабочее тело от нагревателя за один цикл?
КПД идеального теплового двигателя
Полезная работа двигателя представляет собой сумму работы силы тяжести поршня, при его подъеме на заданную высоту, и работы силы упругости пружины при ее сжатии
Искомое количество теплоты
Ответ: рабочее тело за один цикл получает 4,5 кДж теплоты.
Задача 5. Кожух станкового пулемета наполнен 4 кг воды при температуре 0 о С. Скорость стрельбы 10 выстрелов в секунду. Заряд пороха в патроне 3,2 г. За какое время выкипит половина воды в кожухе при непрерывной стрельбе? Считать, что на нагревание ствола идет 30% теплоты, выделенной при сгорании топлива. Какова начальная скорость пули, если ее масса 9,6 г, а КПД пулемета 20%?
Читайте также: