Формула работы двигателя: Физика (7 класс)/Работа и мощность. Энергия — Викиверситет

Содержание

Физика (7 класс)/Работа и мощность. Энергия — Викиверситет

Механическая работа. Единицы работы.

В обыденной жизни под понятием «работа» мы понимаем всё.

В физике понятие работа несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа.

Рассмотрим примеры механической работы.

Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. При выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу — перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.

Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения.

Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается.

Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется.

Нетрудно понять, что чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.

Поэтому, условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по этому направлению этой силы:

работа = сила × путь

или

A = Fs,

где А — работа, F — сила и s — пройденный путь.

За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м.

Единица работы — джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом,

1 Дж = 1Н · м.

Используется также

килоджоули (кДж) .

1 кДж = 1000 Дж.

Формула А = Fs применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.

Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.

A = -Fs.

Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа равна нулю:

A = 0.

В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом — работа.

Пример. Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м. Плотность гранита 2500 кг/м3.

Запишем условие задачи, и решим ее.

Дано:

V = 0,5 м

3

ρ = 2500 кг/м3

h = 20 м


Решение:

A = Fs,

где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т. е. F = Fтяж. А силу тяжести можно определить по массе плиты: Fтяж = gm. Массу плиты вычислим, зная ее объем и плотность гранита: m = ρV; s = h, т. е. путь равен высоте подъема.

Итак, m = 2500 кг/м3 · 0,5 м3 = 1250 кг.

F = 9,8 Н/кг · 1250 кг ≈ 12 250 Н.

A = 12 250 Н · 20 м = 245 000 Дж = 245 кДж.

А — ?


Ответ: А =245 кДж.

Рычаги.Мощность.Энергия

На совершение одной и той же работы различным двигателям требуется разное время. Например, подъемный кран на стройке за несколько минут поднимает на верхний этаж здания сотни кирпичей. Если бы эти кирпичи перетаскивал рабочий, то ему для этого потребовалось бы несколько часов. Другой пример. Гектар земли лошадь может вспахать за 10-12 ч, трактор же с многолемешным плугом (

лемех — часть плуга, подрезающая пласт земли снизу и передающая его на отвал; многолемешный — много лемехов), эту работу выполнит на 40-50 мин.

Ясно, что подъемный кран ту же работу совершает быстрее, чем рабочий, а трактор — быстрее чем лошадь. Быстроту выполнения работы характеризуют особой величиной, называемой мощностью.

Мощность равна отношению работы ко времени, за которое она была совершена.

Чтобы вычислить мощность, надо работу разделить на время, в течение которого совершена эта работа. мощность = работа/время.

или

N = A/t,

где N — мощность, A — работа, t — время выполненной работы.

Мощность — величина постоянная, когда за каждую секунду совершается одинаковая работа, в других случаях отношение A/t определяет среднюю мощность:

Nср = A/t . За единицу мощности приняли такую мощность, при которой в 1 с совершается работа в Дж.

Эта единица называется ваттом (

Вт) в честь еще одного английского ученого Уатта.

Итак,

1 ватт = 1 джоуль/ 1 секунда, или 1 Вт = 1 Дж/с .

Ватт (джоуль в секунду) — Вт ( 1 Дж/с).

В технике широко используется более крупные единицы мощности — киловатт (кВт), мегаватт (МВт) .

1 МВт = 1 000 000 Вт

1 кВт = 1000 Вт

1 мВт = 0,001 Вт

1 Вт = 0,000001 МВт

1 Вт = 0,001 кВт

1 Вт = 1000 мВт

Пример. Найти мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м, а расход ее — 120 м3 в минуту.

Запишем условие задачи и решим ее.


Дано:

h = 25 м

V = 120 м3

ρ = 1000 кг/м3

t = 60 c

g = 9,8 м/с2


Решение:

Масса падающей воды: m = ρV,

m = 1000 кг/м3 · 120 м3 = 120 000 кг (12 · 104 кг).

Сила тяжести, действующая на воду:

F = gm,

F = 9.8 м/с2 · 120 000 кг ≈ 1 200 000 Н (12 · 105 Н)

Работа, совершаемая потоком в минуту:

A = Fh,

А — 1 200 000 Н · 25 м = 30 000 000 Дж (3 · 107 Дж).

Мощность потока: N = A/t,

N = 30 000 000 Дж / 60 с = 500 000 Вт = 0,5 МВт.

N — ?


Ответ: N = 0.5 МВт.

Различные двигатели имеют мощности от сотых и десятых долей киловатта (двигатель электрической бритвы, швейной машины) до сотен тысяч киловатт (водяные и паровые турбины).

Таблица 5.

Мощность некоторых двигателей, кВт.

Вид транспортного средстваМощность двигателяВид транспортного средстваМощность двигателя
Автомобиль «Волга — 3102»70Ракета-носитель космического корабля
Самолет Ан-2740
Дизель тепловоза ТЭ10Л2200«Восток»15 000 000
Вертолет Ми — 82×1100«Энергия»125 000 000

На каждом двигателе имеется табличка (паспорт двигателя), на которой указаны некоторые данные о двигателе, в том числе и его мощность.

Мощность человека при нормальный условиях работы в среднем равна 70-80 Вт. Совершая прыжки, взбегая по лестнице, человек может развивать мощность до 730 Вт, а в отдельных случаях и еще бóльшую.

Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течение какого-нибудь промежутка времени.

Из формулы N = A/t следует, что

A = Nt.

Чтобы вычислить работу, необходимо мощность умножить на время, в течение которого совершалась эта работа.

Пример. Двигатель комнатного вентилятора имеет мощность 35 Вт. Какую работу он совершает за 10 мин?

Запишем условие задачи и решим ее.

Дано:

N = 35 Вт

t = 10 мин

A = ?

Си 600 с.

Решение:

A = Nt,

A = 35 Вт * 600с = 21 000 Вт* с = 21 000 Дж = 21 кДж.

Ответ A = 21 кДж.

Простые механизмы.

С незапамятных времен человек использует для совершения механической работы различные приспособления.

Каждому известно, что тяжелый предмет (камень, шкаф, станок), который невозможно сдвинуть руками, можно сдвинуть с помощью достаточно длинной палки — рычага.

На данный момент считается, что с помощью рычагов три тысячи лет назад при строительстве пирамид в Древнем Египте передвигали и поднимали на большую высоту тяжелые каменные плиты.

Во многих случаях, вместо того, чтобы поднимать тяжелый груз на некоторую высоту, его можно вкатывать или втаскивать на ту же высоту по наклонной плоскости или поднимать с помощью блоков.

Приспособления, служащие для преобразования силы, называются механизмами.

К простым механизмам относятся: рычаги и его разновидности —

блок, ворот; наклонная плоскость и ее разновидности — клин, винт. В большинстве случаев простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, т. е. увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.

Простые механизмы имеются и в бытовых, и во всех сложных заводских и фабричных машинах, которые режут, скручивают и штампуют большие листы стали или вытягивают тончайшие нити, из которых делаются потом ткани. Эти же механизмы можно обнаружить и в современных сложных автоматах, печатных и счетных машинах.

Рычаг. Равновесие сил на рычаге.

Рассмотрим самый простой и распространенный механизм — рычаг.

Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

На рисунках показано, как рабочий для поднятия груза в качестве рычага, использует лом. В первом случае рабочий с силой F нажимает на конец лома B, во втором — приподнимает конец B.

Рабочему нужно преодолеть вес груза

P — силу, направленную вертикально вниз. Он поворачивает для этого лом вокруг оси, проходящей через единственную неподвижную точку лома — точку его опоры О. Сила F, с которой рабочий действует на рычаг, меньше силы P, таким образом, рабочий получает выигрыш в силе. При помощи рычага можно поднять такой тяжелый груз, который своими силами поднять нельзя.

На рисунке изображен рычаг, ось вращения которого О (точка опоры) расположена между точками приложения сил А и В. На другом рисунке показана схема этого рычага. Обе силы F1 и F2, действующие на рычаг, направлены в одну сторону.

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.

Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы. На рисунке показано, что

ОА — плечо силы F1; ОВ — плечо силы F2 . Силы, действующие на рычаг могут повернуть его вокруг оси в двух направлениях: по ходу или против хода часовой стрелки. Так, сила F1 вращает рычаг по ходу часовой стрелки, а сила F2 вращает его против часовой стрелки.

Условие, при котором рычаг находится в равновесии под действием приложенных к нему сил, можно установить на опыте. При этом надо помнить, что результат действия силы, зависит не только от ее числового значения (модуля), но и от того, в какой точке она приложена к телу, или как направлена.

К рычагу (см рис.) по обе стороны от точки опоры подвешиваются различные грузы так, что каждый раз рычаг оставался в равновесии. Действующие на рычаг силы, равны весам этих грузов. Для каждого случая измеряются модули сил и их плечи. Из опыта изображенного на рисунке 154, видно, что сила 2 Н уравновешивает силу 4 Н. При этом, как видно из рисунка, плечо меньшей силы в 2 раза больше плеча большей силой.

На основании таких опытов было установлено условие (правило) равновесия рычага.

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

Это правило можно записать в виде формулы:

F1/F2 = l2/l1,

где F1 и F2— силы, действующие на рычаг, l1 и l2, — плечи этих сил (см. рис.).

Правило равновесия рычага было установлено Архимедом около 287 — 212 гг. до н. э. (но ведь в прошлом параграфе говорилось, что рычаги использовались египтянами? Или тут важную роль играет слово «установлено»?)

Из этого правила следует, что меньшей силой можно уравновесить при помощи рычага бóльшую силу. Пусть одно плечо рычага в 3 раза больше другого (см рис.). Тогда, прикладывая в точке В силу, например, в 400 Н, можно поднять камень весом 1200 Н. Что0бы поднять еще более тяжелый груз, нужно увеличить длину плеча рычага, на которое действует рабочий.

Пример. С помощью рычага рабочий поднимает плиту массой 240 кг (см рис. 149). Какую силу прикладывает он к большему плечу рычага, равному 2,4 м, если меньшее плечо равно 0,6 м?

Запишем условие задачи, и решим ее.


Дано:

m = 240 кг

g =9,8 Н/кг

l1 = 2,4 м

l2 =0,6 м

Решение:

По правилу равновесия рычага F1/F2 = l2/l1, откуда F1 = F2 l2/l1, где F2 = Р — вес камня. Вес камня asd = gm, F = 9,8 Н · 240 кг ≈ 2400 Н

Тогда, F1 = 2400 Н · 0,6/2,4 = 600 Н.

F — ?

Ответ : F1 = 600 Н.

В нашем примере рабочий преодолевает силу 2400 Н, прикладывая к рычагу силу 600 Н. Но при этом плечо, на которое действует рабочий, в 4 раза длиннее того, на которое действует вес камня (l1 : l2 = 2,4 м : 0,6 м = 4).

Применяя правило рычага, можно меньшей силой уравновесить бóльшую силу. При этом плечо меньшей силы должно быть длиннее плеча большей силы.

Момент силы.

Вам уже известно правило равновесия рычага:

F1 / F2 = l2 / l1,

Пользуясь свойством пропорции (произведение ее крайних членов, равно произведению ее средних членов), запишем его в таком виде:

F1l1 = F2l2 .

В левой части равенства стоит произведение силы F1 на ее плечо l1, а в правой — произведение силы F2 на ее плечо l2 .

Произведение модуля силы, вращающей тело, на ее плечо называется моментом силы; он обозначается буквой М. Значит,

M = Fl.

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.

Это правило, называемое правилом моментов, можно записать в виде формулы:

М1 = М2

Действительно, в рассмотренном нами опыте, (§ 56) действующие силы были равны 2 Н и 4 Н, их плечи соответственно составляли 4 и 2 давления рычага, т. е. моменты этих сил одинаковы при равновесии рычага.

Момент силы, как и всякая физическая величина, может быть измерена. За единицу момента силы принимается момент силы в 1 Н, плечо которой ровно 1 м.

Эта единица называется ньютон-метр (Н · м).

Момент силы характеризует действие силы, и показывает, что оно зависит одновременно и от модуля силы, и от ее плеча. Действительно, мы уже знаем, например, что действие силы на дверь зависит и от модуля силы, и от того, где приложена сила. Дверь тем легче повернуть, чем дальше от оси вращения приложена действующая на нее сила. Гайку, лучше отвернуть длинным гаечным ключом, чем коротким. Ведро тем легче поднять из колодца, чем длиннее ручка вóрота, и т. д.

Рычаги в технике, быту и природе.

Правило рычага (или правило моментов) лежит в основе действия различного рода инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или в пути.

Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы — это рычаг (рис), ось вращения которого, происходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы. Противодействующей силой F2 — сила сопротивления такого материала, который режут ножницами. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Конторские ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки. Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии. Ножницы для резки листового металла (рис.) имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянии режущей части и оси вращения в кусачках (рис.), предназначенных для перекусывания проволоки.

Рычаги различного вида имеются у многих машин. Ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пианино — все это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.

Примеры применения рычагов — это рукоятки тисков и верстаков, рычаг сверлильного станка и т. д.

На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рис.). Учебные весы, изображенные на рисунке 48 (с. 42), действуют как равноплечий рычаг. В десятичных весах плечо, к которому подвешена чашка с гирями, в 10 раз длиннее плеча, несущего груз. Это значительно упрощает взвешивание больших грузов. Взвешивая груз на десятичных весах, следует умножить массу гирь на 10.

Устройство весов для взвешивания грузовых вагонов автомобилей также основано на правиле рычага.

Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, руки, ноги, челюсти. Много рычагов можно найти в теле насекомых (прочитав книгу про насекомых и строение их тела), птиц, в строении растений.

Применение закона равновесия рычага к блоку.

Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускается веревка, трос или цепь.

Неподвижным блоком называется такой блок, ось которого закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается (рис).

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса (рис): ОА = ОВ = r. Такой блок не дает выигрыша в силе. (F1 = F2), но позволяет менять направление действие силы. Подвижный блок — это блок. ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рис.). На рисунке показан соответствующий ему рычаг: О — точка опоры рычага, ОА — плечо силы Р и ОВ — плечо силы F. Так как плечо ОВ в 2 раза больше плеча ОА, то сила F в 2 раза меньше силы Р:

F = P/2 .

Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Это можно доказать и пользуясь понятие

КПД теплового двигателя. КПД теплового двигателя

Работу многих видов машин характеризует такой важный показатель, как КПД теплового двигателя. Инженеры с каждым годом стремятся создавать более совершенную технику, которая при меньших затратах топлива давала бы максимальный результат от его использования.

Устройство теплового двигателя

Прежде чем разбираться в том, что такое КПД (коэффициент полезного действия), необходимо понять, как же работает этот механизм. Без знания принципов его действия нельзя выяснить сущность этого показателя. Тепловым двигателем называют устройство, которое совершает работу благодаря использованию внутренней энергии. Любая тепловая машина, превращающая тепловую энергию в механическую, использует тепловое расширение веществ при повышении температуры. В твердотельных двигателях возможно не только изменение объема вещества, но и формы тела. Действие такого двигателя подчинено законам термодинамики.

Принцип функционирования

Для того чтобы понять, как же работает тепловой двигатель, необходимо рассмотреть основы его конструкции. Для функционирования прибора необходимы два тела: горячее (нагреватель) и холодное (холодильник, охладитель). Принцип действия тепловых двигателей (КПД тепловых двигателей) зависит от их вида. Зачастую холодильником выступает конденсатор пара, а нагревателем — любой вид топлива, сгорающий в топке. КПД идеального теплового двигателя находится по такой формуле:

КПД = (Тнагрев. — Тхолод.)/ Тнагрев. х 100%.

При этом КПД реального двигателя никогда не сможет превысить значения, полученного согласно этой формуле. Также этот показатель никогда не превысит вышеупомянутого значения. Чтобы повысить КПД, чаще всего увеличивают температуру нагревателя и уменьшают температуру холодильника. Оба эти процесса будут ограничены реальными условиями работы оборудования.

КПД теплового двигателя (формула)

При функционировании теплового двигателя совершается работа, по мере которой газ начинает терять энергию и охлаждается до некой температуры. Последняя, как правило, на несколько градусов выше окружающей атмосферы. Это температура холодильника. Такое специальное устройство предназначено для охлаждения с последующей конденсацией отработанного пара. Там, где имеются конденсаторы, температура холодильника иногда ниже температуры окружающей среды.

В тепловом двигателе тело при нагревании и расширении не способно отдать всю свою внутреннюю энергию для совершения работы. Какая-то часть теплоты будет передана холодильнику вместе с выхлопными газами или паром. Эта часть тепловой внутренней энергии неизбежно теряется. Рабочее тело при сгорании топлива получает от нагревателя определенное количество теплоты Q1. При этом оно еще совершает работу A, в ходе которой передает холодильнику часть тепловой энергии: Q2<Q1.

КПД характеризует эффективность двигателя в сфере преобразования и передачи энергии. Этот показатель часто измеряется в процентах. Формула КПД:

η*A/Qx100 %, где Q — затраченная энергия, А — полезная работа.

Исходя из закона сохранения энергии, можно сделать вывод, что КПД будет всегда меньше единицы. Другими словами, полезной работы никогда не будет больше, чем на нее затрачено энергии.

КПД двигателя — это отношение полезной работы к энергии, сообщенной нагревателем. Его можно представить в виде такой формулы:

η = (Q1-Q2)/ Q1, где Q1 — теплота, полученная от нагревателя, а Q2 — отданная холодильнику.

Работа теплового двигателя

Работа, совершаемая тепловым двигателем, рассчитывается по такой формуле:

A = |QH| — |QX|, где А — работа, QH — количество теплоты, получаемое от нагревателя, QX — количество теплоты, отдаваемое охладителю.

КПД теплового двигателя (формула):

|QH| — |QX|)/|QH| = 1 — |QX|/|QH|

Он равняется отношению работы, которую совершает двигатель, к количеству полученной теплоты. Часть тепловой энергии при этой передаче теряется.

Двигатель Карно

Максимальное КПД теплового двигателя отмечается у прибора Карно. Это обусловлено тем, что в указанной системе он зависит только лишь от абсолютной температуры нагревателя (Тн) и охладителя (Тх). КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, определяется по следующей формуле:

(Тн — Тх)/ Тн = — Тх — Тн.

Законы термодинамики позволили высчитать максимальный КПД, который возможен. Впервые этот показатель вычислил французский ученый и инженер Сади Карно. Он придумал тепловую машину, которая функционировала на идеальном газу. Она работает по циклу из 2 изотерм и 2 адиабат. Принцип ее работы довольно прост: к сосуду с газом подводят контакт нагревателя, вследствие чего рабочее тело расширяется изотермически. При этом оно функционирует и получает определенное количество теплоты. После сосуд теплоизолируют. Несмотря на это, газ продолжает расширяться, но уже адиабатно (без теплообмена с окружающей средой). В это время его температура снижается до показателей холодильника. В этот момент газ контактирует с холодильником, вследствие чего отдает ему определенное количество теплоты при изометрическом сжатии. Потом сосуд снова теплоизолируют. При этом газ адиабатно сжимается до первоначального объема и состояния.

Разновидности

В наше время существует много типов тепловых двигателей, которые работают по разным принципам и на различном топливе. У всех у них свой КПД. К ним относятся следующие:

• Двигатель внутреннего сгорания (поршневой), представляющий собой механизм, где часть химической энергии сгорающего топлива переходит в механическую энергию. Такие приборы могут быть газовыми и жидкостными. Различают 2- и 4-тактные двигатели. У них может быть рабочий цикл непрерывного действия. По методу приготовления смеси топлива такие двигатели бывают карбюраторными (с внешним смесеобразованием) и дизельными (с внутренним). По видам преобразователя энергии их разделяют на поршневые, реактивные, турбинные, комбинированные. КПД таких машин не превышает показателя в 0,5.

• Двигатель Стирлинга — прибор, в котором рабочее тело находится в замкнутом пространстве. Он является разновидностью двигателя внешнего сгорания. Принцип его действия основан на периодическом охлаждении/нагреве тела с получением энергии вследствие изменения его объема. Это один из самых эффективных двигателей.

• Турбинный (роторный) двигатель с внешним сгоранием топлива. Такие установки чаще всего встречаются на тепловых электрических станциях.

• Турбинный (роторный) ДВС используется на тепловых электрических станциях в пиковом режиме. Не так сильно распространен, как другие.

• Турбиновинтовой двигатель за счет винта создает некоторую часть тяги. Остальное он получает за счет выхлопных газов. Его конструкция представляет собой роторный двигатель (газовая турбина), на вал которого насаживают воздушный винт.

Другие виды тепловых двигателей

• Ракетные, турбореактивные и реактивные двигатели, которые получают тягу за счет отдачи выхлопных газов.

• Твердотельные двигатели используют в качестве топлива твердое тело. При работе изменяется не его объем, а форма. При эксплуатации оборудования используется предельно малый перепад температуры.

Как можно повысить КПД

Возможно ли повышение КПД теплового двигателя? Ответ нужно искать в термодинамике. Она изучает взаимные превращения разных видов энергии. Установлено, что нельзя всю имеющуюся тепловую энергию преобразовать в электрическую, механическую и т. п. При этом преобразование их в тепловую происходит без каких-либо ограничений. Это возможно из-за того, что природа тепловой энергии основана на неупорядоченном (хаотичном) движении частиц.

Чем сильнее разогревается тело, тем быстрее будут двигаться составляющие его молекулы. Движение частиц станет еще более беспорядочным. Наряду с этим все знают, что порядок можно легко превратить в хаос, который очень трудно упорядочить.

Механическая работа и мощность 🐲 СПАДИЛО.РУ

Второй закон Ньютона в импульсной форме позволяет определить, как меняется скорость тела по модулю и направлению, если в течение некоторого времени на него действует определенная сила:

Работа силы

В механике также важно уметь вычислять изменение скорости по модулю, если при перемещении тела на некоторый отрезок на него действует некоторая сила. Воздействия на тела сил, приводящих к изменению модуля их скорости, характеризуется величиной, зависящей как от сил, так и от перемещений. Эту величину в механике называют работой силы.

Работа силы обозначается буквой А. Это скалярная физическая величина. Единица измерения — Джоуль (Дж).

Работа силы равна произведению модуля силы, модуля перемещения и косинусу угла между ними:

Важно!

Механическая работа совершается, если:

  1. На тело действует сила.
  2. Под действием этой силы тело перемещается.
  3. Угол между вектором силы и вектором перемещения не равен 90 градусам (потому что косинус прямого угла равен нулю).

Внимание! Если к телу приложена сила, но под ее действием тело не начинает движение, механическая работа равна нулю.

Пример №1. Груз массой 1 кг под действием силы 30 Н, направленной вертикально вверх, поднимается на высоту 2 м. Определить работу, совершенной этой силой.

Так как перемещение и вектор силы имеют одно направление, косинус угла между ними равен единице. Отсюда:

Работа различных сил

Любая сила, под действием которой перемещается тело, совершает работу. Рассмотрим работу основных сил в таблице.

Работа силы тяжести

Модуль силы тяжести: Fтяж = mg

Работа силы тяжести: A = mgs cosα

Работа силы трения скольжения

Модуль силы трения скольжения: Fтр = μN = μmg

Работа силы трения скольжения: A = μmgs cosα

Работа силы упругости

Модуль силы упругости: Fупр = kx

Работа силы упругости:

Работа силы упругости

Работа силы упругости не может быть определена стандартной формулой, так как она может применяться только для постоянной по модулю силы. Сила же упругости меняется по мере сжатия или растяжения пружины. Поэтому берется среднее значение, равное половине суммы сил упругости в начале и в конце сжатия (растяжения):

Нужно также учесть, что перемещение тела под действием силы упругости равно разности удлинения пружины в начале и конце:

s = x1 – x2

Перемещение и направление силы упругости всегда сонаправлены, поэтому угол между ними нулевой. А косинус нулевого угла равен 1. Отсюда работа силы упругости равна:

Работы силы трения покоя

Работы силы трения покоя всегда равна 0, так как под действием этой силы тело не сдвигается с места. Исключение составляет случай, когда покоящееся тело лежит на подвижном предмете, на который действует некоторая сила. Относительно системы координат, связанной с подвижным предметом, работа силы трения покоя будет нулевой. Но относительно системы отсчета, связанной с Землей, эта сила будет совершать работу, так как тело будет двигаться, оставаясь на поверхности движущегося предмета.

Пример №2. Груз массой 100 кг волоком перетащили на 10 м по плоскости, поверхность которой имеет коэффициент трения 0,4. Найти работу, совершенной силой трения скольжения.

A = μmgs cosα = 0,4∙100∙10∙10∙(–1) = –4000 (Дж) = –4 (кДж)

Знак работы силы

Знак работы силы определяется только косинусом угла между вектором силы и вектором перемещения:

  1. Если α = 0о, то cosα = 1.
  2. Если 0о < α < 90o, то cosα > 0.
  3. Если α = 90о, то cosα = 0.
  4. Если 90о < α < 180o, то cosα < 0.
  5. Если α = 180о, то cosα = –1.

Работа силы трения скольжения всегда отрицательна, так как сила трения скольжения направлена противоположно перемещению тела (угол равен 180о). Но в геоцентрической системе отсчета работа силы трения покоя будет отличной от нуля и выше нуля, если оно будет покоиться на движущемся предмете (см. рис. выше). В таком случае сила трения покоя будет направлена с перемещением относительно Земли в одну сторону (угол равен 0о). Это объясняется тем, что тело по инерции будет пытаться сохранить покой относительно Земли. Это значит, что направление возможного движения противоположно движению предмета, на котором лежит это тело. А сила трения покоя направлена противоположно направлению возможного движения.

Геометрический смысл работы

Графическое определение

Механическая работа численно равна площади фигуры, ограниченной графиком с осями OF и OX.

A = Sфиг

Мощность

Определение

Мощность — физическая величина, показывающая, какую работу совершает тело в единицу времени. Мощность обозначается буквой N. Единица измерения: Ватт (Вт). Численно мощность равна отношению работы A, совершенной телом за время t:

Рассмотрим частные случаи определения мощности в таблице.

Пример №3. Машина равномерно поднимает груз массой 10 кг на высоту 20 м за 40 с. Чему равна ее мощность?

Коэффициент полезного действия

Не вся работа, совершаемая телами, может быть полезной. В реальном мире на тела действует несколько сил, препятствующих совершению работы другой силой. К примеру, чтобы переместить груз на некоторое расстояние, нужно совершить работу гораздо большую, чем можно получить при расчете по формулам выше.

Определения:

  • Работа затраченная — полная работа силы, совершенной над телом (или телом).
  • Работа полезная — часть полной работы силы, которая вызывает непосредственно перемещение тела.
  • Коэффициент полезного действия (КПД) — процентное отношение полезной работы к работе затраченной. КПД обозначается буквой «эта» — η. Единицы измерения эта величина не имеет. Она показывает эффективность работы механизма или другой системы, совершающей работу, в процентах.

КПД определяется формулой:

Работа может определяться как произведение мощности на время, в течение которого совершалась работа:

A = Nt

Поэтому формулу для вычисления КПД можно записать в следующем виде:

Частые случаи определения КПД рассмотрим в таблице ниже:

Устройство
Работа полезная и полная
КПД
Неподвижный блок, рычаг

Aполезн = mgh

Асоверш.

Наклонная плоскость

Aполезн = mgh

Асоверш. = Fl

l — совершенный путь (длина наклонной плоскости).

Пример №4. Определите полезную мощность двигателя, если его КПД равен 40%, а его мощность по паспорту равна 100 кВт.

В данном случае необязательно переводить единицы измерения в СИ. Но в таком случае ответ мы тоже получим в кВт. Из этой формулы выразим полезную мощность:

Тепловые двигатели, цикл Карно, коэффициент полезного действия, прямой и обратный цикл теплового двигателя

Тестирование онлайн

  • Тепловые двигатели. Основные понятия

  • Тепловые двигатели, КПД

Тепловой двигатель

Двигатель, в котором происходит превращение внутренней энергии топлива, которое сгорает, в механическую работу.

Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей: нагревателя, рабочего тела (газ, жидкость и др.) и холодильника. В основе работы двигателя лежит циклический процесс (это процесс, в результате которого система возвращается в исходное состояние).

Прямой цикл теплового двигателя

Общее свойство всех циклических (или круговых) процессов состоит в том, что их невозможно провести, приводя рабочее тело в тепловой контакт только с одним тепловым резервуаром. Их нужно, по крайней мере, два. Тепловой резервуар с более высокой температурой называют нагревателем, а с более низкой – холодильником. Совершая круговой процесс, рабочее тело получает от нагревателя некоторое количество теплоты Q1 (происходит расширение) и отдает холодильнику количество теплоты Q2, когда возвращается в исходное состояние и сжимается. Полное количество теплоты Q=Q1-Q2, полученное рабочим телом за цикл, равно работе, которую выполняет рабочее тело за один цикл.

Обратный цикл холодильной машины

При обратном цикле расширение происходит при меньшем давлении, а сжатие — при большем. Поэтому работа сжатия больше, чем работа расширения, работу выполняет не рабочее тело, а внешние силы. Эта работа превращается в теплоту. Таким образом, в холодильной машине рабочее тело забирает от холодильника некоторое количество теплоты Q1 и передает нагревателю большее количество теплоты Q2.

Коэффициент полезного действия

Прямой цикл:

Показатель эффективности холодильной машины:

Цикл Карно

В тепловых двигателях стремятся достигнуть наиболее полного превращения тепловой энергии в механическую. Максимальное КПД.

На рисунке изображены циклы, используемые в бензиновом карбюраторном двигателе и в дизельном двигателе. В обоих случаях рабочим телом является смесь паров бензина или дизельного топлива с воздухом. Цикл карбюраторного двигателя внутреннего сгорания состоит из двух изохор (1–2, 3–4) и двух адиабат (2–3, 4–1). Дизельный двигатель внутреннего сгорания работает по циклу, состоящему из двух адиабат (1–2, 3–4), одной изобары (2–3) и одной изохоры (4–1). Реальный коэффициент полезного действия у карбюраторного двигателя порядка 30%, у дизельного двигателя – порядка 40 %.

Французский физик С.Карно разработал работу идеального теплового двигателя. Рабочую часть двигателя Карно можно представить себе в виде поршня в заполненном газом цилиндре. Поскольку двигатель Карно — машина чисто теоретическая, то есть идеальная, силы трения между поршнем и цилиндром и тепловые потери считаются равными нулю. Механическая работа максимальна, если рабочее тело выполняет цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. Этот цикл называют циклом Карно.

участок 1-2: газ получает от нагревателя количество теплоты Q1 и изотермически расширяется при температуре T1
участок 2-3: газ адиабатически расширяется, температура снижается до температуры холодильника T2
участок 3-4: газ экзотермически сжимается, при этом он отдает холодильнику количество теплоты Q2
участок 4-1: газ сжимается адиабатически до тех пор, пока его температура не повысится до T1.
Работа, которую выполняет рабочее тело — площадь полученной фигуры 1234.

Функционирует такой двигатель следующим образом:

1. Сначала цилиндр вступает в контакт с горячим резервуаром, и идеальный газ расширяется при постоянной температуре. На этой фазе газ получает от горячего резервуара некое количество тепла.
2. Затем цилиндр окружается идеальной теплоизоляцией, за счет чего количество тепла, имеющееся у газа, сохраняется, и газ продолжает расширяться, пока его температура не упадет до температуры холодного теплового резервуара.
3. На третьей фазе теплоизоляция снимается, и газ в цилиндре, будучи в контакте с холодным резервуаром, сжимается, отдавая при этом часть тепла холодному резервуару.
4. Когда сжатие достигает определенной точки, цилиндр снова окружается теплоизоляцией, и газ сжимается за счет поднятия поршня до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой горячего резервуара. После этого теплоизоляция удаляется и цикл повторяется вновь с первой фазы.

КПД цикла Карно не зависит от вида рабочего тела

для холодильной машины

В реальных тепловых двигателях нельзя создать условия, при которых их рабочий цикл был бы циклом Карно. Так как процессы в них происходят быстрее, чем это необходимо для изотермического процесса, и в то же время не настолько быстрые, чтоб быть адиабатическими.

Основные уравнения двигателя постоянного тока (ДПТ)

В этой статье описаны основные формулы, величины и их обозначения которые относятся ко всем двигателям постоянного тока.

В результате взаимодействия Iя тока якоря в проводнике L обмотки якоря с внешним магнитным полем возникает электромагнитная сила создающая электромагнитный момент М который приводит якорь во вращение с частотой n.

Противо ЭДС двигателя Eя

При вращении якоря пазовый проводник пресекает линии поля возбуждения с магнитной индукцией B и в соответствии с явлением электромагнитной индукции в проводнике наводится ЭДС Eя направленная навстречу Iя. Поэтому эта ЭДС называется противо ЭДС  и она прямо пропорциональна Ф магнитному потоку и частоте вращения n.

Eя = Се * Ф * n (1)

Ce — постоянный коэффициент определяемой конструкцией двигателя.

Применив второй закон Кирхгофа получаем уравнение напряжения двигателя.

U = Eя + Iя * ∑R (2)

где ∑R — суммарное сопротивления обмотки якоря включающая сопротивление :

  • обмотки якоря
  • добавочных полюсов
  • обмотки возбуждения (для двигателей с последовательным возбуждением)

Ток якоря Iя

Выразим из формулы 2 ток якоря.

 

Частота вращения якоря

Из формул 1 и 2 выведем формулу для частоты вращения якоря.

Электромагнитная мощность двигателя

Pэм = Ея Iя (5)

Электромагнитный момент

 где: ω = 2*π*f — угловая скорость вращения якоря, Cм — постоянный коэффициент двигателя (включает в себя конструктивные особенности данного двигателя)

Момент на валу двигателя, т.е. полезный момент, где М0 момент холостого хода;

Р2 — полезная мощность двигателя

Выбор электродвигателя и расчет его рабочих параметров

Правильность подбора электродвигателя, учитывающая специфику приводного механизма, условия работы и окружающей среды, определяет длительность безаварийной работы и надежность системы «двигатель – нагрузка».

Далее приведены рекомендации по выбору электродвигателя (последовательность, в которой они представлены, не является обязательной).

На первом этапе необходимо определиться с типом электрического двигателя. Ниже даны краткое описание, преимущества и недостатки, сферы предпочтительного применения основных типов двигателей.

Типы электрических двигателей

  1. Двигатели постоянного тока

Основным преимуществом данных двигателей, которое определяло повсеместное их использование на этапе развития электрических приводов, является легкость плавного регулирования скорости в широких пределах. Поэтому с развитием полупроводниковой промышленности и появлением относительно недорогих преобразователей частоты процент их использования постоянно уменьшается. Там, где это возможно двигатели постоянного тока заменяются приводами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Основные недостатки двигателя постоянного тока (невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации) обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания двигателя необходим источник постоянного тока или тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное. При всех своих недостатках двигатели постоянного тока обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью. Что определило их использование в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

  1. Синхронные двигатели

Основным преимуществом данных двигателей является то, что они могут работать с коэффициентом мощности cosφ=1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что благоприятно сказывается на характеристиках сети: увеличивается ее коэффициент мощности, уменьшаются потери и падение напряжения. Кроме того, синхронные двигатели устойчивы к колебаниям сети. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, при этом момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше. Их особенностью также является постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

При всех достоинствах синхронного двигателя основными недостатками, ограничивающими их применение являются сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска. Поэтому синхронные двигатели преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт.

Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

  1. Асинхронные двигатели

По конструктивному принципу асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. При этом большинство используемых электродвигателей являются асинхронными с короткозамкнутым ротором. Столь широкое применение обусловлено простотой их конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокой надежностью, относительно низкой стоимостью. Недостатками таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

Использование асинхронных двигателей с фазным ротором помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. Однако, ввиду усложнения их конструкции, и как следствие, увеличения стоимости их применение ограничено. Основное применение – приводы механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются асинхронные двигатели с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также асинхронные двигатели с повышенным скольжением, которые предназначены для работы в повторно-кратковременных режимах, а также режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.

Мощность и моменты

В общем случае для квалифицированного подбора электродвигателя должна быть известна нагрузочная диаграмма механизма. Однако, в случае постоянной или слабо меняющейся нагрузки без регулирования скорости достаточно рассчитать требуемую мощность по теоретическим или эмпирическим формулам, зная рабочие параметры нагрузки. Ниже приведены формулы для расчета мощности двигателя P2 [кВт] некоторых механизмов.

  1. Вентилятор

где Q [м3/с] – производительность вентилятора,

Н [Па] – давление на выходе вентилятора,

ηвент, ηпер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

  1. Насос

где Q [м3/с] – производительность насоса,

g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения,

H [м] – расчетная высота подъема,

ρ [кг/м3] – плотность перекачиваемой жидкости,

ηнас, ηпер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

  1. Поршневой компрессор

где Q [м3/с] – производительность компрессора,

А [Дж/м3] – работа изотермического и адиабатического сжатия атмосферного воздуха объемом 1 м3 давлением 1,1·105 Па до требуемого давления,

ηкомпр, ηпер – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

Кроме того, необходимо сопоставить пусковой момент двигателя (особенно в случае асинхронного с короткозамкнутым ротором) и рабочего механизма, так как некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление в момент трогания. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при замене трехфазного асинхронного двигателя на однофазный пусковой момент последнего почти в три раза меньше и механизм, успешно функционировавший ранее, может не тронуться с места.

Развиваемый электродвигателем момент M [Нм] и полезная мощность на валу Р2 [кВт] связаны следующим соотношением

Полная мощность, потребляемая из сети:

для двигателей постоянного тока (она же активная)

для двигателей переменного тока


 

 

при этом потребляемые активная и реактивная мощности соответственно

В случае синхронного двигателя значение Q1 может получиться отрицательным, это означает, что двигатель отдает реактивную мощность в сеть.

Важно отметить следующее. Не следует выбирать двигатель с большим запасом по мощности, так как это приведет к снижению его КПД, а в случае двигателя переменного тока также к снижению коэффициента мощности.

Напряжение и ток

При выборе напряжения электродвигателя необходимо учитывать возможности системы энергоснабжения предприятия. При этом нецелесообразно при больших мощностях выбирать двигатель с низким напряжением, так как это приведет к неоправданному удорожанию не только двигателя, но и питающих проводов и коммутационной аппаратуры вследствие увеличения расхода меди.

Если при трогании момент сопротивления нагрузки невелик и для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть применен способ пуска с переключением со «звезды» на «треугольник», необходимо предусмотреть вывод в клеммную коробку всех шести зажимов обмотки статора. В общем случае применение схемы соединения «звезда» является предпочтительным, так как в схеме «треугольник» имеется контур для протекания токов нулевой последовательности, которые приводят к нагреву обмотки и снижению КПД двигателя, в соединении «звезда» такой контур отсутствует.

Режим работы

Нагрузка электродвигателя в процессе работы может изменяться различным образом. ГОСТом предусмотрены восемь режимов работы.

  1. Продолжительный S1 – режим работы при постоянной нагрузке в течение времени, за которое температура двигателя достигает установившегося значения. Мощность двигателя, работающего в данном режиме, рассчитывается исходя из потребляемой механизмом мощности. Формулы расчета мощности некоторых механизмов (насос, вентилятор, компрессор) приведены выше.
  2. Кратковременный S2 – режим, при котором за время включения на постоянную нагрузку температура двигателя не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. В случае использования двигателя S1 для работы в режиме S2 необходимо проверить его только по перегрузочной способности, так как температура не успевает достичь допустимого значения.
  3. Повторно-кратковременный S3 – режим с периодическим отключением двигателя, при котором за время включения температура не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения – температуры окружающей среды. Расчет мощности электродвигателя обычного исполнения для работы в режиме S3 производится по методам эквивалентных величин с учетом пауз и потерь в переходных режимах. Кроме того, двигатель необходимо проверить на допустимое число включений в час. В случае большого числа включений в час рекомендуется использовать двигатели с повышенным скольжением. Данные электродвигатели обладают повышенным сопротивлением обмотки ротора, а, следовательно, меньшими пусковыми и тормозными потерями.
  4. Повторно-кратковременный с частыми пусками S4 и повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5. Данные режимы рассматриваются аналогично режиму S3.
  5. Перемежающийся S6 – режим, при котором работа двигателя под нагрузкой, периодически заменяется работой на холостом ходу. Большинство двигателей, работающих в продолжительном режиме, имеют меняющийся график нагрузки.

При этом для обоснованного выбора двигателя с целью оптимального его использования рекомендуется применять методы эквивалентных величин.

Класс энергоэффективности

В настоящее время вопросам энергоэффективности уделяется огромное внимание. При этом под энергоэффективностью понимается рациональное использование энергетических ресурсов, с помощью которого достигается уменьшение потребления энергии при том же уровне мощности нагрузки. Основным показателем энергоэффективности двигателя является его коэффициент полезного действия

где Р2 – полезная мощность на валу, Р1 – потребляемая активная мощность из сети.

Стандартом IEC 60034-30 для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором были установлены три класса энергоэффективности: IE1, IE2, IE3.

 

Рис. 1. Классы энергоэффективности

Так, например, использование двигателя мощностью 55 кВт повышенного класса энергоэффективности позволяет сэкономить около 8000 кВт в год от одного двигателя.

Степень защиты IP, виды климатических условий и категорий размещения

ГОСТ Р МЭК 60034-5 – 2007 устанавливает классификацию степеней защиты, обеспечиваемых оболочками машин.

Обозначение степени защиты состоит из букв латинского алфавита IP и последующих двух цифр (например, IP55).

Большинство электродвигателей, выпускаемых в настоящее время, имеют степени защиты IP54 и IP55.

Категория размещения обозначается цифрой:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом при отсутствии прямого солнечного воздействия и атмосферных осадков;

3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий;

4 – в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

Климатические условия:

У – умеренный климат;

УХЛ – умеренно холодный климат;

ХЛ – холодный климат;

Т – тропический климат.

Таким образом, при выборе электродвигателя необходимо учитывать условия окружающей среды (температура, влажность), а также необходимость защиты двигателя от воздействия инородных предметов и воды.

Например, использование электродвигателя с типом климатического исполнения и категорией размещения У3 на открытом воздухе является недопустимым.

Усилия, действующие на вал двигателя со стороны нагрузки

Наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. Поэтому при выборе двигателя должны быть учтены радиальные и осевые усилия, действующие на рабочий конец вала двигателя со стороны нагрузки. Превышения допустимых значений сил приводит к ускоренному выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя (например, задевание ротора о статор).

Обычно допустимые значения сил для каждого подшипника приведены в каталогах. Рекомендуется в случае повышенных радиальных усилий (ременная передача) на рабочий конец вала установить роликовый подшипник, при этом предпочтительным является двигатель с чугунными подшипниковыми щитами.

Особенности конструкции двигателя при работе от преобразователя частоты

В настоящее время все большее распространение приобретает использование частотно-регулируемого привода (ЧРП), выполненного на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

При использовании частотно-регулируемого привода достигается:

1. экономия электроэнергии;

2. плавность пуска и снижение пусковых токов;

3. увеличение срока службы двигателя.

В общем случае стандартный электродвигатель нельзя использовать в составе частотно-регулируемого привода, так как при уменьшении скорости вращения снижается эффективность охлаждения. При регулировании скорости вверх от номинальной резко увеличивается нагрузка от собственного вентилятора. В обоих случаях уменьшается нагрузочная способность двигателя. Кроме того, в случае использования двигателя в системах точного регулирования необходим датчик положения ротора двигателя.

При работе электродвигателя от преобразователя частоты в контуре вал – фундаментная плита могут протекать токи. При этом возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. Для разрыва контура прохождения подшипниковых токов на неприводной конец вала устанавливается изолированный подшипник. При этом по условиям безопасности установка изолированных подшипников с двух сторон двигателя не допустима.

Величина подшипниковых токов становится опасной для безаварийной работы двигателя при напряжении между противоположными концами вала более 0,5 В. Поэтому установка изолированного подшипника обычно требуется для электродвигателей с высотой оси вращения более 280 мм.

 Примечание

Необходимо отметить, что в случае отклонения условий эксплуатации двигателя (например, температуры окружающей среды или высоты над уровнем моря), мощность нагрузки должна быть изменена. Кроме того, при снижении мощности нагрузки в определенные моменты времени для рационального использования двигателя может быть изменена схема соединения обмотки, а, следовательно, и фазное напряжение.

 

Популярные товары

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Шинодержатели

Изоляторы

Индикаторы наличия напряжения

проделанных работ формула, определение, расчет, примеры

  • Статьи
  • Серия испытаний
  • Загрузки
  • Магазин
  • Логин
  • Регистр
  • Статьи
  • Серия испытаний
  • Загрузки
  • Магазин
  • меню
  • 6 класс
    • Выберите тему
      • Наука 6 класса
      • Математика 6 класс
  • класс 7
    • Выберите тему
      • Наука 7 класса
      • Математика 7 класс
  • 8 класс
    • Выберите тему
      • Наука 8 класса
      • Математика 8 класс
  • 9 класс
    • Выберите тему
      • 9 класс естествознания
      • Математика 9 класс
  • класс 10
    • Выберите тему
      • Класс 10 Наука
      • Математика 10 класс
  • 11 класс
    • Выберите тему
      • Класс 11 Физика
      • Математика 11 класс
      • 11 класс по химии
      • Биология 11 класса
      • Класс 11 Биотехнологии
  • класс 12
    • Выберите тему
      • Класс 12 Физика
      • Математика 12 класс
      • Химия 12 класс
      • Биология 12 класса
      • Класс 12 Биотехнологии
  • JEE / NEET
    • Выберите тему
      • Физика JEE / NEET
      • Математика JEE
  • Выпускной
    • Выбрать уровень
      • Б.Sc / JAM по физике
      • ВОРОТА
  • Онлайн калькуляторы
  • Решения NCERT
  • Статьи
  • Серия испытаний
  • Загрузки
    • Выбрать уровень
      • 6 класс
      • 7 класс
      • 8 класс
      • 9 класс
      • 10 класс
      • 11 класс
      • 12 класс
      • Конкурсные экзамены
      • BSc / Gate

Последние обновления

Solid State Важные вопросы
Микробы в заметках о благополучии человека
Калькулятор массы
3 Калькулятор дробей
Научные заметки 7 класса

Последние статьи

Использование единиц в физике

Формульные уравнения поршневого двигателя 4-тактный

В следующих таблицах определены уравнения для четырехтактных поршневых двигателей.

Чтобы узнать больше о том, как вы можете помочь Engineers Edge оставаться бесплатным ресурсом и не видеть рекламу или это сообщение, посетите раздел «Членство».

Мощность
л.с. = ПЛАН / 33,000
P — среднее эффективное давление в тормозной системе, фунт / кв. Дюйм
L — ход поршня, в футах
A — площадь одного поршня в квадратных дюймах
N — количество ходов мощности в минуту
Скорость поршня
См =.166 х Д х С
см — средняя скорость поршня в футах в минуту.
L — ход, в дюймах
Н — частота вращения коленчатого вала, об / мин
Среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP)
2-тактный BMEP = (л.с. x 6500) / (L x об / мин)
4-тактный BMEP = (HP x 13000) / (L x RPM)
L = Рабочий объем в литрах
i.е., 80 см3 = 0,08 литра
1 Ки. = 16,39 куб. См
Ускорение поршня
Gmax = ((N 2 x L) / 2189) x (1 + 1 / (2A))
Gmax — максимальное ускорение поршня в футах в секунду в квадрате.
Н — частота вращения коленчатого вала, об / мин.
L — ход, в дюймах
A — отношение длины шатуна между центрами к ходу
Ход поршня
S = R cos X + L cos Z
S = расстояние от поршневого пальца до центра коленчатого вала
R = радиус пальца стопы коленчатого вала
L = длина шатуна
X = угол запястья
Z = угол шатуна
или
sin X = R / L sin Z
Ход поршня vs.Вращение кривошипа
d = ((S / 2) + L) — (S / 2 cos X) — L sin [cos-1 (S / 2L sin X)]
S = ход (мм)
L = длина шатуна (мм)
X = угол поворота коленчатого вала до или после ВМТ (град.)
Примечание: (L) длина штока обычно в 2 раза больше (S) хода
ИЛИ
Для электронных таблиц и некоторых калькуляторов
HT = (r + c) — (r cos (a)) — КОРЕНЬ (c 2 — (r sin (a)) 2 )
г = с / 2
dtor = PI / 180
a = d x dtor
HT = высота поршня
r = ход, деленный на 2
c = длина стержня
a = угол поворота коленчатого вала в радианах
d = угол поворота коленчатого вала в градусах
dtor = Градусы в радианы
Регулируемая длина выхлопных систем
Lt = (Eo x Vs) / N
Lt — настроенная длина в дюймах
Eo — период открытия выхлопа в градусах
Vs — скорость волны в футах в секунду (1700 фут / сек на уровне моря)
Н — частота вращения коленчатого вала, об / мин.
Длина изогнутой трубы
L = R x.2 х 6,25)
D2 — диаметр выхода диффузора.
D1 — входной диаметр диффузора.
6,25 — постоянная отношения выход / вход.
Конусы перегородки
Lr = Le / 2
Lr — средняя точка отражения внутри перегородки.
Le — длина перегородки
Время открытия порта
T = (60 / N) x (Z / 360) или T = Z / (N x 6)
T — время в секундах
Н — частота вращения коленчатого вала, об / мин.
Z — время открытия порта в градусах
Степень сжатия
CR = (V1 + V2) / V2
CR — степень сжатия.
V1 — объем цилиндра при закрытии выпуска
V2 — объем камеры сгорания
Диаметр отверстия дроссельной заслонки карбюратора
D = K x SQRT (C x N)
D — диаметр отверстия дроссельной заслонки, миллиметры.
K — постоянная (прибл.От 0,65 до 0,9, производные от существующих отверстие карбюратора)
C — рабочий объем цилиндра, в литрах
Н — об / мин при пиковой мощности
Объем картера
Степень первичного сжатия =
Объем гильзы в ВМТ / Объем гильзы в НМТ
или
CRp = V1 + V2 / V1
CRp — степень первичного сжатия.
V1 — объем картера при НМТ
V2 поршневой объем
Резонансные эффекты
F = Vs / 2 * квадратный корень из A / Vc (L + 1/2 квадратный корень из А
Vs — скорость звука. Обычно около 1100 футов / сек)
A — площадь поперечного сечения впускного
L — длина входной трубы
Vc — объем колбы (картера)
Средняя температура выхлопных газов
Температура выхлопных газов в Кельвинах
(к = С + 273.15). Обычно это функция BMEP двигателя.

Реализация механизма формул, подобного Excel

Введение

FormulaEngine — это сборка .NET, которая позволяет добавлять в приложение поддержку формул. Он занимается синтаксическим анализом и оценкой формул, отслеживанием их зависимостей и пересчетом в естественном порядке.Синтаксис формулы и большая часть функциональных возможностей движка являются прямыми копиями Excel, что обеспечивает пользователям низкую кривую обучения. Библиотека находится под лицензией LGPL, и проект размещен здесь, на SourceForge.

Характеристики

Вот список основных функций движка:
  • Разбирает и оценивает формулы в стиле Excel
  • Поставляется с более чем сотней уже реализованных общих функций Excel и упрощает добавление собственных
  • Функции настраиваемых формул автоматически проверяются на предмет типа аргумента и количества
  • Поддерживает пользовательские функции с дополнительными аргументами и списки аргументов переменной длины
  • Поддерживаются именованные ссылки, изменчивые функции и динамические ссылки
  • Поддерживаются формулы на нескольких листах
  • Взаимодействует с листами через интерфейс, позволяя использовать любой класс в качестве листа
  • Отслеживает и корректирует ссылки при вставке / удалении строки / столбца и перемещении диапазона
  • Управляет зависимостями формул и выполняет пересчет в естественном порядке
  • Поддерживает работу без каких-либо листов
  • Десятичная точка и разделитель аргументов с учетом культурных особенностей

Мотивация

Я написал эту библиотеку по следующим причинам:
  • Мне нужен был хобби-проект для работы дома, и это казалось идеей с правильным балансом задачи и полезности
  • На работе я работал с механизмом формул, реализованным сторонним поставщиком компонентов для их сети.Я думал, что их реализация была абсолютно ужасной (все операнды — строки) и что любой достойный программист должен быть в состоянии добиться большего; Я решил вложить свои деньги туда, где мне хочется.

Еще один вычислитель выражений?

Видя, что оценщики выражений очень популярны здесь, в CodeProject, что отличает его от других? Два основных отличия заключаются в том, что эта библиотека реализует многие функции Excel и делает больше, чем просто оценивает выражения.

Обзор

В этой статье я дам краткий обзор трех основных вещей, которые позволяет вам делать эта библиотека:
  • Анализ / оценка формул
  • Пересчет естественного порядка
  • Определение пользовательских функций для использования в формулах

Анализ и оценка формул

Первое, что позволяет вам делать эта библиотека, — это оценивать выражения формул. Поддерживаемый синтаксис основан на Excel, и 95% существующих формул можно использовать без каких-либо изменений.2) «) Затемнить результат As Double = f.Evaluate ()

Метод вызовет исключение InvalidFormulaException , если он не может создать формулу из выражения. Обычно (но не ограничивается этим) из-за синтаксической ошибки в выражении. Внутреннее исключение созданного исключения будет иметь более подробную информацию.

В движке также есть постоянно популярный метод Evaluate , когда вы хотите быстро оценить выражение. Попробуем оценить найденную здесь «мега» формулу:

Тусклый двигатель как новый FormulaEngine


Тусклый результат As String = engine.Вычислить ("= ПРАВО (A1; LEN (A1)) -НАЙТИ (СИМВОЛ (1); _
                                       ПОДСТАВИТЬ (A1; "" / "", СИМВОЛ (1) "_
                              & ", LEN (A1) -LEN (ПОДСТАВИТЬ (A1," "/" "," "" ")))))")

Типы данных и расчет

При оценке выражений механизм поддерживает следующие типы данных: Integer, Double, String, Boolean, DateTime, Null, значения ошибок и ссылки. Как и в Excel, операнды имеют слабую типизацию, что означает, что любой тип данных действителен, если его можно преобразовать в нужный тип данных.Например: выражение = «123» + 10 допустимо, так как строку «123» можно преобразовать в число. Одним из основных отличий от Excel является то, что значения DateTime — это , а не , которые обрабатываются как числа. Если вы хотите добавить / вычесть даты, вам нужно будет использовать функцию.

При обнаружении ошибки во время вычисления формулы будет возвращен экземпляр ErrorValueWrapper . Этот класс содержит одно из семи значений ошибок Excel и позволяет получить конкретную ошибку, а также отформатировать ее.

Формулы и свойство типа результата

Класс формулы имеет свойство ResultType , которое позволяет указать желаемый тип результата формулы. Это полезно, когда у вас есть выражение типа = A1 , которое может корректно оценивать либо содержимое ячейки A1, либо ссылку на нее. Установив тип результата, вы можете контролировать, какой из двух результатов вы получите. Формула попытается преобразовать свой результат в указанный тип. Если преобразование невозможно, то #VALUE! ошибка будет возвращена.
 Dim f As Formula = engine.CreateFormula ("= A1")

f.ResultType = OperandType.Primitive

Затемнить результат As Object = f.Evaluate ()

f.ResultType = OperandType.SheetReference

результат = f.Evaluate ()

Пересчет натурального порядка

Второе, что позволяет делать библиотека, — это естественный пересчет порядка. Для тех, кто не знаком с этим термином, пересчет в естественном порядке означает, что формула пересчитывается после всех формул, от которых она зависит. Рассмотрим рабочий лист со следующими значениями и формулами:
 (A1): 15
(B2): = A1 + 10
(C1): = A1 + B2
(D2): = C1 * 2
При изменении содержимого ячейки A1 необходимо пересчитать три формулы.Формулу в B2 необходимо сначала пересчитать, поскольку она зависит только от A1. Формула в C1 пересчитывается вторым, поскольку она зависит от значения B2. Наконец, формула в D2 пересчитывается последней, поскольку она зависит от C1.

Чтобы механизм мог выполнять пересчет в естественном порядке, он должен отслеживать зависимости между формулами. Он делает это, выступая в качестве контейнера для формул. Когда формулы добавляются в движок, их зависимости анализируются и строится граф зависимостей.Затем вы приказываете механизму пересчитать, и он будет использовать график для построения списка вычислений, сортировки его в естественном порядке и пересчета каждой формулы.

Список литературы

Базовая единица, которую движок использует для отслеживания зависимостей, — это ссылка. Существуют различные типы ссылок, все они реализуют интерфейс IReference , а класс ReferenceFactory создает их все. При добавлении формулы в движок необходимо указать ссылку, к которой будет привязана формула.2 «)

Теперь, когда мы увидели, как движок отслеживает зависимости, давайте посмотрим, как исходный пример выше будет настроен с использованием кода:


engine.AddFormula ("= A1 + 10", engine.ReferenceFactory.Cell (2, 2))

engine.AddFormula ("= A1 + B2", engine.ReferenceFactory.Parse ("C1"))

engine.AddFormula ("= C1 * 2", engine.ReferenceFactory.Parse ("D2"))

Наш движок теперь содержит 3 формулы и график, описывающий их зависимости. Все, что нам нужно сделать, это сообщить движку, что ссылка изменилась и все ее зависимые элементы должны быть пересчитаны.Мы делаем это с помощью метода Recalculate :

Dim a1Ref As ISheetReference = engine.ReferenceFactory.Parse ("A1")

Engine.Recalculate (a1Ref)

Пользовательские функции

Последнее, что позволяет движок, — это определять собственные функции для использования в формулах. Для этого мы должны использовать класс FunctionLibrary , доступный через свойство в движке. Используемый мной механизм расширяемости основан на делегатах. Я чувствовал, что это упрощает добавление многих функций, потому что вам не нужно определять новый класс для каждой функции, как в случае с альтернативным механизмом на основе интерфейса / подкласса.Это также позволяет движку использовать отражение для массового добавления всех методов класса. Для определения пользовательской функции требуется три шага:
  • Определите метод с той же сигнатурой, что и делегат FormulaFunctionCall
  • Добавьте к методу атрибут FixedArgumentFormulaFunction или VariableArgumentFormulaFunction
  • Добавьте его в библиотеку функций
Давайте определим функцию, которая возвращает длину гипотенузы с учетом длины двух других сторон: Сначала мы должны определить метод с правильной сигнатурой:
 Открытая вспомогательная гипотенуза (ByVal args () в качестве аргумента, результат ByVal в виде FunctionResult, _
                      ByVal Engine как FormulaEngine)

Концевой переводник

Объяснение трех аргументов:

  • Аргументы нашей функции в виде массива из экземпляров аргумента
  • Экземпляр класса FunctionResult , в котором мы будем хранить возвращаемое значение нашей функции
  • Экземпляр механизма формул
Во-вторых, мы должны украсить наш метод подходящим атрибутом, чтобы библиотека функций могла его распознать:
  _
Public Sub Hypotenuse (ByVal args () как аргумент, ByVal результат как FunctionResult, _
                      ByVal Engine как FormulaEngine)

Концевой переводник
Мы объявили, что для нашего метода требуется 2 аргумента, оба типа Double . Механизм вызовет наш метод только в том случае, если в формуле указано ровно 2 аргумента, и оба аргумента могут быть преобразованы в Double . Это освобождает нас от необходимости писать код проверки аргументов для каждой функции, которую мы хотим реализовать.2) result.SetValue (hyp) Концевой переводник

Мы получаем значение каждого из наших аргументов как двойное, вычисляем гипотенузу и устанавливаем значение в FunctionResult .

Затем мы добавляем нашу пользовательскую функцию в библиотеку:

 engine.FunctionLibrary.AddFunction (AddressOf Hypotenuse)

И теперь мы можем использовать его в функции:

 тусклый результат как Double = engine.Evaluate ("= 10 + Hypotenuse (3, 4)")

Обратите внимание, что все функции должны возвращать значение, и вы не можете определять / отменять определение функций, пока определены формулы.

Демо-приложение

Демо-приложение — это версия Excel для бедняков. Он задуман как эталонная реализация, показывающая, как использовать все функции движка. Он демонстрирует следующее:
  • Несколько листов и перекрестные ссылки
  • Именованные ссылки
  • Отслеживание ссылок посредством вставки / удаления строки / столбца и перемещения диапазона
  • Поддержка вырезания / копирования / вставки и заполнения вправо / вниз
  • Абсолютные / относительные ссылки
  • Сохранить и загрузка механизма формул и рабочих листов
  • Формулы, которых нет ни на одном листе и которые «отслеживают» значения листа (перейдите в Вставка -> Диаграмма)

Подробности реализации

Анализ формул

Для реализации парсинга формул я использовал отличный генератор парсеров Grammatica.Я написал грамматику, описывающую синтаксис формулы, и позволил Grammatica сгенерировать синтаксический анализатор. Затем я позволяю синтаксическому анализатору анализировать, прослушивать обратные вызовы и заполнять дерево синтаксического анализа своими собственными объектами. В конце у меня есть корневой элемент, представляющий все дерево синтаксического анализа формулы. Я перестраиваю дерево в форму постфикса и сохраняю его в экземпляре формулы. Тогда оценка формулы просто состоит из итерации по каждому элементу и извлечения / извлечения значений из стека. В конце концов, в стеке должно остаться одно значение — результат формулы.

Я выбрал Grammatica, потому что он имеет четкое разделение между грамматикой и кодом парсера, имеет простой в использовании синтаксис грамматики и выводит код VB .NET. Некоторое время в проекте не было никакой активности, но он не мертв, и хотя версия, которую я использую, является альфа-версией, я считаю ее очень стабильной: без сбоев и некорректной работы. Я очень рекомендую его, если вы, как и я, плохо знакомы с синтаксическими анализаторами и грамматиками.

Кроме того, поскольку синтаксический анализатор грамматики создается во время выполнения, очень легко динамически изменять шаблоны десятичного разделителя и разделителя аргументов для использования значений текущего языка и региональных параметров.Это означает, что вместо = 1,2 + sum (1,2,3) пользователь в Эстонии может ввести = 1,2 + sum (1; 2; 3) , и это будет действительная формула.

Пересчет натурального порядка

Движок поддерживает график зависимостей для всех формул. Когда требуется пересчет, временный граф строится, начиная с корневого узла пересчета. После удаления всех циклических ссылок на графе выполняется топологическая сортировка, чтобы получить список формул в естественном порядке. С этим списком вычислений нужно просто перебирать его и повторно оценивать каждую формулу.

Не реализовано

Следующие вещи не реализованы, потому что они являются непонятными или расширенными функциями, о которых большинство людей не знает или не сочтет полезными:
  • Формулы массива
  • Операторы диапазона, объединения и пересечения
  • Трехмерные ссылки
Я обязательно рассмотрю их реализацию, если будет достаточно спроса.

Заключение

Я обнаружил, что кодирование этого проекта дало мне хорошее представление о том, как работает Excel. Необходимость реализовать более 100 функций Excel позволяет хорошо ознакомиться со всеми их маленькими причудами.Например: формула = Смещение (A1,1,1) , введенная в ячейку A1, не обрабатывается Excel как циклическая ссылка, даже если она зависит от собственной ячейки. Другой пример: формула конкатенации не работает с диапазонами, не относящимися к ячейкам. В то время как вы можете сказать = Sum (A1: B2) , вы не можете сказать = Concatenate (A1: B2) .

Этот проект в настоящее время находится на альфа-фазе, потому что он не тестировался / не использовался в реальном мире. Как упоминалось во введении, проект размещен на SourceForge.О любых ошибках или запросах функций следует сообщать там с помощью предоставленных инструментов. Там же будут размещаться любые новые выпуски.

Что ж, надеюсь, вы, ребята, найдете этот проект полезным!

История

  • 4 марта 2007 г.
  • 6 марта 2007 г.
    • Перешел с диаграммы Dundas на ZedGraph из-за меньшей занимаемой площади
    • Версия Source теперь включает сборку диаграммы
  • 17 марта 2007 г.
    • Исправлена ​​ошибка, из-за которой именованные ссылки не пересчитывались
    • Добавлен класс Variable, чтобы упростить использование именованных констант

Новая формула рейтинга приложений, отправленная в Google Play, будет отдавать предпочтение более новым обзорам

Google уделяет больше внимания последним обзорам приложений при расчете средней оценки приложения в Play Маркете.Объявление было сделано в среду на ежегодной конференции разработчиков устройств ввода-вывода. Обновленные рейтинги будут опубликованы в начале августа.

Свежесть имеет большее значение. Идея взвешивания последних оценок основана на том, чтобы больше доверять самой последней версии приложения. Что хорошего в рейтингах трех версий назад, если с тех пор ваше приложение претерпело значительный пересмотр или множество дополнительных улучшений? Или если приложение вашего конкурента не претерпело серьезных обновлений с момента его первого громкого запуска год назад?

«Вместо совокупного значения за все время будет пересчитано ваше новое среднее значение, чтобы придать больший вес самым последним рейтингам.Благодаря этому изменению ваш рейтинг в Play Маркете не только даст пользователям лучшее представление о текущем состоянии вашего приложения, но и будет лучше отражать все ваши усилия и улучшения ».

Новые рейтинги будут опубликованы в августе, но разработчики уже могут подготовиться к нему, предварительно предварительно просмотрев свой рейтинг (в соответствии с пересмотренной формулой), перейдя в свою консоль Google Play.

Почему мы должны заботиться. «Приложения ранжируются на основе рейтингов, обзоров, загрузок и других факторов», согласно Google.Неизвестно, какое значение имеет новый расчет рейтинга в алгоритме ранжирования, но он, скорее всего, окажет некоторое влияние на общую SEO-оптимизацию вашего приложения в Play Маркете.

Как видно выше, приложения для Android также могут отображаться в результатах поиска Google на мобильных устройствах. Рейтинги вашего магазина Google Play переносятся в эти результаты поиска, а это значит, что вам действительно следует рассматривать рейтинги своего приложения как часть общих усилий по SEO.


Об авторе

Джордж Нгуен — редактор Search Engine Land, освещающего обычный поиск, подкастинг и электронную коммерцию.Его опыт работы в журналистике и контент-маркетинге. До прихода в индустрию он работал радиоведущим, писателем, ведущим подкастов и учителем в государственной школе.

Загрузки — Formula

  • ГОРНЫЙ ВЕЛОСИПЕД
  • МОТОЦИКЛ
  • КУЛЬТУРА
    • Рассказы
    • Всадники
  • КОМПАНИЯ
    • Наследие
    • Видение
  • ГДЕ КУПИТЬ
    • Найти дилера
    • Международные дистрибьюторы
  • ПОДДЕРЖКА
    • Свяжитесь с нами
    • Загрузки
    • Видеоуроки

ENGITA

  • ГОРНЫЙ ВЕЛОСИПЕД
  • МОТОЦИКЛ
  • КУЛЬТУРА
    • Рассказы
    • Всадники
  • КОМПАНИЯ
    • Наследие
    • Видение
  • ГДЕ КУПИТЬ
    • Найти дилера
    • Международные дистрибьюторы
  • ПОДДЕРЖКА
    • Свяжитесь с нами
    • Загрузки
    • Видеоуроки
  • ГОРНЫЙ ВЕЛОСИПЕД
  • МОТОЦИКЛ
  • КУЛЬТУРА
    • Рассказы
    • Всадники
  • КОМПАНИЯ
    • Наследие
    • Видение
  • ГДЕ КУПИТЬ
    • Найти дилера
    • Международные дистрибьюторы
  • ПОДДЕРЖКА
    • Свяжитесь с нами
    • Загрузки
    • Видеоуроки

    • ENGITA

Термодинамика компрессора

Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены газотурбинные двигатели, также называемые реактивными двигатели.Все типы реактивных двигателей имеют некоторые общие части. Все реактивные двигатели имеют компрессор для увеличивают давление поступающего воздуха. В настоящее время есть два основные конструкции компрессоров реактивных двигателей: осевые компрессор, в котором воздух течет параллельно оси вращения, и центробежный компрессор, в котором воздух повернут перпендикулярно оси вращения. В В любой конструкции работа компрессора заключается в повышении давления. потока. Замеряем прибавку на компрессоре давления соотношение (CPR), , которое является отношением общего давления воздуха pt на выходе то компрессора до давления воздуха, поступающего в компрессор.этот номер всегда больше 1.0. Ссылаясь на нашу станцию нумерация, вход компрессора — станция 2 и выход компрессора Станция 3 . CPR равно pt3 , разделенному на pt2 , как показано на горка.

CPR = pt3 / pt2> = 1,0

Для повышения давления компрессор должен работать работать над потоком. В осевом компрессора, на валу установлены каскады малых профилей. поворачивает с большой скоростью.Несколько рядов, или ступеней, — это обычно используется для получения высокой CPR , при этом каждая ступень дает небольшой повышение давления. В центробежном компрессоре дополнительный повышение давления происходит в результате поворота потока радиально на , исходящие от общего центра или сходящиеся к нему. Поскольку внешнее тепло не добавляется и не отводится компрессор во время повышение давления, процесс изэнтропический. Общая температура соотношение Tt3 / Tt2 на компрессоре связано с перепадом давления уравнения изэнтропического течения.((гамма -1) / гамма)

где гам — отношение удельные плавки.

Необходимо провести работу по проворачиванию вала, на котором установлен компрессор. установлен. Из сохранения энергии работа компрессора на единицу массы воздушного потока CW равна изменению удельная энтальпия ht потока из вход на выход компрессора.

CW = ht3 — ht2

Срок «удельный» означает на массу воздушного потока. Энтальпия на вход и выход относится к общей температуре Tt на тех станции.((гамма -1) / гамма) — 1] / NC

который связывает работу, необходимую для включения компрессора, степень сжатия компрессора, общая температура на входе, некоторые свойства газа и КПД нк . Коэффициент полезного действия включен в учитывать фактическую производительность компрессора, а не идеальные, изоэнтропические характеристики. В идеальном мире ценность эффективность будет 1,0; на самом деле он всегда меньше 1.0. Поэтому необходима дополнительная работа, чтобы преодолеть неэффективность компрессор для получения желаемой СЛР.Работа предоставлена силовая турбина, к которой подключена к компрессору за центральный вал.

Обратите внимание, что CPR зависит от общего температурного отношения через компрессор. Так как CPR всегда больше 1.0 и значение гамма , отношение удельных теплоемкостей, составляет около 1,4 для воздуха общий температурный коэффициент также больше 1,0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *