2020-01-14
112
 |
Да
Решение задачи с графическим пояснением
Задача. Найти КПД двигателя, который развивает мощность 110кВт и расходует в час 28 кг топлива. Показать графически, как будет изменяться КПД, если расход топлива будет уменьшаться до 20 кг топлива в час с шагом 0,5 кг.
; 
; 
.
Решение. КПД двигателя
(4.1)
Здесь 
- количество теплоты (полезная энергия), идущее на изменение внутренней энергии газа, которое выделено при сгорании топлива. Вследствие этого изменения внутренней энергии совершается механическая работа; 
- полное количество теплоты, выделенное при сгорании топлива массой 
, где 
- удельная теплота сгорания топлива. Подставляя выражения для 
и 
в уравнение (4.1) получаем окончательно:
(4.2)
Для непосредственного решения данной задачи необходимо определить вид топлива, и тем самым удельную теплоту сгорания топлива 
. В качестве топлива можно выбрать, например, бензин, удельная теплота сгорания которого равна 
[3], тогда значения КПД двигателя согласно формуле (4.2) будет следующее 
(см. приложение А).
Для того чтобы показать графически, как будет изменяться КПД, если расход топлива будет уменьшаться до 20 кг топлива в час с шагом 0,5кг необходимо формулу (4.2) представить КПД 
как функцию от массы 
(5.1)
График данной зависимости, который представлен на рисунке 1 (см. приложение Б), будет представлять собой возрастающую функцию, т.е. при уменьшении массы топлива КПД будет увеличиваться. В самом деле, как много бы мы не сожгли топлива, большая часть затраченной теплоты будет расходоваться не на изменение внутренней энергии, а на нагревание окружающей среды. Так, например, КПД паровозов не превышал 9%, а КПД первого четырехтактного двигателя внутреннего сгорания достигал 22% [4]. И наоборот, когда мы уменьшаем общую массу топлива, КПД соответственно возрастает.
