Кпд двигателя внутреннего сгорания равен: КПД двигателя внутреннего сгорания составляет 40%. Это означает, что 40% энергии, полученной в результате сгорания топлива

Содержание

КПД теплового двигателя — презентация онлайн

КПД теплового
двигателя

2. Задание на 2 дистанционный урок 11.12.20 8А класс

Посмотреть презентацию, прочитать параграф 24 , выписать
в тетрадь ответ на вопрос « Что такое КПД теплового двигателя
?» (слайд 5), выписать в тетрадь формулы для определения
КПД (слайд 6) и выполнить самостоятельную работу на
отдельных листочках, которые должны быть подписаны .
Указать вариант . Переписать задание или условие задачи с
доски полностью ( слайды с самостоятельной работой будут
меняться через 5 минут).На первый вопрос дать развернутый
ответ, вторую и третью задачу оформить в соответствии с
учебником, по которому вы учитесь . Выполненную работу
сдать учителю, который будет проводить урок, а учитель все
работы положит на стол охранника . Я их заберу и проверю.
Если останется время, то выполняйте домашнее
упражнение. Все возникшие вопросы через электронный
журнал
Тепловым двигателем называют машину,
в котором внутренняя энергия топлива
превращается в механическую энергию.

Вся ли тепловая энергия превращается
в тепловых двигателях в механическую
энергию?
Любой тепловой двигатель превращает
в механическую энергию только часть той
энергии, которая выделяется топливом
Для характеристики экономичности
различных двигателей введено понятие
КПД (коэффициент полезного действия)
двигателя.
Схема работы теплового двигателя
Q1-количество
теплоты,
полученное от
нагревателя
Q2-количество
теплоты,
отданное
холодильнику
А= Q1-Q2 -работа,
совершаемая
двигателем
Нагреватель-топливо; рабочее тело-газ;
холодильник- окружающая среда, части механизма
= (А / Q 1 ) 100%
Физическая величина,
показывающая, какую долю
составляет совершаемая
двигателем работа от энергии,
полученной при сгорании
топлива, называется
коэффициентом полезного
действия теплового двигателя

7. Характеристики тепловых двигателей

Двигатели
Мощность, кВт
КПД, %
ДВС:
карбюраторный
дизельный
1 – 200
15 — 2200
25
35
Турбины:
паровые
газовые
3 105
12 105
30
27
Реактивный
3 107
80

8.

Важнейшая техническая задача Повысить КПД тепловых двигателей
Уменьшение трения частей
двигателя
Уменьшение потерь топлива
вследствие его неполного
сгорания

9. Применение тепловых машин и проблемы охраны окружающей среды

•При сжигании топлива в тепловых машинах требуется
большое количество кислорода. На сгорание разнообразного
топлива расходуется от 10 до 25% кислорода, производимого
зелёными растениями.
•Тепловые машины не только сжигают кислород, но и
выбрасывают в атмосферу эквивалентные количества
двуокиси углерода (углекислого газа). Сгорание топлива в
топках промышленных предприятий и тепловых
электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому
происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи.
Сейчас во всём мире обычные энергетические установки
выбрасывают в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн. т золы и
около 60 млн. т диоксида серы.
•Кроме промышленности воздух загрязняет и транспорт,
прежде всего автомобильный (жители больших городов
задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей).
1. Не уничтожать зеленый покров Земли.
2. Посадить и вырастить дерево.
3. Не ездить без нужды в автомобиле, на мотоцикле,
мопеде.
4. Охранять лес, родники, речушки.
5. Организовать при школе экологический патруль.
6. Экономить воду, электроэнергию (будут сжигать
меньше топлива на электростанциях).
7. Беречь бумагу, собирать и сдавать макулатуру
(сохраните лес).
8. Беречь вещи (на их изготовление идет энергия).
9. Собирать и сдавать вторсырье.
10. Беспощадно бороться с разрушителями природы,
кем бы они ни были.
Самостоятельная работа:
выполняется на отдельных
подписанных листочках и сдается
на демонстрационный стол
Первый вариант
1. Один из учеников при решении получил
ответ, что КПД теплового двигателя равен
200%. Правильно ли решил ученик задачу?
Второй вариант
1. КПД теплового двигателя 45%. Что
означает это число?
Задачи 2
1 вариант
2.Тепловой двигатель за цикл получает от
нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и
отдаёт холодильнику энергию 800 Дж. Чему
равен КПД теплового двигателя?
2 вариант
2.Тепловой двигатель за цикл получает от
нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и
отдаёт холодильнику энергию 700 Дж. Чему
равен КПД теплового двигателя?
Задачи 3
1 вариант
3. Двигатель внутреннего сгорания
совершил полезную работу, равную
0,23МДж и израсходовал 2кг бензина.
Вычислить КПД двигателя. Подсказка
количество теплоты, полученное от
нагревателя: Q1=mq ,где q уд. теплота
сгорания бензина
2 вариант
3. Определить КПД двигателя трактора,
которому для выполнения работы 18,9
МДж потребовалось 1,5кг топлива с q
=42МДж/кг.

Индикаторный коэффициент полезного действия двигателя

Рабочий цикл, как это уже отмечалось ранее, имеет тепловые потери, к числу которых относятся: потеря тепла с охлаждающей водой, потеря тепла с отработавшими газами, потеря тепла вследствие неполноты сгора­ния топлива и потеря тепла вследствие диссоциации продуктов сгорания. Степень использования тепла в реальном двигателе оценивается так назы­ваемым индикаторным к. п. д. ?i, который равен отношению количества тепла, преобразованного в работу в цилиндре реального двигателя, к ко­личеству тепла, затраченному на получение этой работы.

Если количество подведенного тепла за рабочий цикл равно Qi ккал, то

где Li— работа, совершаемая газами за один цикл, в кг-м. Величина Qi на один моль воздуха будет равна

Из полученной формулы следует, что ?i зависит от ряда параметров, которые между собой взаимосвязаны, но одновременно следует заметить, что при работе двигателя с постоянными давлением и температурой воздуха перед впускным органом будем иметь

так как значения других параметров (L0, Qн) мало изменяются.

Из рассмотрения зависимости (144) следует, что величина ?i главным образом определяется значениями рi, ? и ?н.

Чем больше pi при данном значении ?, тем больше ?i. Необходимо обратить внимание на то, что при увеличении ?н возрастает pi, а если у дизеля сохранить при этом количество топлива, подаваемого за цикл неизменным, то ? также возрастет, а потому произведение р1? увеличится больше, чем величина ?н, и, следовательно, ?i при этом повысится.

Влияние рi, ? и ?н на ?i и их взаимосвязь объясняются влиянием на протекание процесса сгорания значений ?, ?, качества смесеобразования, нагрузки и числа оборотов двигателя, угла опережения подачи топлива и др. С увеличением в дизелях ? примерно от 1,2 до 2,5—3,0 индикаторный к. п. д. быстро увеличивается, а при дальнейшем увеличении ? рост ?i про­исходит медленно. Такое увеличение ?i при увеличении ?, как это происходит вследствие более благоприятных ус­ловий для протекания процесса сгорания и по причине снижения теплоем­кости рабочего тела.

При увеличении числа оборотов двигателя ?н снижается, а потому при сохранении подачи топлива за цикл неизменной ? и pi уменьшаются, ?i также уменьшается.

При работе двигателя с наддувом повышение ?i происходит, кроме того, за счет более совершенного протекания процесса сгорания и увеличе­ния ? за счет промежуточного охлаждения наддувочного воздуха.

Если ?i выразить через работу, совершаемую в цилиндре в течение часа, равную 1 л. с., то

Для сравнения степени использования теплоты в рабочем и в идеаль­ном циклах применяется так называемый относительный к. п. д., который равен отношению индикаторного к. п. д. рабочего цикла к термическому к. п. д. идеального цикла:

У выполненных двигателей ?g колеблется от 0,75 до 0,85.


Повышение кпд двигателя внутреннего сгорания

КПД двигателя: как на него влияет конструкция, питание, топливо?

   Нет в мире более бесполезной штуки, чем личный автомобиль. Подобное утверждение звучит очень странно от автомобильного энтузиаста, который к тому же десять лет проработал журналистом, но это действительно так! Не поймите неправильно, я не спорю с тем, что личный автомобиль полезен в хозяйстве: я говорю немножко о другом. А именно: автомобиль – это перевод ресурсов. Без вариантов. А все из-за врожденно низкого коэффициента полезного действия двигателя. 

   Наверняка вы помните цифры КПД двигателя внутреннего сгорания из школьной программы: это примерно 20-30%. Иными словами, только 20-30% энергии, выделяемой при сгорании топлива, конвертируется в мощность! Если еще учесть трансмиссионные потери (а заодно и механический КПД двигателя – этим термином обозначают энергию, которая завязла во вспомогательных агрегатах), то «косвенный» КПД двигателя внутреннего сгорания – то есть та энергия, которая перемещает автомобиль – и того ниже! Остальная энергия уходит, по сути, на нагрев атмосферы: это – тепло, выделяемое выпускной системой и радиатором охлаждения.

То и другое автопроизводители стремятся применять с пользой: например, автомобильная печка использует тепло двигателя для нагрева кабины. А вот выхлопные газы… Ну, они – ключевой элемент в самом изящном «лайф-хаке», используемом автопроизводителями для повышения КПД двигателя. Имя этого «лайф-хака» – турбонаддув. 

   Идея турбонаддува заключается в том, чтобы использовать «бесполезные» отработавшие газы для повышения КПД двигателя внутреннего сгорания. Энтузиастам, которые плотно соприкасаются с этой темой, прекрасно известен принцип действия турбонаддува: отработавшие газы раскручивают турбину, которая механически соединена с центробежным компрессором – вот он уже под большим давлением (от 0,5 и вплоть до трех баров) гонит воздух в цилиндры. Массовое применение турбонаддува началось в Японии в 80-90-е годы прошлого века. Сегодня тенденцию подхватила еще и Европа: большинство современных машин из Старого Света оснащено турбонаддувом. Вкупе с высокоточным непосредственным впрыском топлива, который позволяет каждую каплю горючего применять с пользой, это позволило добиться роста КПД двигателей по экспоненте: даже скромные 1,6-литровые двигатели нынче выдают около 200 сил! 

   КПД дизельных двигателей – отдельная история. Приведенные несколькими абзацами ранее цифры в 20-30% — это усредненный КПД бензинового двигателя. Современные дизельные двигатели – не чета старым тракторным моторам: в них используется высокоточный впрыск под большим давлением, хитрый турбонаддув с изменяемой геометрией, поэтому по мощности они уже не уступают своим бензиновым собратьям. Кстати, о турбонаддуве с изменяемой геометрией: его чаще используют именно в дизельных двигателях, поскольку для изготовления подобных турбин для бензиновых моторов требуются дорогие сплавы. Почему? Все дело в температуре горения: в дизельных двигателях она значительно (на несколько сотен градусов) ниже! КПД двигателя в таком случае выше уже по одной этой причине: меньше энергии превращается в бесполезное тепло! Как следствие – полезного тепла тоже меньше: все знают, что дизельные двигатели (а вместе с ней – печка в салоне) дольше нагреваются… Что касается конкретных цифр КПД двигателей внутреннего сгорания, работающих на дизельном топливе, то некоторые источники говорят о 40%. Разница по сравнению с бензиновыми двигателями значительная! С учетом более скромного расхода топлива, а также более низкой температуры горения «солярки», такие показатели выглядят вполне правдоподобно. 

   Разговор о КПД двигателя автомобиля не был бы полным без упоминания роторно-поршневых силовых агрегатов. Из всех моторов, широко применяемых в автомобильной промышленности, именно они – двигатели с максимальной КПД. Не надо быть ученым, чтобы это понять, достаточно вооружиться здравым смыслом: если у обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания за два оборота коленвала происходит один мощностной такт, то в роторном двигателе за один оборот происходит аж три вспышки топлива! У такого двигателя КПД равен примерно 45 процентам. Почему же такие моторы не получили широкого применения, и кроме как в спортивных «Маздах» мы их больше нигде не видим? Простой ответ – грязный выхлоп: КПД у таких двигателей выше, мощность – больше, но и вредных выбросов тоже много. Поэтому от них даже Mazda – и та отказалась. .. КПД двигателя – вопрос не только его конструкции: не меньшее значение имеет еще и топливо, которое в нем используется. 

   Данная статья размещена на сайте Econcar, поэтому было бы очень странно, если бы в ней не был упомянут энергетик для моторов: как и полагается, его применение способствует повышению КПД двигателя внутреннего сгорания, за счет снижения температуры горения, не говоря уже о том, что в его присутствии топлива в цилиндрах сгорает больше, чем без него.

Пётр Максимов, специально для www.econcar.ru

Влияние диаметра цилиндра и хода поршня на эффективный кпд двигателя внутреннего сгорания

Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
44662 2

Объём камеры сгорания в известной степени указывает на количество вводимой теплоты. Теплотворная способность поступающего заряда в бензиновом двигателе определена соотношением воздуха и топлива, близким к стехиометрическому. В дизель подаётся чистый воздух, а подача топлива ограничена степенью неполноты сгорания, при которой в отработавших газах появляется дым. Поэтому связь количества вводимой теплоты с объёмом камеры сгорания достаточно очевидна [2].

Наименьшим отношением поверхности к заданному объёму обладает сфера. Тепло в окружающее пространство отводится поверхностью, поэтому масса, имеющая форму шара, охлаждается в наименьшей степени. Эти очевидные соотношения учитываются при проектировании камеры сгорания. Следует, однако, иметь в виду геометрическое подобие деталей двигателей разных размеров. Как известно, объём сферы равен 4/3∙π∙R3, а её поверхность — 4∙π∙R2, и, таким образом, объём с ростом диаметра увеличивается быстрее, чем поверхность, и, следовательно, сфера большего диаметра будет иметь меньшую величину отношения поверхности к объёму. Если поверхности сферы разного диаметра имеют одинаковые перепады температур и одинаковые коэффициенты теплоотдачи α, то большая сфера будет охлаждаться медленнее.

Двигатели геометрически подобны, когда они имеют одинаковую конструкцию, но отличаются размерами. Если первый двигатель имеет диаметр цилиндра, например, равный единице, а у второго двигателя он в 2 раза больше, то все линейные размеры второго двигателя будут в 2 раза, поверхности — в 4 раза, а объёмы — в 8 раз больше, чем у первого двигателя. Полного геометрического подобия достичь, однако, не удаётся, так как размеры, например, свечей зажигания и топливных форсунок одинаковы у двигателей с разными размерами диаметра цилиндра.

Из геометрического подобия можно сделать тот вывод, что больший по размерам цилиндр имеет и более приемлемое отношение поверхности к объёму, поэтому его тепловые потери при охлаждении поверхности в одинаковых условиях будут меньше.

При определении мощности нужно, однако, учитывать некоторые ограничивающие факторы. Мощность двигателя зависит не только от размеров, т. е. объёма цилиндров двигателя, но и от частоты его вращения, а также среднего эффективного давления. Частота вращения двигателя ограничена максимальной средней скоростью поршня, массой и совершенством конструкции кривошипно-шатунного механизма. Максимальные средние скорости поршня бензиновых двигателей лежат в пределах 10—22 м/с. У двигателей легковых автомобилей максимальное значение средней скорости поршня достигает 15 м/с, а значения величины среднего эффективного давления при полной нагрузке близки к 1 МПа.

Рабочий объём двигателя и его размеры определяют не только геометрические факторы. Например, толщина стенок задана технологией, а не нагрузкой на них. Теплопередача через стенки зависит не от их толщины, а от теплопроводности их материала, коэффициентов теплоотдачи на поверхностях стенок, перепада температур и т. д. Колебания давления газа в трубопроводах распространяются со скоростью звука независимо от размеров двигателя, зазоры в подшипниках определяются свойствами масляной пленки и т. д. Некоторые выводы относительно влияния геометрических размеров цилиндров, тем не менее, необходимо сделать.

Преимущества и недостатки цилиндра с большим рабочим объёмом

Цилиндр большего рабочего объёма имеет меньшие относительные потери теплоты в стенки. Это хорошо подтверждается примерами стационарных дизелей с большими рабочими объёмами цилиндров, которые имеют очень низкие удельные расходы топлива. В отношении легковых автомобилей это положение, однако, подтверждается не всегда.

Анализ уравнения мощности двигателя показывает, что наибольшая мощность двигателя может быть достигнута при небольшой величине хода поршня.

Средняя скорость поршня может быть вычислена как

Cп = S∙n/30 (м/с),

где S — ход поршня, м; n — частота вращения, мин-1.

При ограничении средней скорости поршня Cп частота вращения может быть тем выше, чем меньше ход поршня. Уравнение мощности четырёхтактного двигателя имеет вид

Ne = Vh∙pe∙n/120 (кВт),

где Vh — объём двигателя, дм3; n — частота вращения, мин-1; pe — среднее эффективное давление, МПа.

Следовательно, мощность двигателя прямо пропорциональна частоте его вращения и рабочему объёму. Тем самым к двигателю одновременно предъявляются противоположные требования — большой рабочий объём цилиндра и короткий ход. Компромиссное решение состоит в применении большего числа цилиндров.

Наиболее предпочтительный рабочий объём одного цилиндра высокооборотного бензинового двигателя составляет 300—500 см3. Двигатель с малым числом таких цилиндров плохо уравновешен, а с большим — имеет значительные механические потери и обладает поэтому повышенными удельными расходами топлива. Восьмицилиндровый двигатель рабочим объемом 3000 см3 имеет меньший удельный расход топлива, чем двенадцатицилиндровый с таким же рабочим объёмом.

Для достижения малого расхода топлива целесообразно применять двигатели с малым числом цилиндров. Однако одноцилиндровый двигатель с большим рабочим объёмом не находит применения в автомобилях, поскольку его относительная масса велика, а уравновешивание возможно лишь при использовании специальных механизмов, что ведёт к дополнительному увеличению его массы, размеров и стоимости. Кроме того, большая неравномерность крутящего момента одноцилиндрового двигателя неприемлема для трансмиссий автомобиля.

Наименьшее число цилиндров у современного автомобильного двигателя равно двум. Такие двигатели с успехом применяют в автомобилях особо малого класса («Ситроен 2CV», «Фиат 126»). Сточки зрения уравновешенности, следующим в ряду целесообразного применения стоит четырёхцилиндровый двигатель, однако в настоящее время начинают применять и трёхцилиндровые двигатели с небольшим рабочим объёмом цилиндров, поскольку они позволяют получить малые расходы топлива. Кроме того, меньшее число цилиндров упрощает и удешевляет вспомогательное оборудование двигателя, так как сокращается число свечей зажигания, форсунок, плунжерных пар топливного насоса высокого давления. При поперечном расположении в автомобиле такой двигатель имеет меньшую длину и не ограничивает поворот управляемых колёс.

Трёхцилиндровый двигатель позволяет использовать унифицированные с четырёхцилиндровым основные детали: гильзу цилиндра, поршневой комплект, шатунный комплект, клапанный механизм. Такое же решение возможно и для пятицилиндрового двигателя, что позволяет при необходимости увеличения мощностного ряда вверх от базового четырёхцилиндрового двигателя избежать перехода на более длинный шестицилиндровый.

В дизелях помимо уменьшения потерь теплоты при сгорании большой рабочий объёмом цилиндра даёт возможность получить более компактную камеру сгорания, в которой при умеренных степенях сжатия создаются более высокие температуры к моменту впрыска топлива. У цилиндра с большим рабочим объёмом можно использовать форсунки с большим числом сопловых отверстий, обладающих меньшей чувствительностью к нагарообразованию.

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Частное от деления величины хода поршня S на величину диаметра цилиндра D представляет собой широко употребляемое значение отношения S/D. Точка зрения на величину хода поршня в течение развития двигателестроения менялась.

На начальном этапе автомобильного двигателестроения действовала так называемая налоговая формула, на основе которой взимаемый налог на мощность двигателя рассчитывался с учетом числа и диаметра D его цилиндров. Классификация двигателей осуществлялась также в соответствии с этой формулой. Поэтому отдавалось предпочтение двигателям с большой величиной хода поршня с тем, чтобы увеличить мощность двигателя в рамках данной налоговой категории. Мощность двигателя росла, но увеличение частоты вращения было ограничено допустимой средней скоростью поршня. Поскольку механизм газораспределения двигателя в этот период не был рассчитан на высокую оборотность, то ограничение частоты вращения скоростью поршня не имело значения.

Как только описанная налоговая формула была упразднена, и классификация двигателей стада проводится в соответствии с рабочим объёмом цилиндра, ход поршня начал резко уменьшаться, что позволило увеличить частоту вращения и, тем самым, мощность двигателя. В цилиндрах большего диаметра стало возможным применение клапанов больших размеров. Поэтому были созданы короткоходные двигатели с отношением S/D, достигающим 0,5. Усовершенствование механизма газораспределения, особенно при использовании четырех клапанов в цилиндре, позволило довести номинальную частоту вращения двигателя до 10000 мин-1 и более, вследствие чего удельная мощность быстро возросла.

В настоящее время большое внимание уделяется уменьшению расхода топлива. Проведённые с этой целью исследования влияния S/D показали, что короткоходные двигатели обладают повышенным удельным расходом топлива. Это вызвано большой поверхностью камеры сгорания, а также снижением механического КПД двигателя из-за относительно большой величины поступательно движущихся масс деталей шатунно-поршневого комплекта и роста потерь на приводы вспомогательного оборудования. При очень коротком ходе нужно удлинять шатун с тем, чтобы нижняя часть юбки поршня не задевалась противовесами коленчатого вала. Масса поршня при уменьшении его хода мало уменьшилась и при использовании выемок и вырезов на юбке поршня. Для снижения выброса токсичных веществ в отработавших газах целесообразнее применять двигатели с компактной камерой сгорания и с более длинным ходом поршня. Поэтому в настоящее время от двигателей с очень низким отношением S/D отказываются.

Рис. 1
Влияние отношения хода поршня S к диаметру цилиндра D на среднее эффективное давление pe гоночных автомобилей

Зависимость среднего эффективного давления от отношения S/D у лучших гоночных двигателей, где четко видно снижение pe при малых отношениях S/D, приведена на рис. 1. В настоящее время более выгодным считается отношение S/D, равное или несколько большее единицы. Хотя при коротком ходе поршня отношение поверхности цилиндра к его рабочему объёму при положении поршня в НМТ меньше, чем у длинноходных двигателей, нижняя зона цилиндра не так важна для отвода теплоты, поскольку температура газов уже заметно падает.

Длинноходный двигатель имеет более выгодное отношение охлаждаемой поверхности к объёму камеры сгорания при положении поршня в ВМТ, что более важно, так как в этот период цикла температура газов, определяющая потери теплоты, наиболее высока. Сокращение поверхности теплоотдачи в этой фазе процесса расширения уменьшает тепловые потери и улучшает индикаторный КПД двигателя.

Последнее обновление 02.03.2012
Опубликовано 27.09.2011

Читайте также

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 186 — 192 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. ↺ Узнать больше о эффективном КПД. – Прим. icarbio.ru

Комментарии

«Паровая турбина. КПД теплового двигателя».

Открытый урок по физике в 8-м классе

Тема: «Паровая турбина. КПД теплового двигателя».

Цели урока:

Образовательные. Активизация познавательной активности на уроке физика. Познакомить учащихся с устройством и принципом действия паровой турбины. Ввести понятие КПД теплового двигателя.

Развивающие. Развивать научное мировоззрение, логическое и абстрактное мышление, умение анализировать физические процессы, наблюдать, сравнивать, оценивать, устанавливать связи между физическими явлениями.

Воспитательные. Воспитывать самостоятельность, культуру речи, умение грамотно выражать свои мысли, используя физическую терминологию, информационную культуру, грамотное отношение к своему здоровью, экологическую безопасность.

Оборудование: ПК, видео-«паровая турбина. 8класс», презентация, карточки с индивидуальными заданиями (задачи по теме «Коэффициент полезного действия».

Ход урока:

  1. Организационный момент.

  1. Повторение ранее изученного материала.

Устный опрос учащихся (фронтальная работа):

  1. Из каких тактов состоит работа двигателя внутреннего сгорания?

  2. В каком из тактов внутренняя энергия топлива превращается в механическую, то есть двигатель совершает работу?

  3. Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания?

3.Актуализация опорных знаний.

Жизнь людей невозможна без использования различных видов энергии. Источниками энергии являются различные виды топлива, а также энергия ветра, солнечная энергия, энергия приливов и отливов.

Поэтому существуют различные типы машин, которые реализуют в своей работе превращение одного вида энергии в другой. По своей сути машина – устройство, которое служит для преобразования одного вида энергии в другой.

Тепловые машины преобразуют внутреннюю энергию в механическую. Мы с вами уже изучили один из видов тепловых машин – двигатель внутреннего сгорания, а сегодня познакомимся еще с одним видом – паровой турбиной, а кроме этого выясним такой вопрос, что происходит с внутренней энергией в результате ее преобразования в механическую. Итак, тема нашего урока «Паровая турбина. КПД теплового двигателя». Запишите, пожалуйста, в ваших рабочих тетрадях число и тему урока.

4.Изучение нового материала. (Видео)

В современной технике широко применяют другой тип теплового двигателя. В нем пар или нагретый до высокой температуре газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие двигатели называют турбинами.

Паровая турбина представляет собой насаженный на вал массивный диск. По ободу диска закреплены лопасти. Около лопастей расположены трубы – сопла, в которые поступает пар из котла. Работает турбина следующим образом. Пар, полученный в паровом котле под большим давлением, имеет температуру близкую к 6000С. Он направляется в сопло и в нем расширяется. При расширении пара происходит превращение его внутренней энергии в кинетическую энергию направленного движения струи пара. Струи пара, обладающие большой кинетической энергией, поступают из сопла на лопасти турбины и приводят диск турбины в быстрое вращательное движение. Вал и диск с лопастями образуют ротор турбины, который помещается в корпус. По всей поверхности корпуса помещаются сопла.

Схема устройства паровой турбины.

В современных турбинах применяют не один, а несколько дисков, насаженных на общий вал. Пар последовательно проходит через лопасти всех дисков, отдавая каждому из них часть своей энергии.

Несколько дисков насаженных на один вал.

Паровые турбины широко применю на современных тепловых и атомных электростанциях, где паровую турбину соединяют с генератором электрического тока.

Тепловые электростанции работают по следующему принципу: топливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та. В свою очередь, — вал электрического генератора. Затем отработавший пар конденсируется, вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел.

Турбины имеют ряд преимуществ по сравнению с другими тепловыми двигателями. Они выгодны и экономичны, поскольку используют в качестве рабочего тела водяной пар, а для его получения возможно применение любого, в том числе достаточно дешевого топлива. Кроме того, турбины позволяют получать довольно большие мощности, а их КПД составляет 30-60%.

Паровые турбинные двигатели нашли также широкое применение на водном транспорте. Их применению на сухопутном транспорте и тем более в авиации препятствует необходимость иметь топку и котел для получения пара, а также большое количество воды для использования в качестве рабочего тела.

В нашей стране строят паровые турбины мощностью от нескольких киловатт до 1 200 000 кВт. Постепенно находят все более широкое применение газовые турбины, в которых вместо пара используются продукты сгорания газа.

Любой тепловой двигатель превращает в механическую энергию только незначительную часть энергии, которая выделяется топливом. Большая часть энергии топлива не используется полезно, а теряется в окружающем пространстве.

Тепловой двигатель состоит из нагревателя, рабочего тела и холодильника. Газ или пар, который является рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты. Рабочее тело, нагреваясь, расширяется и совершает работу за счет своей внутренней энергии. Часть энергии передается атмосфере — холодильнику — вместе с отработанным паром или выхлопными газами.

Очень важно знать, какую часть энергии, выделяемой топливом, тепловой двигатель превращает в полезную работу. Чем больше эта часть энергии, тем двигатель экономичнее.

Для характеристики экономичности различных двигателей введено понятие коэффициента полезного действия двигателя — КПД.

Отношение совершенной полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя.

КПД теплового двигателя определяют по формуле:

КПД = АП/Q1, или КПД = (Q1 – Q2)/Q1* 100%,

где Ап — полезная работа, Q1 — количество теплоты, полученное от нагревателя, Q2 — количество теплоты, отданное холодильнику, Q1 –Q2 — количество теплоты, которое пошло на совершение работы. КПД выражается в процентах.

Например, двигатель из всей энергии, выделившейся при сгорании топлива, расходует на совершение полезной работы только одну четвертую часть. Тогда коэффициент полезного действия двигателя равен ¼ или 25% .

КПД двигателя обычно выражают в процентах. Он всегда меньше единицы, т. е. меньше 100% . Например, КПД двигателей внутреннего сгорания 20 — 40% , паровых турбин — выше 30% .

Устный опрос учащихся (фронтальная работа):

  1. Какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами?

  2. Каковы основные части турбины?

  3. Какими преимуществами обладает турбина по сравнению с двигателем внутреннего сгорания?

5.Закрепление и обобщение знаний. (Презентация «Своя Игра», конверты с задачами)

Поделить класс на три команды. Учащиеся выбирают представителей команд.

Решение задач на закрепление. Примеры решения задач.

Тест на закрепление (1-Балл)

(Слайд-3) 1. Какое из перечисленных ниже утверждений является определением КПД механизма?

А) произведение полезной работы на полную работу.

Б) отношение полезной работы к полной работе.

В) отношение полной работы к полезной.

Г) отношение работы ко времени, за которое она была совершена.

Ответ: б

(Слайд-4) 2. С помощью машины совершена полезная работа А2, полная работа при этом была равна А1. Какое из приведённых ниже выражений определяет коэффициент полезного действия машины?

А) А1+А2. Б) А1-А2. В) А2-А1. Г) А2/А1.

Ответ: г

(Слайд-5) 3. КПД паровой турбины равен 30%. Это означает, что…

А)…30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идёт на совершение полезной работы.

Б)…70% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, идёт на совершение полезной работы.

В)…30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию деталей двигателя.

Г)…30% энергии, выделившейся при полном сгорании топлива, преобразуется во внутреннюю энергию пара.

Ответ: а

(Слайд-6) 4. В тепловых двигателях…

А)…механическая энергия полностью превращается во внутреннюю энергию.

Б)…внутренняя энергия топлива полностью превращается в механическую энергию.

В)…внутренняя энергия топлива частично превращается в механическую энергию.

Г)…механическая энергия частично превращается во внутреннюю энергию.

Ответ: в

(Слайд-7) 5. КПД паровой машины меньше КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Это объясняется тем, что:

А)…удельная теплота сгорания угля меньше удельной теплоты сгорания бензина.

Б)…температура пара меньше температуры горючей смеси в ДВС.

В)…давление пара меньше давления горючей смеси в ДВС.

Г)…плотность пара меньше плотности горючей смеси.

Ответ: в

(Слайд-8) 1. Относится ли огнестрельное оружие к тепловым двигателям?

Да, так как при выстреле часть тепловой энергии топлива превращается в кинетическую энергию тел, например снаряда.

(Слайд-9) 2. Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура пара, поступающего к лопастям турбины?

Температура отработанного пара в турбинах ниже, чем у поступающего к лопаткам турбины, потому что пар, прошедший через лопатки турбины, отдал им часть своей внутренней энергии.

№1139. КПД уменьшается, окружающая среда засоряется.

Ответ из учебника(задачника): 1139. КПД уменьшится.

(Слайд-11) 1138. Во время каких тактов закрыты оба клапана в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания?

№1138. Оба клапана в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания закрыты во время такта “сжатие” и “рабочий ход” (т. е. 2-й и 3-й такты).

Приложение 1

Карточки с задачами

(Слайд-12)

Задача 1

В процессе работы тепловой машины за некоторое время рабочим телом было получено от нагревателя количество теплоты 1,5 МДж, передано холодильнику 1,2 МДж. Вычислить КПД машины.

Дано:

= 1,5·106Дж

= 1,2·106Дж

— ?

Решение

Ответ: 20 %

(Слайд-13)

Задача 2

В тепловой машине за счёт каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины.

Дано:

= 1 кДж=1000 Дж

=300 Дж

— ? Решение

Ответ: 30 %

(Слайд-14)

Задача 3. Тепловая машина, получив 4000 Дж тепла, совершила работу в 1 кДж. Определите КПД машины. (Ответ: КПД = 25%)

(Слайд-15)

Задача 4. КПД машины 40%. Определите работу, которую совершила машина, если она получила 6 кДж тепла. (Ответ: А = 2400 Дж)

(Слайд-16)

Задача 5 (№ 189). Определите КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 15МДж потребовалось израсходовать 1,2 кг топлива с удельной теплотой сгорания 42 МДж/кг.

(Слайд-17)


Устный опрос учащихся (фронтальная работа):

  1. Какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами?

  2. Каковы основные части турбины?

  3. Какими преимуществами обладает турбина по сравнению с двигателем внутреннего сгорания?

  4. КПД-?

Дополнительные задания.

(Слайд-18)

Тепловая машина получает от нагревателя количество теплоты, равное 3360 Дж за каждый цикл, а холодильнику отдаётся 2688 Дж. Найдите КПД машины.

Дано: Q1-3360дж, q2- 2680дж, нйти кпд. Решение: кпд=(q1-q2)/q1*100%=(3360дж-2688дж)/3360дж*100%=20%. Ответ: кпд=20%

(Слайд-19)

Найдите КПД тепловой машины, если совершается работа 250 Дж на каждый 1 кДж теплоты, полученной от нагревателя. Какое количество теплоты отдаётся холодильнику?

Α=Q₁-Q₂
Q₂=1000-250=750Дж
η=(Q₁-Q₂)/Q₁*100%=(1000-750)/1000*100%=25%
Ответ:Q₂=750Дж; η=25%

(Слайд-20)

Тепловая машина за цикл получает от нагревателя 500 Дж теплоты и отдает холодильнику 350 Дж. Чему равен ее КПД ?

КПД=(Q1-Q2)/Q1*100% ; КПД=30%

(Слайд-21)

1141. В одной из паровых турбин для совершения полезной работы используется 1/5 часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в другой — 1/4 часть. КПД какой турбины больше? Ответ обоснуйте.

№1141

Дано:

Решение:

КПД второй турбины выше.

(Слайд-22)

Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.

№1146.

Дано:

Решение:

Ответ из учебника(задачника): 1146. 20%.

(Слайд-23)

1145. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?

№1145.

Дано:

Решение:

Ответ из учебника(задачника): 1145. ≈25 кВт.

(Слайд-24)

1144. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 104 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. 7 Дж/кг*2 кг=0.23% 

(Слайд-27)

1140. Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 106 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.

№1140.

Дано:

Решение:

Ответ из учебника(задачника): 1140. ≈3,6%.

Устный опрос учащихся (фронтальная работа):

  1. Какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами?

  2. Каковы основные части турбины?

  3. Какими преимуществами обладает турбина по сравнению с двигателем внутреннего сгорания?

  4. КПД-?

Конец формы

Начало формы

Конец формы

Конец формы

Начало формы

Конец формы

6. Домашнее задание.

§ 23, 24, упр. 17

Вопросы:

  1. Какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами?

  2. Каковы основные части турбины?

  3. Какими преимуществами обладает турбина по сравнению с двигателем внутреннего сгорания?

Рещение задач.

1. Тепловая машина, получив 4000 Дж тепла, совершила работу в 1 кДж. Определите КПД машины. (Ответ: КПД = 25%)

2.КПД машины 40%. Определите работу, которую совершила машина, если она получила 6 кДж тепла. (Ответ: А = 2400 Дж)

3. Выполняя домашнее задание, ученик записал: «К машинам с тепловым двигателем относятся: реактивный самолет, паровая турбина, мопед». Дополните эту запись другими примерами.

Подготовьте доклад на одну из тем (по желанию):

.

  1. История изобретения паровых машин.

  2. История изобретения турбин.

  3. Первые паровозы Стефенсона и Черепановых.

  4. Достижения науки и техники в строительстве паровых турбин.

  5. Использование энергии Солнца на Земле.

Рефлексия

1137. Зачем в цилиндры дизельного двигателя (двигателя с воспламенением топлива от сжатия) жидкое топливо подается в распыленном состоянии?

Ответ из учебника(задачника): 1137. Для увеличения поверхности контакта соприкосновения топлива с воздухом, что способствует полному сгоранию топлива.

1135. Почему температура газа в двигателе внутреннего сгорания в конце такта «рабочий ход» ниже, чем в начале этого такта?

№1135. В начале такта “рабочий ход” нагретые газы, расширяясь, совершают работу, их внутренняя энергия уменьшается, температура понижается.

1134. В каком случае жидкое распыленное топливо в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: к концу такта всасывания или к концу такта сжатия?

№1134. Жидкое распыленное топливо обладает большей внутренней энергией в конце такта “сжатия”, так как выше его давление.

1133. В каком случае газообразная горючая смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: в начале такта «рабочий ход» или в конце его?

№1133. Большей внутренней энергией газообразная смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает в начале такта “рабочий ход”, так как ее температура выше, чем в конце такта.

Ответ из учебника(задачника): 1132. При подводном плавании для работы двигателя внутреннего сгорания недостаточно воздуха.

№1129. Для того, чтобы охлаждение двигателя происходило медленно. Иначе из-за резких механических деформаций двигатель может выйти из строя.

1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б

1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б

1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б 1б 1б 1б 2б 2б

Технологическая карта самоанализ

Коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания равен 25 что это означает

Что такое коэффициент полезного действия двигателя

Анализируем эффективность работы персонала

Для эффективного управления персоналом и увеличения объемов производства постоянно проводятся ежедневные, еженедельные, ежемесячные, квартальные и годовые отчеты по их производительности и эффективности работы.

Учитываются не только показатели по работе одного сотрудника, но и целых отделов и проводятся сравнения в том или ином направлении деятельности предприятия, что прямо влияют на показатели годовой выработки и соответственно от этого зависит получение запланированной прибыли. Все вышеперечисленные факторы и показатели, что применяются для расчета производительности персонала, тесно связаны между собой и характеризуют общий результат деятельности компании.

При проведении анализа производительности труда персонала учитывается удельный вес отдельных видов продукции в общей производительности. Здесь проводятся расчеты для продукции с высокими затратами трудовых ресурсов и более низкими, по необходимости рассчитывают среднее значение.

Анализируют не только показатели по производительности и проводят их сравнение, и оптимизацию, но и обозначают соответствующие резервы компании для уменьшения общей трудоемкости на изготовление продукции как по конкретным видам, так и по предприятию в целом.

Самым из простых способов по контролю и управлению производительностью труда персоналом является выполнение плановых показателей (или соответственно их недовыполнение или перевыполнение).

Основными целями анализа являются следующие:

  • напряженность плана по производительности работы персонала, определение степени;
  • выявление факторов, что влияют на показатели эффективности работы сотрудников;
  • сравнение соответствующих показателей;
  • внедрение и оптимизация предприятий, направленных на увеличение производительности работников организаций.

Планы по производительности в основном анализируют по таким показателям, как плановые и фактические показатели, а уже исходя из результатов отклонений (в меньшую или большей сторону) внедряются соответствующие методы и мероприятия.

Падение КПД и общие потери в электродвигателе

Существует множество негативных факторов, под влиянием которых складывается количество общих потерь в электрических двигателях. Существуют специальные методики, позволяющие заранее их определить. Например, можно определить наличие зазора, через который мощность частично подается из сети к статору, и далее — на ротор.

Потери мощности, возникающие в самом стартере, состоят из нескольких слагаемых. В первую очередь, это потери, связанные с и частичным перемагничиванием сердечника статора. Стальные элементы оказывают незначительное влияние и практически не принимаются в расчет. Это связано со скоростью вращения статора, которая значительно превышает скорость магнитного потока. В этом случае ротор должен вращаться в строгом соответствии с заявленными техническими характеристиками.

Значение механической мощности вала ротора ниже, чем электромагнитная мощность. Разница составляет количество потерь, возникающих в обмотке. К механическим потерям относятся трения в подшипниках и щетках, а также действие воздушной преграды на вращающиеся части.

Для асинхронных электродвигателей характерно наличие дополнительных потерь из-за наличия зубцов в статоре и роторе. Кроме того, в отдельных узлах двигателя возможно появление вихревых потоков. Все эти факторы в совокупности снижают КПД примерно на 0,5% от номинальной мощности агрегата.

При расчете возможных потерь используется и формула КПД двигателя, позволяющая вычислить уменьшение этого параметра. Прежде всего учитываются суммарные потери мощности, которые напрямую связаны с нагрузкой двигателя. С возрастанием нагрузки, пропорционально увеличиваются потери и снижается коэффициент полезного действия.

В конструкциях асинхронных электродвигателей учитываются все возможные потери при наличии максимальных нагрузок. Поэтому диапазон КПД этих устройств достаточно широкий и составляет от 80 до 90%. В двигателях повышенной мощности этот показатель может доходить до 90-96%.

Коэффициент полезного действия это характеристика эффективности работы, какого либо устройства или машины. КПД определяется как отношение полезной энергии на выходе системы к общему числу энергии подведенной к системе. КПД величина безразмерная и зачастую определяется в процентах.

Формула 1 — коэффициент полезного действия

Где—A
полезная работа

Q
суммарная работа, которая была затрачена

Любая система, совершающая какую либо работу, должна из вне получать энергию, с помощью которой и будет совершаться работа. Возьмем, к примеру, трансформатор напряжения. На вход подается сетевое напряжение 220 вольт, с выхода снимается 12 вольт для питания, к примеру, лампы накаливания. Так вот трансформатор преобразует энергию на входе до необходимого значения, при котором будет работать лампа.

Но не вся энергия, взятая от сети, попадет к лампе, поскольку в трансформаторе существуют потери. Например, потери магнитной энергии в сердечнике трансформатора. Или потери в активном сопротивлении обмоток. Где электрическая энергия будет переходить в тепловую не доходя до потребителя. Эта тепловая энергия в данной системе является бесполезной.

Поскольку потерь мощности избежать невозможно в любом системе то коэффициент полезного действия всегда ниже единицы.

КПД можно рассматривать как для всей системы целиком, состоящей из множество отдельных частей. Так и определять КПД для каждой части в отдельности тогда суммарный КПД будет равен произведению коэффициентов полезного действия всех его элементов.

В заключение можно сказать, что КПД определяет уровень совершенства, какого либо устройства в смысле передачи или преобразования энергии. Также говорит о том, сколько энергии подводимой к системе расходуется на полезную работу.

Задачи на КПД тепловых двигателей с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на КПД тепловых двигателей».

Относится ли ружьё к тепловым двигателям? Да, так как при выстреле внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.
Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 110,4 МДж потребовалось 8 кг бензина.

Задача № 2.
Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 220,8 МДж потребовалось 16 кг бензина.

Задача № 3.
Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 27,6 МДж потребовалось 2 кг бензина.

Задача № 4.
На теплоходе установлен дизельный двигатель мощностью 80 кВт с КПД 30%. На сколько километров пути ему хватит 1 т дизельного топлива при скорости движения 20 км/ч? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 43 МДж/кг.

Задача № 5.
Патрон травматического пистолета «Оса» 18×45 мм, содержит резиновую пулю массой 8,4 г. Определите КПД патрона, если пуля при выстреле приобрела скорость 140 м/с. Масса порохового заряда патрона составляет 0,18 г, удельная теплота сгорания пороха 3,8 • 106 Дж/кг.

Задача № 6.
Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 106 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.

Задача № 7.
Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 104 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.

Задача № 8.
За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?

Задача № 9.
Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.

Задача № 10.
ОГЭ
Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, 80 % теплоты, полученной от нагревания, передаёт охладителю. Количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q1 = 6,3 Дж. Найти КПД цикла ɳ и работу А, совершаемую за один цикл.

Задача № 11.
ЕГЭ
Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q2 = 13,4 кДж. Найти КПД цикла ɳ.

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на КПД тепловых двигателей». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к теме: ЗАДАЧИ на Закон Ома.
  • Посмотреть конспект «Тепловые машины. ДВС. Удельная теплота сгорания».
  • Вернуться к списку конспектов по Физике.
  • Проверить свои знания по Физике.

Почему производительность труда так важна в деятельности каждой организации

Производительность труда – это эффективность работы персонала в той или иной отрасли производства и рынка услуг отображается количественным числом изготовленной продукции или проданных услуг конкретным сотрудником за определенный период времени. В основном рассчитывают этот показатель за месяц работы и сравнивают с результатами работы других сотрудников, что работают на аналогичных должностях и имеют те же трудовые обязанности в количественном числе.

Обратным показателем величины производительности труда персонала является трудоемкость. Трудоемкость – это период времени (его количество) на изготовление одной единицы продукции или услуги (в зависимости от сферы деятельности сотрудника в организации).

Если увеличивается эффективность работы персонала организации, то соответственно снижается количество затрат рабочего времени, себестоимость изготавливаемой продукции значительно снижается, повышается общая экономическая эффективность производства.

Эффективность работы персонала прямо влияет на производственный цикл и его обороты. Чем быстрее происходит оборот средств (оборотных), тем скорее эти оборотные средства “освобождаются” из процесса оборота.

На темпы увеличения оборота оборотных средств влияют следующие показатели:

  • увеличения количества и объемов продаж;
  • работа над снижением затрат человеческих ресурсов на изготовление продукции или услуг;
  • постоянное усовершенствование качества и конкурентных способностей товаров и услуг;
  • общее сокращение и ускорение темпов производственного цикла;
  • усовершенствование систем снабжения и сбыта и т.д.

Во всех компаниях постоянно стараются увеличивать количество изготавливаемой продукции или предлагаемых услуг за конкретный период времени, а это в свою очередь сокращает статью по затратах на изготовление одной ее единицы.

В конце каждого месяца отделы кадров (или иные отдели по рекрутингу) проводят статистику по производительности труда персонала в той или иной области. Это могут быть различные производственные отделы в одной и той же фирме. Практикуют методы “слабого звена”: с сотрудниками, с наименьшими показателями по производительности труда персона, проводятся дополнительные обучения, применяются системы штрафов и т.д.

Компаниям не выгодно оплачивать труд персонала, с низкой эффективностью работы, так как это прямо влияет на получение общей прибыли. В то же время сотрудников, с хорошими показателями по производительности труда, постоянно поощряют в виде премий, бонусов, дополнительных отпусков и других видов бонусных программ.

Источник

Коэффициент полезного действия (КПД) — формулы и расчеты

Трактовка понятия

Электродвигатель и другие механизмы выполняют определённую работу, которая называется полезной. Устройство, функционируя, частично растрачивает энергию. Для определения эффективности работы применяется формула ɳ= А1/А2×100%, где:

  • А1 — полезная работу, которую выполняет машина либо мотор;
  • А2 — общий цикл работы;
  • η — обозначение КПД.

Показатель измеряется в процентах. Для нахождения коэффициента в математике используется следующая формула: η= А/Q, где А — энергия либо полезная работа, а Q — затраченная энергия. Чтобы выразить значение в процентах, КПД умножается на 100%. Действие не несёт содержательного смысла, так как 100% = 1. Для источника тока КПД меньше единицы.

В старших классах ученики решают задачи, в которых нужно найти КПД тепловых двигателей. Понятие трактуется следующим образом: отношение выполненной работы силового агрегата к энергии, полученной от нагревателя. Расчет производится по следующей формуле: η= (Q1-Q2)/Q1, где:

  • Q1 — теплота, полученная от нагревательного элемента;
  • Q2 — теплота, отданная холодильной установке.

Максимальное значение показателя характерно для циклической машины. Она оперирует при заданных температурах нагревательного элемента (Т1) и холодильника (Т2). Измерение осуществляется по формуле: η= (Т1-Т2)/Т1. Чтобы узнать КПД котла, который функционирует на органическом топливе, используется низшая теплота сгорания.

Плюс теплового насоса как нагревательного прибора заключается в возможности получать больше энергии, чем он может затратить на функционирование. Показатель трансформации вычисляется путём деления тепла конденсации на работу, затрачиваемую на выполнение данного процесса.

Мощность разных устройств

По статистике, во время работы прибора теряется до 25% энергии. При функционировании двигателя внутреннего сгорания топливо сгорает частично. Небольшой процент вылетает в выхлопную трубу. При запуске бензиновый мотор греет себя и составные элементы. На потерю уходит до 35% от общей мощности.

При движении механизмов происходит трение. Для его ослабления используется смазка. Но она неспособна полностью устранить явление, поэтому затрачивается до 20% энергии. Пример на автомобиле: если расход составляет 10 литров топлива на 100 км, на движение потребуется 2 л, а остаток, равный 8 л — потеря.

Если сравнивать КПД бензинового и дизельного моторов, полезная мощность первого механизма равна 25%, а второго — 40%. Агрегаты схожи между собой, но у них разные виды смесеобразования:

  1. Поршни бензинового мотора функционируют на высоких температурах, поэтому нуждаются в хорошем охлаждении. Тепло, которое могло бы перейти в механическую энергию, тратится впустую, что способствует снижению КПД.
  2. В цепи дизельного устройства топливо воспламеняется в процессе сжатия. На основе данного фактора можно сделать вывод, что давление в цилиндрах высокое, при этом мотор экологичнее и меньше первого аналога. Если проверить КПД при низком функционировании и большом объёме, результат превысит 50%.

Асинхронные механизмы

Расшифровка термина «асинхронность» — несовпадение по времени. Понятие используется во многих современных машинах, которые являются электрическими и способны преобразовывать соответствующую энергию в механическую. Плюсы устройств:

  • простое изготовление;
  • низкая цена;
  • надёжность;
  • незначительные эксплуатационные затраты.

Чтобы рассчитать КПД, используется уравнение η = P2 / P1. Для расчёта Р1 и Р2 применяются общие данные потери энергии в обмотках мотора. У большинства агрегатов показатель находится в пределах 80−90%. Для быстрого расчёта используется онлайн-ресурс либо личный калькулятор. Для проверки возможного КПД у мотора внешнего сгорания, который функционирует от разных источников тепла, используется силовой агрегат Стирлинга. Он представлен в виде тепловой машины с рабочим телом в виде жидкости либо газа. Вещество движется по замкнутому объёму.

Принцип его функционирования основан на постепенном нагреве и охлаждении объекта за счёт извлечения энергии из давления. Подобный механизм применяется на косметическом аппарате и современной подводной лодке. Его работоспособность наблюдается при любой температуре. Он не нуждается в дополнительной системе для запуска. Его КПД возможно расширить до 70%, в отличие от стандартного мотора.

Значения показателя

В 1824 году инженер Карно дал определение КПД идеального двигателя, когда коэффициент равен 100%. Для трактовки понятия была создана специальная машина со следующей формулой: η=(T1 — Т2)/ T1. Для расчёта максимального показателя применяется уравнение КПД макс = (T1-T2)/T1x100%. В двух примерах T1 указывает на температуру нагревателя, а T2 — температуру холодильника.

На практике для достижения 100% коэффициента потребуется приравнять температуру охладителя к нулю. Подобное явление невозможно, так как T1 выше температуры воздуха. Процедура повышения КПД источника тока либо силового агрегата считается важной технической задачей. Теоретически проблема решается путём снижения трения элементов двигателя и уменьшения теплопотери. В дизельном моторе подобное достигается турбонаддувом. В таком случае КПД возрастает до 50%.

Мощность стандартного двигателя увеличивается следующими способами:

  • подключение к системе многоцилиндрового агрегата;
  • применение специального топлива;
  • замена некоторых деталей;
  • перенос места сжигания бензина.

КПД зависит от типа и конструкции мотора. Современные учёные утверждают, что будущее за электродвигателями. На практике работа, которую совершает любое устройство, превышает полезную, так как определённая её часть выполняется против трения. Если используется подвижный блок, совершается дополнительная работа: поднимается блок с верёвкой, преодолеваются силы трения в блоке.

Решение примеров

Задача 1. Поезд на скорости 54 км/ч развивает мощность 720 кВт. Нужно вычислить силу тяги силовых агрегатов. Решение: чтобы найти мощность, используется формула N=F x v. Если перевести скорость в единицу СИ, получится 15 м/с. Подставив данные в уравнение, определяется, что F равно 48 kН.

Задача 2. Масса транспортного средства соответствует 2200 кг. Машина, поднимаясь в гору под уклоном в 0,018, проходит расстояние 100 м. Скорость развивается до 32,4 км/ч, а коэффициент трения соответствует 0,04. Нужно определить среднюю мощность авто при движении. Решение: вычисляется средняя скорость — v/2. Чтобы определить силу тяги мотора, выполняется рисунок, на котором отображаются силы, воздействующие на машину:

  • тяжесть — mg;
  • реакция опоры — N;
  • трение — Ftr;
  • тяга — F.

Первая величина вычисляется по второму закону Ньютона: mg+N+Ftr+F=ma. Для ускорения используется уравнение a=v2/2S. Если подставить последние значение и воспользоваться cos, получится средняя мощность. Так как ускорение считается постоянной величиной и равно 9,8 м/с2, поэтому v= 9 м/с. Подставив данные в первую формулу, получится: N= 9,5 kBt.

При решении сложных задач по физике рекомендуется проверить соответствие предоставленных в условиях единиц измерения с международными стандартами. Если они отличаются, необходимости перевести данные с учётом СИ.

Источник

Насколько эффективен двигатель вашего автомобиля

Это стало рутиной. Вы садитесь в машину, поворачиваете ключ, включаете передачу, жмете на газ и вперед. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, что нужно, чтобы ваша машина завелась? Приведение в действие транспортного средства на дороге требует, чтобы тысячи деталей работали вместе. В ответ на ваши инструкции они управляют непрерывным потоком энергии, когда автомобиль ускоряется, движется и тормозит, обеспечивая при этом оптимальную эффективность и экономию топлива.

При обсуждении автомобильных двигателей эффективность измеряется тем, сколько энергии в бензине фактически преобразуется в мощность, которая двигает автомобиль по дороге. К сожалению, даже при регулярном техническом обслуживании автомобиля, таком как тюнинг или замена масла, современные бензиновые двигатели эффективны всего на 30-35 процентов, а это означает, что примерно 65 центов из каждого доллара, который вы тратите на бензин, тратится впустую. Чтобы решить эту проблему, автопроизводители и их поставщики вкладывают огромные ресурсы в повышение эффективности двигателя, соответствие стандартам экономии топлива Агентства по охране окружающей среды и сокращение выбросов выхлопных газов.

Будущее топливной экономичности автомобилей

Несколько типов гибридных силовых агрегатов и новых конструкций трансмиссии внедряются или совершенствуются для повышения экономии топлива. Недавним примером являются системы «стоп-старт», которые повышают эффективность за счет временного отключения двигателя, когда автомобиль стоит в пробке. Другие ключевые технологические разработки, которые изучаются, включают:

• Усовершенствования механической работы двигателя

• Усовершенствования процесса сгорания

• Инновации, отключающие некоторые цилиндры, когда их мощность не нужна


Несколько отраслевых групп также лоббируют использование бензина с более высоким октановым числом, что позволит в будущем производить дополнительные модификации двигателей для повышения эффективности.

Как стиль вождения влияет на расход топлива

Сегодня наиболее эффективные автомобили, как правило, имеют самые высокие оценки экономии топлива в своем классе по оценке Агентства по охране окружающей среды. При поиске оптимальной эффективности не забывайте о собственном стиле вождения, который оказывает большое влияние на расход топлива. Проверенные методы, которые существенно влияют на экономию топлива, включают умеренное ускорение, раннее переключение на более высокую передачу, соблюдение ограничений скорости, движение накатом до остановившегося транспорта, «синхронизацию» светофоров и «движение вперед», чтобы исключить ненужное торможение и ускорение.

Двигатель внутреннего сгорания – обзор

26.3.2.6 Бензин

Бензин – это уникальный продукт, предназначенный для одного конкретного применения: топливо для двигателей внутреннего сгорания, таких как те, которые используются в автомобилях. Практически все остальные категории представляют собой классификации, включающие продукты с аналогичным химическим составом, но которые могут иметь заметно различное конечное использование. Бензин, однако, не имеет другого коммерческого применения; его единственное назначение — топливо для двигателя внутреннего сгорания.Большая часть процесса переработки направлена ​​на максимальное производство бензина. Это наиболее экономически важный из производимых нефтепродуктов [22]. Чтобы выполнить свое назначение в качестве эффективного топлива, бензин должен иметь диапазон летучести, обеспечивающий достаточное количество паров для воспламенения, а также должен иметь адекватные антидетонационные характеристики. Очистка продукта для соответствия необходимым характеристикам давления паров не представляет сложности. Старые автомобильные топлива имели состав, аналогичный LPD, и удовлетворяли потребности двигателя в отношении давления паров и летучести.Однако с годами двигатели совершенствовались, и они становились мощнее. Принципиальных изменений в конструкции четырехтактного двигателя не произошло; скорее, большая часть дополнительной мощности исходила от дополнительных цилиндров и увеличения степени сжатия. Использование увеличенной степени сжатия для получения большей мощности двигателя имело одну проблему, связанную с этим. С увеличением степени сжатия усилилась тенденция к преждевременному зажиганию, также известному как детонация. Чтобы свести к минимуму детонацию и достичь максимальной потенциальной мощности мощных двигателей, необходимо было повысить октановое число бензина.Октановое число — это просто мера склонности топлива сопротивляться детонации. Он определяется путем использования стандартного двигателя и сравнения характеристик тестируемого топлива с различными комбинациями стандартных видов топлива. Есть два стандартных тестовых двигателя, которые используются для определения октанового числа. Один имитирует вождение по шоссе, а другой — по городу. В зависимости от используемого двигателя можно получить либо октановое число по исследовательскому методу (RON), либо октановое число по моторному двигателю (MON). Опубликованное октановое число (PON), которое является числом, указанным на бензоколонках в Соединенных Штатах, представляет собой среднее арифметическое RON и MON.В большинстве других частей мира именно RON используется на насосе и для целей сравнения. Чистые соединения изооктан и n -гептан используются в качестве стандартов, и им присвоены значения 100 и 0 соответственно, поскольку изооктан обладает хорошими антидетонационными свойствами, тогда как n -гептан в этом отношении работает очень плохо. Таким образом, топливу, имеющему те же антидетонационные характеристики, что и смесь, состоящая из 89% изооктана и 11% н -гептана, будет присвоено октановое число 89.

К сожалению, состав сырой нефти в диапазоне температур кипения, необходимом для бензина – примерно C 4 –C 11 – не дает высокооктанового топлива. Прямая фракционная перегонка сырой нефти приведет к получению продукта типа LPD, который будет иметь правильный диапазон температур кипения, но неадекватное октановое число. Чтобы удовлетворить требования к современным автомобильным топливам, для производства бензина требуется значительная переработка сырой нефти.

Состав большей части нефти довольно богат нормальными алканами и циклоалканами с меньшим количеством изопарафинов и ароматических соединений, хотя относительное количество этих классов соединений будет варьироваться в зависимости от источника [23]. Как правило, ароматические соединения имеют самые высокие октановые числа, изопарафины также очень хорошие. Нафтены и алканы с прямой цепью значительно хуже. Следовательно, для производства бензина необходимо выполнить дополнительные операции на НПЗ, чтобы повысить октановое число до приемлемого уровня. Хотя на современном комплексном нефтеперерабатывающем заводе существует множество процессов, которые используются для повышения качества бензина, два наиболее важных процесса — это риформинг и изомеризация. Проще говоря, основной целью процесса риформинга является увеличение доли ароматических соединений, прежде всего путем превращения нафтенов в ароматические соединения. Целью изомеризации является превращение нормальных парафинов в изопарафины [22]. Использование процессов риформинга и изомеризации обеспечивает получение компонентов смешения, которые используются для повышения октанового числа конечного бензина.Из-за этих процессов химический состав получаемого бензина сильно отличается от состава сырой нефти. Бензин значительно богаче ароматическими и изопарафиновыми соединениями, чем соответствующая легкая прямогонная фракция. Эти методы очистки бензина не удаляют нормальные парафины или нафтены; однако, поскольку многие из этих компонентов превращаются в изопарафины и ароматические соединения, их относительные количества значительно снижаются. Поэтому типичный бензин будет богат ароматическими соединениями, такими как одноядерные алкилбензолы, а также парафинами с разветвленной цепью.Нормальные алканы и нафтены также будут присутствовать, хотя и в гораздо меньших количествах, чем в менее очищенных продуктах дистиллятного типа. ПНК на основе индана и нафталина также будут присутствовать, но не в качестве основных компонентов. Таким образом, поступающий на рынок бензин является уникальным нефтепродуктом, состав которого соответствует предполагаемому использованию и требуемым спецификациям.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Wärtsilä 31 самый эффективный двигатель в мире

Добро пожаловать в новое поколение двигателей.Wärtsilä 31 устанавливает новый стандарт энергоэффективности, обеспечивая самый низкий уровень потребления топлива среди всех четырехтактных двигателей в мире. Он также предлагает беспрецедентный уровень оперативного гибкостью и легко адаптируется к различным типам топлива и рабочим профилям. На протяжении всего срока службы двигателя Wärtsilä 31 вы будете получать наилучшую поддержку по запчастям, выездному обслуживанию, техническим вопросам, переоборудованию и Сервисные соглашения. Wärtsilä 31 — это просто самый экономичный, удобный и универсальный двигатель из когда-либо разработанных.

 

Wärtsilä 31 — это не один двигатель, а платформа, состоящая из трех разных продуктов: дизельного двигателя, газового двигателя и двухтопливного двигателя. Двигатели могут работать на широком спектре доступных видов топлива, таких как тяжелое жидкое топливо (HFO), судовое дизельное топливо (MDO), топливо с низкой вязкостью или низким содержанием серы, сжиженный природный газ (СПГ), этановый газ (ЭГ) или нефть. газ (СНГ).

Ульф Астранд, директор Wärtsilä по программам разработки продуктов, руководил внедрением всех новых технологий, содержащихся в новом двигателе. Он объясняет, что впервые была разработана платформа двигателя. одновременно для всех его вариантов топлива.

«Предыдущие двигатели изначально разрабатывались для работы на дизельном топливе, а затем адаптировались для работы на газе», — говорит он. «Это сделало невозможным полную оптимизацию их производительности и топливной экономичности для газового или двухтопливного режимов».

«Это совершенно новый двигатель, который мы разработали с нуля», — добавляет Джулио Тирелли, директор по портфелю двигателей и приложениям.«Это результат почти десятилетней работы по развитию и содержит самые передовые технологий, открывая двери для дальнейших будущих разработок».

 

Топливная экономичность

Новый Wärtsilä 31 — самый экономичный четырехтактный двигатель, доступный в настоящее время на рынке. Дизельная версия двигателя потребляет в среднем на 8–10 г/кВтч меньше топлива по сравнению с ближайшим конкурентом по всему объему. диапазон нагрузки. В оптимальной точке это число может опускаться до 165 г/кВтч.В пересчете на эксплуатационные расходы ежедневная экономия для эталонного буксира для обработки якорей (AHTS) составит около 10 000 евро в день на расходах на топливо.

«Повышение топливной экономичности такого масштаба еще никогда не достигалось за один шаг», — говорит Астранд. — И мы сделали это за один раз.

«Сегодня топливная экономичность является высшим признаком технического прогресса, — соглашается Тирелли. «И повышение производительности на 10 г/кВтч при запуске одного продукта — это существенное улучшение.Этот двигатель достиг уровня эффективности всего несколько лет назад это считалось физически невозможным».

 

 

Экологичность

Поскольку выбросы возникают в результате сжигания топлива, вполне естественно, что двигатель, который потребляет значительно меньше топлива, также производит значительно меньше выбросов. Совершенно новый Wärtsilä 31 не только соответствует существующему стандарту выбросов IMO Tier II. Стандарт, он также соответствует законодательству IMO Tier III, которое вступит в силу в 2016 году.Кроме того, концепция двойного топлива позволяет судам легко переключаться между дизельным и газовым топливом в зависимости от того, где они работают.

«Являясь лидером рынка по эффективности использования топлива, судно будет производить значительно меньше CO2, CO, THC и SOX. В двухтопливной версии он может работать на дизельном топливе в зоне уровня II, а затем переключаться на газ при переходе на уровень III. зона (например, зона контроля выбросов или ECA). Переключение происходит мгновенно – нет необходимости ждать переключения – судно может просто продолжать движение с той же скоростью.”

 

Меньше технического обслуживания, больше времени безотказной работы

Что касается технического обслуживания, расходы, связанные с новым Wärtsilä 31, были снижены примерно на 20%. В то время как стандартные двигатели аналогичной мощности требуют первой остановки для технического обслуживания примерно через 1000 часов работы, первая остановка на новом двигателе происходит через 8000 часов.

«Поскольку мы знаем, насколько критично время безотказной работы для прибыльности наших клиентов, сокращение потребности в техническом обслуживании было одним из наших главных приоритетов для этого нового двигателя», — объясняет Астранд.«Мало того, что его компоненты имеют более срок службы, мы также вложили много энергии в сокращение времени, необходимого для его обслуживания».

Удаленный доступ к оперативным данным обеспечивает расширенную поддержку и немедленный ответ от Wärtsilä для обеспечения безопасной работы судна или электростанции независимо от их местонахождения. Специализированный эксперт с высшим техническим уровнем опыт дает советы экипажу по телефону и электронной почте. Это сокращает количество незапланированных посещений для технического обслуживания на борту.

 

Модульная конструкция

Модульная конструкция нового Wärtsilä 31 позволяет легко снимать и заменять целые модули двигателя. Это сокращает время обслуживания, так как модуль можно просто заменить, вместо того, чтобы демонтировать каждую отдельную часть.

«Этот переход от отдельных запасных частей к сменным узлам, то есть замена полных узлов или модулей, таких как силовые агрегаты, форсунки и топливные насосы высокого давления, способствует более эффективному обслуживанию. и максимизирует время безотказной работы», — говорит Астранд.

Когда двигателю требуется техническое обслуживание, время простоя значительно сокращается, поскольку весь модуль можно просто вынуть и заменить сменным блоком. Сменные модули перечислены в руководстве по запасным частям и доступны на складе.

 

Операционная гибкость

Операционная гибкость является серьезной проблемой для оффшорных приложений, так как многие суда работают с малой нагрузкой, но также требуют возможности быстрого набора мощности. Операторы должны убедиться, что они могут работать при низких нагрузках при максимальной эффективности использования топлива. и прибыльность.Wärtsilä 31 можно легко адаптировать для различных рабочих профилей с различными настройками благодаря усовершенствованной системе автоматизации двигателя в сочетании с гибкостью впрыска топлива и подачи воздуха. системы. Дополнительные усовершенствования для операций с низкой нагрузкой также могут быть достигнуты путем установки пакета повышения эффективности при низкой нагрузке, который включает в себя некоторые механические изменения.

«Благодаря чрезвычайно высокому уровню автоматизации мы смогли оптимизировать несколько моментов, которые раньше не могли адаптировать», — объясняет Тирелли.

«Многие механические системы невозможно настроить для различных рабочих профилей, но современные электронные и гидравлические системы легко адаптируются к рабочим потребностям клиента», — соглашается Астранд, добавляя, что если Если владелец хочет изменить способ эксплуатации существующего судна, его всегда можно перенастроить в соответствии с новыми требованиями.

 

Перспективный двигатель

Модульная конструкция не только облегчает быстрый ремонт, но и поддерживает будущие модернизации.По словам Ульфа Астранда, это делает двигатель «готовым к будущему»:

«В будущем, когда мы разработаем новую технологию, судовладелец сможет просто установить модуль, содержащий обновление. Это будет особенно полезно при введении новых норм выбросов, но может также применяться к будущим типам топлива. Мы разработали продукт, который можно легко адаптировать к любым будущим возможностям. Я называю это двигателем, рассчитанным на будущее».

 

Три двигателя, одна общая платформа

Работа над новым Wärtsilä 31 началась еще в 2010 году.Инженеры Wärtsilä решили создать платформу двигателя с высоким уровнем общности между тремя вариантами двигателя.

«Все три двигателя почти идентичны, — говорит Джулио Тирелли. «Технический специалист, прошедший обучение на одном из двигателей, сможет очень легко управлять двумя другими, в то время как владельцам более чем одного типа двигателя потребуется меньше запасных частей. запасов, благодаря высокой унификации деталей. Кроме того, двигатель, который изначально покупался для работы, скажем, на дизеле, можно легко адаптировать под газовый или двухтопливный двигатель, если требования заказчика в процессе изменятся. от срока службы продукта.

«Благодаря модульной конструкции и использованию общих технологий в различных вариантах двигатель можно преобразовать из одного варианта в другой с незначительными механическими изменениями», — добавляет Астранд. «Это делает его надежным выбором на будущее, независимо от изменений в наличии топлива или возможных значительных колебаний цен на топливо».

Подробнее о Wärtsilä 31 

Меньше энергии, затрат, простоев и выбросов. Больше гибкости и времени безотказной работы.

Энергоэффективность. Потребляет в среднем на 8–10 г/кВтч меньше топлива по сравнению с ближайшим конкурентом во всем диапазоне нагрузки, что позволяет экономить до 10 000 евро в день.

Гибкость в выборе топлива. Wärtsilä 31 может работать на самых разных видах топлива: мазуте (HFO), судовом дизельном топливе (MDO), топливе с низкой вязкостью или низким содержанием серы, сжиженном природном газе (СПГ), этановом газе (ЭГ) или нефти. газ (СНГ).

Экономическая эффективность . Затраты на техническое обслуживание снижены примерно на 20%.

Меньше обслуживания , больше времени безотказной работы. Первая остановка для технического обслуживания производится через 8000 часов по сравнению с 1000 часами для стандартных двигателей аналогичной мощности. Наличие сменных модулей обеспечивает короткое время простоя для Обслуживание.

Операционная гибкость. Полностью рабочий, везде. Двухтопливный двигатель позволяет легко переключаться на газ при входе в зону уровня III без изменения скорости. Wärtsilä 31 легко адаптируется к различным операционные профили и любые будущие возможности.

Меньше выбросов. Значительно меньшее количество CO2, CO, THC и SOX. Полностью соответствует нормам IMO Tier III, вступающим в силу в 2016 г.

Все о двигателе внутреннего сгорания

Подписаться
Apple | Гугл | Спотифай | Амазонка | Player. FM
Castbox | Сшиватель | Подкаст Республики | RSS | Патреон


Стенограмма подкаста

Одной из технологий, которые помогли создать современный мир, является двигатель внутреннего сгорания.Без него мир сегодня был бы совсем другим.

Тем не менее, это не была полностью сформированная технология. Он развивался постепенно в течение столетия. Чтобы довести его до состояния, при котором его можно было бы использовать в транспортных средствах, потребовалось множество инноваций.

Узнайте больше о двигателе внутреннего сгорания, о том, как он был разработан, и обо всех проблемах, которые пришлось решать, в этом выпуске «Все везде ежедневно».


Спонсором этого выпуска является Audible.ком.

Сегодня я рекомендую аудиокнигу . Мы уже там? Американское автомобильное прошлое, настоящее и беспилотный автомобиль Дэна Альберта

В крестовых походах против автомобилей нет ничего нового. Его появление спровоцировало бои за уличное пространство, противопоставившие массы миллионерам, терроризирующим пешеходов. Когда у масс появились собственные автомобили, они тоже научились любить вождение.

Во время Второй мировой войны Вашингтон национализировал Детройт, а послевоенные американцы восприняли автомобиль и страну как одно целое.Затем пришел энвайронментализм 1960-х и энергетический кризис 1970-х.

Многие предсказывали и даже приветствовали смерть автомобиля. Но многие другие встали на его защиту. Они приняли культуру дальнобойщиков и взяли радиостанции Citizen Band, требуя достаточного количества бензина, чтобы держать свои большие лодки на плаву. С 1980-х годов автомобильная культура восторжествовала, и теперь мы проезжаем больше миль, чем когда-либо прежде.

Вы можете получить бесплатную месячную пробную версию Audible и 2 бесплатные аудиокниги, перейдя на audibletrial.com/EverythingEverywhere или нажав на ссылку в примечаниях к шоу.


Я думаю, что это хорошее место, чтобы начать обсуждение с определения того, что такое двигатель. Двигатель — это то, что преобразует сгорание в работу. Он отличается от двигателя, который преобразует электричество в работу. Несмотря на то, что эти термины часто используются взаимозаменяемо, двигатели и двигатели — это очень разные вещи.

Первыми двигателями были паровые машины. Паровая машина была основана на выработке тепла с помощью дерева, угля или другого горючего вещества и кипящей воды.Затем пар вращал турбину, которая вращала кривошип, способный работать.

Ключом к паровому двигателю было просто создание тепла для кипячения воды. То, что сжигалось для создания тепла, зависело от того, что было доступно и дешевле.

Двигатель внутреннего сгорания работает иначе. Двигатель внутреннего сгорания основан на сгорании топлива и последующем расширении образующегося горячего газа. Горение должно быть заключено в пространство, чтобы захватить давление расширяющегося газа, или, другими словами, оно должно быть внутренним.

По этой причине двигатель внутреннего сгорания сконструировать намного сложнее, чем паровой двигатель. Основы паровой машины были впервые созданы в Древней Греции. Однако двигатель внутреннего сгорания не был разработан до второй половины 19 века.

Первый двигатель внутреннего сгорания был разработан бельгийским инженером Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром в 1859 году. Его двигатель был довольно грубым, поскольку это был паровой двигатель, который был преобразован для сжигания угольного газа.

Человеком, которого считают создателем современного двигателя внутреннего сгорания, был немецкий инженер Николаус Отто, который определил цикл Отто в 1877 году и построил первый многотактный двигатель.


Что такое цикл Отто? Цикл Отто описывает четырехэтапный процесс сжигания топлива в двигателе.

Я кратко объясню это здесь, потому что это основа всего будущего. Так работает типичный четырехтактный двигатель в большинстве автомобилей в мире.Существуют вариации этого процесса, и в небольших двигателях, таких как газонокосилки, используется двухтактный процесс. Но для целей этого эпизода я расскажу о четырехтактном процессе.

Все это происходит в цилиндре с подвижным поршнем в нижней части цилиндра, с впускными отверстиями для топлива и воздуха и выпускным отверстием вверху, которое можно включать и выключать.

Первый такт называется тактом впуска. Здесь поршень опускается, создавая всасывание, которое втягивает топливно-воздушную смесь через открытый впускной клапан.

Второй такт — такт сжатия. Теперь, когда цилиндр заполнен топливно-воздушной смесью, впускной клапан закрыт, и поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. В этой фазе все клапаны закрыты.

Третий такт — это такт сгорания. Искра воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь в цилиндре, создавая небольшой взрыв, и сила взрыва толкает цилиндр вниз.

Четвертый такт — такт выпуска.В этом такте поршень возвращается в цилиндр, выталкивая выхлопные газы из выпускного клапана.

Поршень, который толкается вверх и вниз, соединен с другими поршнями через коленчатый вал, что гарантирует, что когда один поршень опущен, другой поршень находится вверху. Вот почему двигатели всегда будут иметь четное количество поршней и цилиндров. Большинство автомобилей сегодня будут иметь 6- или 8-цилиндровые двигатели, но есть небольшие автомобили с 4 цилиндрами, а некоторые мощные автомобили высокого класса могут иметь даже 10 или 12 цилиндров.

Коленчатый вал, который соединяет поршни, также является тем, что приводит в движение любую работу, которую должен выполнять двигатель. В случае с автомобилем это будет трансмиссия.

Все, что я только что описал, не обязательно так сложно понять, по крайней мере, в теории. Тем не менее, это создает массу проблем, чтобы заставить его работать на практике.

Если вы помните мой эпизод об электромобилях, паровые и электрические автомобили были так же популярны, как и автомобили с двигателем внутреннего сгорания примерно до 1910 года.Что в конечном итоге сделало автомобили с двигателями внутреннего сгорания доминирующими, так это решение многих проблем, которые сопровождали их.

Итак, основываясь на том, что я только что описал с четырехтактным циклом, давайте рассмотрим все инженерные проблемы, которые необходимо решить.

Первая — топливно-воздушная смесь, которая поступает в цилиндр. Вы не можете просто заполнить цилиндр кучей жидкого бензина. Жидкости плохо сжимаются. Его нужно поместить в туман и смешать с воздухом.Раньше для этого использовалось устройство, известное как карбюратор. Процесс смешивания воздуха и топлива называется карбюрацией. Сегодня большинство автомобилей будут делать то же самое, что и устройство, называемое топливной форсункой.

Воздух должен поступать снаружи двигателя. Кроме того, воздух должен быть чистым, поэтому для удаления любых твердых частиц требуется воздушный фильтр. По этой же причине автомобиль глохнет, если он находится под водой. У некоторых специальных транспортных средств будет трубка, которая размещает воздухозаборник над крышей, чтобы они могли пересекать реки.

После того, как топливно-воздушная смесь попала в цилиндр, ее необходимо воспламенить. Это делается с помощью свечи зажигания, которая позволяет электричеству создавать искру между зазором в верхней части свечи зажигания. Искра должна быть приурочена к максимальному сжатию топливно-воздушной смеси.

Поршень и цилиндр сделаны из металла, а металлы не любят тереться друг о друга. Это означает, что вам нужна какая-то смазка между поршнем и цилиндром, где в дело вступает моторное масло.Без моторного масла трение между поршнем и цилиндром привело бы к их заклиниванию и заклиниванию всего двигателя.

В ходе такта выпуска отходы от сгорания должны быть устранены, и они должны куда-то деваться. Это все как бы вылететь в выхлопную трубу. Некоторые автомобили будут иметь каталитический нейтрализатор, который преобразует определенные токсичные газы.

Такт сгорания представляет собой небольшой взрыв, и взрывы шумные. Автомобили могут быть довольно шумными, но они будут создавать гораздо больше шума без устройства для уменьшения звука, называемого глушителем.Если вы когда-нибудь водили машину без глушителя, вы знаете, насколько громкой может быть машина. Глушитель — это акустическое устройство.

Цикл — это процесс, который повторяется снова и снова. Вопрос в том, как запускается цикл? В очень старых автомобилях была рукоятка, которую нужно было физически повернуть, чтобы запустить цикл. В конце концов, это было перенесено на электродвигатель, называемый стартером.

Электрический стартер, как и свеча зажигания, требует электрической системы для работы двигателя.Для этого требуется батарея для хранения электроэнергии, а также генератор для производства электроэнергии. Механическая энергия двигателя используется для выработки электроэнергии. В современных автомобилях это называется генератором переменного тока, потому что он создает переменный ток.

Таким образом, это объясняет поступление топлива и воздуха, выход выхлопных газов и смазку поршня и цилиндров. Однако есть еще одна огромная проблема.

Двигатели внутреннего сгорания на самом деле очень неэффективны. Эффективность определяется тем, сколько энергии топлива передается движению.Наиболее эффективные двигатели внутреннего сгорания имеют КПД всего 40 %, а у большинства автомобилей КПД может составлять около 20 %.

Если только 20% энергии топлива преобразуется в работу, куда идет остальная часть? Он преобразуется в тепло.

Жара — огромная проблема. Тепло заставляет металл расширяться, что на самом деле не очень хорошо, если есть движущиеся части, и это может привести к растрескиванию и деформации металла. Если вы когда-нибудь клали руку на двигатель или рядом с ним после того, как остановили машину, вы имеете представление о том, насколько она может нагреваться.

Вы буквально можете приготовить еду на двигателе. В сети много видео, где люди готовят еду, завернутую в фольгу, на двигателе автомобиля. Если вы когда-либо оказывались в ситуации, похожей на отключение электроэнергии, и у вас не было возможности приготовить еду, это неэффективный, хотя и эффективный способ приготовления пищи.

Это означает, что в двигатель должна быть встроена система охлаждения.

В большинстве двигателей жидкость проходит через камеры в блоке цилиндров и отводит тепло. Затем жидкость проходит через устройство, называемое радиатором, которое имеет большую площадь поверхности, и воздух обдувается радиатором для охлаждения жидкости.


Для всей системы охлаждения двигателя требуется жидкость, насос для перемещения жидкости, трубки и шланги для направления жидкости и, наконец, ремни для работы вентилятора.

Все, о чем я только что рассказал, необходимо для работы двигателя. Если смазка, воздухозаборник, охлаждение, впрыск топлива или электрическая система выйдут из строя, то все просто остановится. Если вы владели автомобилем достаточно долго, есть большая вероятность, что одна или несколько из этих вещей пошли не так с вашей машиной.

Чем больше вы думаете обо всей системе, она действительно кажется устройством Руба Голдберга… и я даже не затронул другие жизненно важные системы автомобиля, такие как трансмиссия, тормоза и подвеска.

Тем не менее, за десятилетия инженеры очень хорошо научились заставлять все работать. Все эти части двигателя работали должным образом и сообща, что сделало возможным создание автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.


Ассоциированными продюсерами Everything Everywhere Daily являются Тор Томсен и Питер Беннетт.

Сегодняшний обзор исходит от слушателя Ambiverbal на Apple Podcasts в США. Пишут:

Гэри добился успеха

В книге «Все повсюду ежедневно» Гэри занимается тем, что важнее всего для него… и, к счастью, для большого количества людей, интересующихся жизнью в мире, как исторической, так и современной. Избавившись от ненужного жира, Гэри создал информационно питательный подкаст, который можно потреблять каждый день всего за несколько минут.Пять звезд.

Спасибо, Амбивербал! Вы будете рады узнать, что Everything Everywhere является частью сбалансированной медиа-диеты. Он содержит 100% рекомендуемой суточной нормы фактов и информации.

Помните, что если вы оставите отзыв или зададите вопрос, вы также сможете прочитать его в сериале.

Повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания с помощью химических добавок | Абдулла

Повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания с помощью химических добавок

Али Хасан Абдулла, Нихад Рауф Мааруф, Таха Ибадалден Абдулкарим


Аннотация

Повышение октанового числа двигателей внутреннего сгорания путем добавления некоторых химикатов и изучение влияния этих добавок на эффективность внутреннего сгорания двигателей с учетом окружающих условий представлены в этом исследовании. Лабораторные условия напрямую повлияли на физические свойства топлива. После добавления химических присадок бензин подавался в дистилляционную установку для повышения эффективности и определения пригодности присадок к бензину и их влияния на внутреннее сгорание, так как наблюдалась разница между двумя случаями. Для анализа экспериментальных данных были выбраны различные соотношения с различными химическими веществами, такими как метанол, этанол и AHA (принадлежащие исследователям и неизвестная химическая формула).Результаты показали влияние присадок на октановое число и изменение физических свойств топлива и в то же время на свойства двигателя. Результаты могут быть использованы для определения химических добавок, повышающих октановое число и эффективность внутреннего сгорания машин, а также для определения выбросов некоторых газов. Выявлено, что добавление 2% AHA к топливу повысило октановое число на 2,7 (3,09%) в теплых районах, это соотношение может быть увеличено в холодных районах. Данные результатов анализа выполнены в пределах глобальных и экологических детерминант безопасности.


Ключевые слова

Октановое число, Оптимизаторы топлива, Двигатель внутреннего сгорания, Перегонка бензина.


DOI: http://dx.doi.org/10.21533/pen.v9i1.1785

Рефбеки

  • На данный момент рефбеков нет.

Copyright (c) 2021 Авторы


Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Международная лицензия.

ISSN: 2303-4521

Цифровой идентификатор объекта DOI: 10.21533/pen


Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Усовершенствование двигателя внутреннего сгорания, часть 1

Двигатель внутреннего сгорания может быть чудом инженерной мысли, но это не значит, что он обязательно должен быть современным.

На самом деле, базовая конструкция, разработанная Жаном Ленуаром в 1850-х годах, не так уж далека от двигателя, который, вероятно, приводит в действие ваш автомобиль сегодня. Идея воспламенения топлива в герметичном блоке двигателя с силой, направленной на цилиндры и поршни, приводящие в движение автомобиль, совершенствовалась на протяжении десятилетий, но сегодня остается в основном такой же, как и всегда.

И это часть проблемы. Инженеры могут сделать очень мало для повышения эффективности, производительности и долговечности проверенного временем двигателя внутреннего сгорания.

Вот почему Амир Хаджепур, профессор инженерной механики и мехатроники в Университете Ватерлоо в Ватерлоо, Онтарио, Канада, и его команда работали над усовершенствованием не самой камеры сгорания, а клапанов, управляющих впуском и выпуском.Их инновация, полностью настраиваемая система, которая может регулировать открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, может повысить эффективность двигателей внутреннего сгорания более чем на 10 процентов и является результатом более чем десятилетней работы.

Когда мы сравнили начальные фазы газораспределения с оптимальными фазами газораспределения, мы поняли, что, фокусируя воздух, который врезается в поршень, мы можем повысить общую мощность двигателя. Проф. Амир Хаджепур, Университет Ватерлоо

«Большинство новых двигателей имеют форму системы изменения фаз газораспределения (VVT), и есть много преимуществ в изменении фаз газораспределения, когда вы находитесь в разных режимах работы двигателя», — говорит Хаджепур, чье исследование с командой сосредоточено на на разработку более дешевых и экологичных двигателей.Вы можете получить доступ к более высокому крутящему моменту или более высокой скорости или добиться лучшей производительности в других ситуациях, в которых может находиться двигатель».

Проблема в том, что клапаны обычно управляются кулачками и не могут свободно регулироваться. Большинство систем VVT можно менять только через определенные промежутки времени. Например, их можно переключать только между предустановленными настройками, или пользователь может изменить только их обе одновременно. Другими словами, пользователь не может самостоятельно изменять настройки открытия и закрытия.Это ограничивает возможности тонкой настройки двигателя.

Что сделал Khajepour, так это взял эту существующую функциональность и сделал ее полностью регулируемой, заменив кулачки гидравлическими цилиндрами и поворотными гидравлическими значениями. Это позволит инженерам настраивать как время открытия, так и время закрытия впускных и выпускных клапанов, чтобы повысить эффективность использования топлива, создавая двигатели, которые дешевле в топливе и выделяют меньше выбросов углерода.

«Когда мы сравнили начальные фазы газораспределения с оптимальными фазами газораспределения, мы поняли, что, фокусируя воздух, который врезается в поршень, мы можем повысить общую мощность двигателя», — говорит Хаджепур, объясняя, что 10-процентное увеличение эффективности может быть только началом для этой технологии.«Я уверен, что эффективность может быть еще больше улучшена в обычном ездовом цикле, потому что сейчас мы рассматриваем гораздо более широкий режим работы [включая вождение с частыми остановками, а также движение по шоссе], а не просто одна операция».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.