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22. (9分)阅读短文,回答问题.
多功能喷洒车
推动绿色发展,促进人与自然和谐共生.多功能喷洒车作为城市环保小卫士充当着重要角色.
某款喷洒车的主要结构如图甲所示,配置的四冲程柴油机不仅要牵引喷洒车前行,还要带动雾炮机电气箱里的发电机发电,然后发电机给风机、转向机、水泵和液压泵供电,水泵和液压泵可独立工作.机械结构上,喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心;工作时水泵将水箱中的水直接压到喷嘴处,然后被风机产生的强风喷射出去;转向机可带动喷雾炮筒左右水平旋转,液压泵撑杆可支撑并带动喷嘴上下转动,实现有效控制喷洒射程和面积的作用.
喷洒车的部分参数如下表所示,其中最大能效的定义为:当以最大射程和流量工作时,最大射程和单位时间喷水体积的乘积与发电机输出功率的比值.
|发电机输出电压|380 V|最大能效|5 L·m/kJ|柴油机效率|40%|
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多功能喷洒车
推动绿色发展,促进人与自然和谐共生.多功能喷洒车作为城市环保小卫士充当着重要角色.
某款喷洒车的主要结构如图甲所示,配置的四冲程柴油机不仅要牵引喷洒车前行,还要带动雾炮机电气箱里的发电机发电,然后发电机给风机、转向机、水泵和液压泵供电,水泵和液压泵可独立工作.机械结构上,喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心;工作时水泵将水箱中的水直接压到喷嘴处,然后被风机产生的强风喷射出去;转向机可带动喷雾炮筒左右水平旋转,液压泵撑杆可支撑并带动喷嘴上下转动,实现有效控制喷洒射程和面积的作用.
喷洒车的部分参数如下表所示,其中最大能效的定义为:当以最大射程和流量工作时,最大射程和单位时间喷水体积的乘积与发电机输出功率的比值.
|发电机输出电压|380 V|最大能效|5 L·m/kJ|柴油机效率|40%|
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答案
（1）四冲程柴油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中做功冲程将内能转化为机械能，对外做功，其他三个冲程依靠飞轮的惯性完成。
（2）工作时，水泵将水箱中的水直接压到喷嘴处，水从水箱流到喷嘴过程中，其质量不变，高度增加，速度可能也会变化，根据重力势能$E_p = mgh$（$m$为质量，$g$为重力加速度，$h$为高度），重力势能增加；若速度增大，动能也会增加，所以水的机械能增加。
（3）喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心，这样设计的目的是使炮筒在旋转和转动过程中更稳定，降低转动时所需的能量消耗，提高工作效率。
（4）已知发电机输出电压$U = 380V$，设发电机输出电流为$I$，发电机输出功率$P = UI$。
已知最大能效为$5L·m/kJ$，设最大射程为$s$，流量为$V$，根据最大能效的定义$\frac{sV}{P}=5L·m/kJ$。
设柴油机效率$\eta = 40\%$，柴油的热值$q$（一般取$q = 4.3×10^7J/kg$ ），若已知发电机输出功率$P$，根据$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}=\frac{Pt}{mq}$（$t$为时间，$m$为柴油质量），可求出单位时间内消耗柴油的质量$m=\frac{Pt}{\eta q}$。
假设最大射程$s = 100m$，流量$V = 0.1m^3/min=\frac{1}{600}m^3/s$，发电机输出功率$P$，由$\frac{sV}{P}=5×10^{- 3}m^3/kJ$，可得$P=\frac{sV}{5×10^{-3}}=\frac{100×\frac{1}{600}}{5×10^{-3}}=\frac{1}{3}×10^4W$。
由$\eta=\frac{P t}{mq}$，单位时间$t = 1s$，$m=\frac{P}{\eta q}=\frac{\frac{1}{3}×10^4}{0.4×4.3×10^7}\approx1.94×10^{-4}kg$ 。
（答案不唯一，具体数值需根据题目所给完整信息确定）
（2）工作时，水泵将水箱中的水直接压到喷嘴处，水从水箱流到喷嘴过程中，其质量不变，高度增加，速度可能也会变化，根据重力势能$E_p = mgh$（$m$为质量，$g$为重力加速度，$h$为高度），重力势能增加；若速度增大，动能也会增加，所以水的机械能增加。
（3）喷雾炮筒的转轴设计在炮筒的重心，这样设计的目的是使炮筒在旋转和转动过程中更稳定，降低转动时所需的能量消耗，提高工作效率。
（4）已知发电机输出电压$U = 380V$，设发电机输出电流为$I$，发电机输出功率$P = UI$。
已知最大能效为$5L·m/kJ$，设最大射程为$s$，流量为$V$，根据最大能效的定义$\frac{sV}{P}=5L·m/kJ$。
设柴油机效率$\eta = 40\%$，柴油的热值$q$（一般取$q = 4.3×10^7J/kg$ ），若已知发电机输出功率$P$，根据$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}=\frac{Pt}{mq}$（$t$为时间，$m$为柴油质量），可求出单位时间内消耗柴油的质量$m=\frac{Pt}{\eta q}$。
假设最大射程$s = 100m$，流量$V = 0.1m^3/min=\frac{1}{600}m^3/s$，发电机输出功率$P$，由$\frac{sV}{P}=5×10^{- 3}m^3/kJ$，可得$P=\frac{sV}{5×10^{-3}}=\frac{100×\frac{1}{600}}{5×10^{-3}}=\frac{1}{3}×10^4W$。
由$\eta=\frac{P t}{mq}$，单位时间$t = 1s$，$m=\frac{P}{\eta q}=\frac{\frac{1}{3}×10^4}{0.4×4.3×10^7}\approx1.94×10^{-4}kg$ 。
（答案不唯一，具体数值需根据题目所给完整信息确定）
