Вопрос школьника
Гусеничный трактор развивает номинальную мощность N = 60 кВт и при этом расходует в среднем в τ = 1 ч m = 18 кг дизельного топлива. Определить КПД η двигателя
Ответ от учителя
КПД (коэффициент полезного действия) двигателя можно определить по формуле:
η = Pп / Pн,
где Pп — полезная мощность, которая используется для работы механизмов, а Pн — номинальная мощность двигателя.
Для определения полезной мощности необходимо знать, сколько энергии было потрачено на работу механизмов, а сколько ушло на нагревание двигателя и окружающей среды. В данном случае такой информации нет, поэтому будем считать, что весь расход топлива был использован для работы механизмов.
Тогда полезная мощность будет равна:
Pп = N = 60 кВт.
Таким образом, КПД двигателя можно определить по формуле:
η = Pп / Pн = 60 / Pн.
Осталось определить номинальную мощность двигателя. Для этого воспользуемся формулой расхода топлива:
m = Q * ρ * τ,
где Q — расход топлива в кг/ч, ρ — плотность топлива в кг/м3, τ — время работы в часах.
Перенесем переменные и получим:
Pн = m * Qнв / τ,
где Qнв — низшая теплота сгорания топлива.
Значение Qнв для дизельного топлива принимается равным 42,7 МДж/кг.
Подставим известные значения и получим:
Pн = 18 * 42,7 * 10^6 / 1 = 767,4 кВт.
Теперь можем вычислить КПД двигателя:
η = 60 / 767,4 ≈ 0,078.
Таким образом, КПД гусеничного трактора составляет около 7,8%. Это означает, что только 7,8% энергии, полученной от сгорания топлива, используется для работы механизмов, а остальное уходит на нагревание двигателя и окружающей среды.
