Domácí práce č.1. Jak dlouho vydrží palivo motocyklu Jawa 50 Pionýr, pojme-li jeho nádrž 3,5 litru paliva o hustote 750kg m 3 a

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Domácí práce č.1. Jak dlouho vydrží palivo motocyklu Jawa 50 Pionýr, pojme-li jeho nádrž 3,5 litru paliva o hustote 750kg m 3 a"

Štefan Zeman
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Domácí práce č.1 Jak dlouho vydrží palivo motocyklu Jawa 50 Pionýr, pojme-li jeho nádrž 3,5 litru paliva o hustote 750kg m 3 a motor beží pri 5000ot min 1 s výkonem 1.5kW. Motor má vrtání 38 mm a zdvih 44 mm, pricemž kompresní pomer motoru je 6,6. eplota vzduchu nasávaného do motoru je 20 C a jeho tlak je 97 kpa. Výhrevnost paliva je J kg 1 (tedy na 1 kilogram paliva). Jako pracovní medium v motoru uvažujte vzduch o vlastnostech: r : 287J kg 1 K 1 a κ : 1.4. Porovnejte také, jak se zmení doba nutná k vyprázdnení nádrže provozem motoru pokud se oba adiabatické deje v cyklu nahradí polytropickými s exponentem 1,25. Urcete stavové veliciny (p, V, ) v charakteristických bodech cyklu, práci za jeden cyklus, termickou úcinnost cyklu, spotrebu paliva za 1 hodinu provozu, strední teplotu prívodu (spálení paliva) a odvodu tepla (výfuku). Oba cykly motoru nakreslete schématicky do p-v a -S diagramu (typické body cyklu, práce cyklu, práce dílcích deju cyklu v príslušném diagramu, privedené a odvedené teplo). Popis cyklu: 0-1 sání 1-2 adiabatická komprese 2-3 isochorické zvýšení tlaku 3-4 adiabatická expanze 4-1izochorický odvod tepla 1-0 výfuk Zadané hodnoty: oběm nádrže: V nadrze : 3.5l hustota paliva: ρ paliva : 750 kg m 3 otáčky motoru: n motoru : 5000min 1 výkon motoru: P motoru : 1.5kW kompresní poměr: ε k : 6.6 teplota nasávaného vzduchu: tlak nasávaného vzduchu: 1 : 20 C p 1 : 97kPa výhřevnost paliva: q v : J kg 1 vlastnosti uvažovaného pracovního média motoru: průměr vrtání moru: D : 38mm κ : 1.4 zdvih motoru: zdvih : 44mm polytropický exponent: n : 1.25 r : 287J kg 1 K 1

Výhrevnost paliva je 32 10 6 J kg 1 (tedy na 1 kilogram paliva). Jako pracovní medium v motoru uvažujte vzduch o vlastnostech: r : 287J kg 1 K 1 a κ : 1.4.

2 π D 2 zdvihový oběm: V z : zdvih 4 V z kompresní oběm: V k : ε k m 3 kompresní poměr určíme takto: V k + V z ε k V k oběm válce: V c : V z + V k m 3 Oběmy ve významných bodech cyklu: V 1 : V c m 3 V 3 : V k m 3 V 2 : V k m 3 V 4 : V c m 3 Práce jednoho cyklu: P motoru přímo ze zadání: A 0 : n motoru 18 J ermická účinnost cyklu: 1 přímo ze zadání: η t : % κ 1 ε k 0-1 : sání teplota nasávaného vzduchu: K tlak nasávaného vzduchu: p 1 97 kpa Během nasávání se nemění ani teplota, ani tlak. Do válce se dostává pracovní médium pomocí podtlaku, který je "okamžite" vyrovnáván, ke změneě tedy nedojde. 1-2 : adiabatická komprese obecně pro adiabatický děj platí: p V κ κ konst tedy : p 1 V 1 κ p 2 V 2 V 1 tlak p 2 tedy: p 2 : p kpa V 2 κ dále také platí: κ 1 2 V 2 V 1 odtud potom 2 : 1 V 2 : 1 1 V 2 κ K

881 10 5 m 3 Práce jednoho cyklu: P motoru přímo ze zadání: A 0 : n motoru 18 J ermická účinnost cyklu: 1 přímo ze zadání: η t : 1 52.991 % κ 1 ε k 0-1 : sání teplota nasávaného vzduchu: 1 293.

3 2-3 : izochorické zvýšení tlaku A 0 A 0 v dalších výpočtech budeme potřebovat teplo Q H : η t odtud Q Q H : h η t J tlak v bodě 3: Q H ( κ 1) p 3 : + p V kpa 2 2 teplota v bodě 3: 3 : p K p : adiabatická expanze V 3 tlak v bodě 4: 4 : 3 V 4 V 3 teplota v bodě 4: p 4 : p 3 V 4 κ 1 Stavové veličiny ve významných bodech: κ K kpa p MPa V m K p MPa V m K p MPa V m K p MPa V m K

322 10 3 K p 2 3-4 : adiabatická expanze V 3 tlak v bodě 4: 4 : 3 V 4 V 3 teplota v bodě 4: p 4 : p 3 V 4 κ 1 Stavové veličiny ve významných

4 Spotřeba paliva za 1 hodinu provozu:

5 k výpočtu spotřeby budeme potřebovat hmotnost směsi pro jeden cyklus: m směsi : Q H kg q v výpočet spotřeby potom: spotřeba : m směsi n motoru ρ paliva l hr Doba potřebná k vyprázdnění nádrže: doba_vyprázdnění : V nadrze spotřeba hr Střední teplota přívodu a odvodu tepla: střední teplota přívodu: 3 2 stř_přívod : K střední teplota odvodu: 1 4 stř_odvod : K Nahrazení adiabatických dějů ději polytropickými: Následující veličiny se při náhradě dějů nezmění, pro další výpočty bude nutné označovat všechny veličiny indexem "p". V 1p : V 1 V 3p : V 3 1p : 1 p 1p : p 1 A 0p : A 0 V 2p : V 2 V 4p : V : polytropická komprese V 1p p 2p p 1p V 1p : kpa V 2p : 1p 2p V 2p n n K A 12p : p 1p V 1p n 1 p 2p V 2p J 2-3 : izochorické zvýšení tlaku A 34p : A 0p A 12p J

401 K střední teplota odvodu: 1 4 stř_odvod : 1 4 436.

6 A 34p ( n 1) p 3p p 3p : kpa n 3p : 2p p V 3p 2p V 3p V V 4p 4p K 3-4 : polytropická expanze V 3p V 3p p 4p : p 3p kpa V 4p : 3p 4p V 4p n n K Stavové veličiny ve významných bodech: p 1p MPa V 1p m 3 1p K p 2p MPa V 2p m 3 2p K p 3p MPa V 3p m 3 3p K p 4p MPa V 4p m 3 4p K ermická účinnost cyklu: 1 κ n A 0p Q Hp : V κ 1 2p ( p 3p p 2p) + A κ 1 34p 41.8 J η tp : % Q Hp

746 K Stavové veličiny ve významných bodech: p 1p 0.097 MPa V 1p 5.881 10 5 m 3 1p 293.15 K p 2p 1.0261 MPa V 2p 8.

7 Střední teplota přívodu a odvodu tepla: 3p 2p 4p 3p stř_přívod_p_23 : K stř_přívod_p_34 : 3p 4p 2p 3p K stř_přívod_p_23 + stř_přívod_p_34 stř_přívod_p : K 1p 4p 2p 1p stř_odvod_p_41 : K stř_odvod_p_12 : 1p 2p 4p 1p K stř_odvod_p_41 + stř_odvod_p_12 stř_odvod_p : K Spotřeba paliva za 1 hodinu provozu:

746 K stř_přívod_p_23 + stř_přívod_p_34 stř_přívod_p : 2 799.

8 Q Hp m směsi_p : kg spotřeba_p : q v m směsi_p n motoru ρ paliva l hr Doba potřebná k vyprázdnění nádrže: doba_vyprázdnění_p : V nadrze spotřeba_p hr Porovnání dob vyprázdnění: adiabatický děj: doba_vyprázdnění hr polytropický děj: doba_vyprázdnění_p hr Při chodu motoru v adiabatických dějích je doba vyprázdnění výrazně delší než v případě polytropických dějů. Studie změny charakteristiky motoru v závislosti na tlaku plnění: Při této studii mě zajímá jak se projeví změna plnícího tlaku ve výpočtech jako taková a které z těchto změn stojí za upozornění. Z důvodu náročnosti na objem výpočtů zde uvádím vždy pouze plnící tlak a výsledné hodnoty veličin na kterých se změna plnícího projevila (A 0, m a t vyprázdnení ). Hodnoty tlaku v jednotlivých bodech neuvádím - je jasné že jejich hodnoty jsou logicky vyšší. p pln 97kPa m Kg t vyprázdnění min A J p pln 150kPa m Kg t vyprázdnění min A J p pln 200kPa m Kg t vyprázdnění min A J Závěr: Z výsledných čísel je jasné že zvýšení plnícího tlaku vede jednoznacně k zvýšení vykonané práce při každém cyklu, respektive k zvýšení výkonu motoru. Na druhou stranu je jasně vidět že zvýšení plnícího tlaku se také projeví zvýšením spotřeby paliva. Beru v úvahu primitivnost těchto našich výpočtů a věřím že s reálným laděním motoru by tyto hodnoty neměly mnoho společného, nicméně i na této úrovni se mi podařilo ověrit, že přeplnování vede k zisku větší práce při zachování základní stavby motoru.

695 hr Při chodu motoru v adiabatických dějích je doba vyprázdnění výrazně delší než v případě polytropických dějů.

Podobné dokumenty

1/5. 9. Kompresory a pneumatické motory. Příklad: 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 9.10, 9.11, 9.12, 9.13, 9.14, 9.15, 9.16, 9.

1/5. 9. Kompresory a pneumatické motory. Příklad: 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 9.10, 9.11, 9.12, 9.13, 9.14, 9.15, 9.16, 9. 1/5 9. Kompresory a pneumatické motory Příklad: 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 9.10, 9.11, 9.12, 9.13, 9.14, 9.15, 9.16, 9.17 Příklad 9.1 Dvojčinný vzduchový kompresor bez škodného prostoru,