19. 国产165型单缸四冲程汽油机的气缸直径为65 mm,活塞冲程长55 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为$9.58 × 10^5$ Pa,飞轮的转速是1 500 r/min。
(1)求这种汽油机满负荷工作时做功的功率;(不计摩擦损失,结果以瓦为单位且保留一位小数)
(2)如果满负荷工作时每分钟消耗15 g汽油,这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少?(汽油的热值为$4.6 × 10^7$ J/kg,假设汽油完全燃烧,结果百分号前保留整数)
(1)求这种汽油机满负荷工作时做功的功率;(不计摩擦损失,结果以瓦为单位且保留一位小数)
(2)如果满负荷工作时每分钟消耗15 g汽油,这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少?(汽油的热值为$4.6 × 10^7$ J/kg,假设汽油完全燃烧,结果百分号前保留整数)
答案
解:
(1) 活塞的横截面积:
$S = π (\frac{d}{2})^2 = 3.14 × (\frac{65×10^{-3}\ \mathrm{m}}{2})^2 \approx 3.32×10^{-3}\ \mathrm{m}^2$
燃气对活塞的平均压力:
$F = pS = 9.58×10^5\ \mathrm{Pa} × 3.32×10^{-3}\ \mathrm{m}^2 \approx 3180.6\ \mathrm{N}$
一个做功冲程燃气对活塞做的功:
$W_0 = FL = 3180.6\ \mathrm{N} × 55×10^{-3}\ \mathrm{m} \approx 174.9\ \mathrm{J}$
四冲程汽油机飞轮每转2圈完成1次做功,1min内做功的次数:
$n = \frac{1500}{2} = 750$
1min内汽油机做的总功:
$W_{\mathrm{总}} = nW_0 = 750 × 174.9\ \mathrm{J} = 131175\ \mathrm{J}$
做功的功率:
$P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{131175\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} \approx 2186.3\ \mathrm{W}$
(2) 15g汽油完全燃烧放出的热量:
$Q_{\mathrm{放}} = mq = 15×10^{-3}\ \mathrm{kg} × 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} = 6.9×10^5\ \mathrm{J}$
汽油机把内能转化为机械能的效率:
$\eta = \frac{W_{\mathrm{总}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{131175\ \mathrm{J}}{6.9×10^5\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 19\%$
答:(1) 汽油机满负荷工作时做功的功率约为2186.3 W;(2) 汽油机的效率约为19%。
(1) 活塞的横截面积:
$S = π (\frac{d}{2})^2 = 3.14 × (\frac{65×10^{-3}\ \mathrm{m}}{2})^2 \approx 3.32×10^{-3}\ \mathrm{m}^2$
燃气对活塞的平均压力:
$F = pS = 9.58×10^5\ \mathrm{Pa} × 3.32×10^{-3}\ \mathrm{m}^2 \approx 3180.6\ \mathrm{N}$
一个做功冲程燃气对活塞做的功:
$W_0 = FL = 3180.6\ \mathrm{N} × 55×10^{-3}\ \mathrm{m} \approx 174.9\ \mathrm{J}$
四冲程汽油机飞轮每转2圈完成1次做功,1min内做功的次数:
$n = \frac{1500}{2} = 750$
1min内汽油机做的总功:
$W_{\mathrm{总}} = nW_0 = 750 × 174.9\ \mathrm{J} = 131175\ \mathrm{J}$
做功的功率:
$P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{131175\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} \approx 2186.3\ \mathrm{W}$
(2) 15g汽油完全燃烧放出的热量:
$Q_{\mathrm{放}} = mq = 15×10^{-3}\ \mathrm{kg} × 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} = 6.9×10^5\ \mathrm{J}$
汽油机把内能转化为机械能的效率:
$\eta = \frac{W_{\mathrm{总}}}{Q_{\mathrm{放}}} × 100\% = \frac{131175\ \mathrm{J}}{6.9×10^5\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 19\%$
答:(1) 汽油机满负荷工作时做功的功率约为2186.3 W;(2) 汽油机的效率约为19%。
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