Как найти расход топлива физика

Условие задачи:

Определите расход бензина автомобилем на 1 км пути при скорости 72 км/ч. Мощность двигателя автомобиля 20 кВт, КПД равен 25%.

Задача №5.1.19 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

(S=1) км, (upsilon=72) км/ч, (N=20) кВт, (eta=25%), (V-?)

Решение задачи:

Согласно определению коэффициент полезного действия (КПД) – это отношение полезной работы автомобиля к затраченной работе.

[eta  = frac{{{A_п}}}{{{A_з}}};;;;(1)]

Полезную работу (A_п) можно определить через его мощность (N) и время работы (t). Последнее можно найти как отношение пройденного пути (S) к скорости движения (upsilon), поэтому:

[{A_п} = Nt = frac{{NS}}{upsilon };;;;(2)]

Затраченная работа (A_з) равна количеству теплоты (Q), выделившейся при сгорании бензина в двигателе. Последнюю найдем как произведение удельной теплоты сгорания (q) на массу бензина (m).

[{A_з} = qm]

Массу бензина представим как произведение плотности бензина (rho) на объем (V).

[{A_з} = qrho V;;;;(3)]

Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1), тогда:

[eta  = frac{{NS}}{{upsilon qrho V}}]

Выразим искомый объем бензина (V):

[V = frac{{NS}}{{eta upsilon qrho }}]

Плотность бензина (rho) равна 700 кг/м³, а удельная теплота сгорания (q) – 46 МДж/кг. Переведем скорость из км/ч в м/с, а КПД из процентов в доли единицы:

[72;км/ч = frac{{72 cdot 1000}}{{1 cdot 3600}};м/с = 20;м/с]

[25%  = 0,25]

Подставим значения величин в последнюю формулу, чтобы посчитать численный ответ.

[V = frac{{20 cdot {{10}^3} cdot 1000}}{{0,25 cdot 20 cdot 46 cdot {{10}^6} cdot 700}} = 124,2 cdot {10^{ – 6}};м^3 = 124,2;см^3]

Ответ: 124,2 см³.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

5.1.18 Мощность, развиваемая двигателем самолета на скорости 900 км/ч, равна 3 МВт. При этом
5.1.20 Горячее тело, температура которого 70 C, приведено в соприкосновение с холодным телом
5.1.21 Для экономии энергии стальной бак массой 4 кг заменили стальной сеткой массой 1,5 кг

S = 1 км = 1000 м.

V = 60 км/ч = 16,7 м/с.

N = 17 кВт = 17000 Вт.

q = 4,6 * 10⁷ Дж/кг.

КПД = 30 %.

m — ?

КПД = А * 100 % / Q — определение для коэффициента полезного действия двигателя автомобиля.

А = N * t.

Время движения автомобиля выразим формулой: t = S / V.

A = N * S / V.

Q = q * m — теплота при сгорании бензина …

КПД = N * S * 100 % / V * q * m.

m = N * S * 100 % / V * q * КПД.

m = 17000 Вт * 1000 м * 100 % / 16,7 м/с * 4,6 * 10⁷ Дж/кг * 30 % = 0,073 кг.

Ответ: при движении автомобиль расходует бензина m = 0,073 кг.

Выясните по справочникам, сколько топлива расходуют в час современные автомобили, и по этим данным определите мощность их двигателей. Сделайте доклад в классе.

Расход топлива автомобиля, а если сказать точнее, удельный расход топлива автомобиля, это количество израсходованного автомобилем топлива. Как правило, он приводится к пройденному расстоянию, но для специальной техники на автомобильной базе он может определяться как часовой расход топлива. В настоящее время расход топлива автомобиля является одной из важнейших характеристик автомобиля и его двигателя. Вот о том, из каких показателей складывается расход топлива автомобиля, мы и поговорим в этой статье.

Определение расхода топлива автомобиля

Официальные данные для стандартного рас­хода топлива получены в ходе динамометриче­ских испытаний, проводимых на специальных стендах для определения количества выбросов, на которых выполняются предписанные нор­мами испытательные циклы (например, MNEDC для Европы, FTP 75 и Highway для США и JC08 для Японии). Отработавшие газы собираются в специальные мешки для сбора образцов, и затем, для определения расхода топлива, опреде­ляется содержание в них таких составляющих, как НС, СО и СО₂ (см. «Техника измерения со­держания выбросов в отработавших газах»). Содержание СО₂ в отработавших газах пропор­ционально расходу топлива.

Для Европы действительны следующие спра­вочные значения:

Дизельное топливо: 1l/100 км ≈26,5 г СO₂/км.

Бензин (Евро-4): 1l/100 км ≈ 24,0 г СO₂/км.

Бензин (Евро-5): 1l/100 км ≈ 23,4 г СO₂/км.

Переход со стандарта Евро-4 на Евро-5 связан с добавлением к бензину 5 % этилового спирта.

Масса автомобилей моделируются на испы­тательных стендах, как контрольная масса, которая, в зависимости от страны и собственной массы автомобиля, распределяется по категориям с инкрементами 55-120 кг. При отнесении автомобиля к тому или иному классу массы имеется в виду масса автомо­биля в снаряженном состоянии (включая все эксплуатационные жидкости и заполненный на 90 % топливный бак), а также дополни­тельные 100 кг в качестве эквивалента массы водителя и багажа. Разница в расходе то­плива между двумя соседними классами массы, в зависимости от типа автомобиля, составляет от 0,15 до 0,25 л/ 100 км.

Единицы расхода топлива автомобиля

Стандартный расход топлива автомобиля, в зависимости от страны и цикла испытаний, выражается в различных единицах. Например, в Европе этот параметр выражается в граммах СО₂/км или в литрах на 100 км, в США — в mpg (милях на галлон), а в Японии — в км/л.

Примеры перевода:

30 mpg → 235,215/30 → 7,8 л/100 км,

22,2 км/л → 100/22,2 → 4,5 л/100 км.

Сопротивление движению автомобиля

Если пренебречь влиянием, которое оказы­вает на расход топлива стиль вождения (кото­рое может достигать 30 %), можно выделить три группы факторов, оказывающих влияние на расход топлива (см. рис. «Влияние конструкции автомобиля на расход топлива» ):

• Двигатель (включая ременные передачи и принадлежности);
• Внутреннее сопротивление движению со стороны кинематической цепи привода (например, трансмиссии и дифференциа­лов);
• Внешнее сопротивление движению.

Внешнее сопротивление движению автомобиля

Внешнее сопротивление движению опреде­ляет минимальную энергию автомобиля, тре­буемую при том или ином режиме движения. Внешнее сопротивление движению автомо­биля может быть уменьшено путем снижения массы автомобиля, улучшения его аэродина­мики и внедрения мер по уменьшению сопро­тивления качению. В среднем уменьшение на 10 % массы автомобиля, аэродинамического сопротивления и сопротивления качению при­водит к снижению расхода топлива примерно на 6,3 и 2 %, соответственно.

Формула, приведенная на рис. «Влияние конструкции автомобиля на расход топлива», проводит различие между сопротивлением разгону и сопротивлением замедлению. Она ясно по­казывает, что расход топлива на единицу расстояния возрастает, прежде всего, при ча­стом использовании тормозов и отсутствии системы отсечки подачи топлива, даже при наличии гибридной системы, используемой для рекуперации некоторой части энергии торможения.

Внутреннее сопротивление движению автомобиля

Внутреннее сопротивление движению автомобиля вклю­чает потери в кинематической цепи привода, от коленчатого вала до колес. На рис. «Диаграмм расхода топлива двигателя» суммы внутреннего и внешнего сопротивле­ний движению представлены кривыми с и d, где автомобиль А демонстрирует значи­тельно более низкое сопротивление движе­нию, чем автомобиль В.

Так же как потери мощности в цепи при­вода, на расход топлива оказывает влияние общее передаточное отношение. Оно вы­числяется как произведение передаточных отношений трансмиссии и дифференциала. Выбор общего передаточного отношения определяет различные рабочие точки на диа­грамме расхода топлива для данной скорости движения. Более «длинное» передаточное отношение, т.е. меньшее общее передаточ­ное отношение в общем случае сдвигает ра­бочую точку в область более низкого расхода топлива. В то же время следует отметить, что это приводит к ухудшению характеристик разгона автомобиля и характеристики NVH («Шум — Вибрация — Резкость»), оказываю­щего влияние на уровень комфорта водителя. Отсюда следует, что разумный выбор передаточного отношения возможен только в определенных пределах.

Самым распространенным способом представления диаграмм расхода топлива является «график», на котором среднее эф­фективное давление и, как семейство пара­метров, линии постоянного удельного рас­хода топлива автомобиля (расход топлива, отнесенный к выходной мощности, в г/кВт⋅ч), строятся в зависимости от величины оборотов дви­гателя (см. рис. «Диаграмм расхода топлива автомобиля» ). Это дает возможность сравнить эффективность двигателей различ­ных размеров и типов.

Другим способом представления является установление как семейства параметров, рас­хода топлива или массового расхода (напри­мер, в кг/ч). Эта форма представления осо­бенно удобна в качестве входной переменной для программ автоматизированного констру­ирования (САЕ), которые могут быть использованы для моделирования расхода топлива (исходя из количества выбросов СO₂).

В обоих представлениях в качестве до­полнительной информации вводятся кривая крутящего момента при полной нагрузке, в качестве верхней ограничительной линии, обороты холостого хода и предельно допустимые обороты, как ограничивающие ча­стоты вращения, а также линии постоянной мощности (гиперболы мощности в соответ­ствии с равенством Р ∼ р_me ⋅ n).

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Найди верный ответ на вопрос ✅ «Как найти расход топлива на 100 км, если знаешь скорость м/секунду и расход л/секунду? …» по предмету 📙 Физика, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.

Искать другие ответы