Якою є різниця між реальним коефіцієнтом корисної дії (ККД) двигуна автомобіля та ККД ідеальної теплової машини

Pugayuschiy_Dinozavr

42

Коефіцієнт корисної дії (ККД) виявляється важливим показником, який оцінює ефективність роботи двигуна автомобіля. Існує різниця між реальним ККД і ККД ідеальної теплової машини.

Перед тим, як обчислити реальний ККД, давайте розберемося в ККД ідеальної теплової машини. ККД ідеальної теплової машини визначається як відношення корисної роботи, яку вона виконує, до теплоти, яку вона отримує.

Щоб обчислити ККД ідеальної теплової машини, використовуйте наступну формулу:

\[\text{ККД }= 1 - \frac{T_{\text{хол}}}{T_{\text{гор}}}\]

де \(T_{\text{хол}}\) - температура холодного резервуара (температура відпрацьованого газу), \(T_{\text{гор}}\) - температура горячого резервуара (температура газу в циліндрі двигуна).

У вказаній задачі ми маємо:

\(T_{\text{хол}} = 450K\) (температура відпрацьованого газу)

\(T_{\text{гор}} = 1250K\) (температура газу в циліндрі двигуна)

Замінюємо значення в формулу ККД ідеальної теплової машини:

\[\text{ККД ідеальної теплової машини} = 1 - \frac{450}{1250}\]
\[\text{ККД ідеальної теплової машини} = 1 - 0.36\]
\[\text{ККД ідеальної теплової машини} = 0.64\]

Тепер перейдемо до розрахунку реального ККД автомобільного двигуна. Реальний ККД враховує додаткові втрати, такі як тертя, теплове випромінювання та інші неідеальності, які знижують ефективність роботи двигуна.

В задачі наведено такі дані:

Швидкість: 90 км/год

Потужність: 30 кВт

Витрата палива: 8 л бензину на 100 км шляху

Звернімось до формули реального ККД:

\[\text{Реальний ККД} = \frac{\text{Корисна потужність}}{\text{Енергія, отримана від палива}}\]

Ми маємо потужність двигуна 30 кВт та витрату палива 8 л бензину на 100 км (або 0.08 л/км). Давайте переведемо витрату палива витрачену за 1 годину:

Витрата палива за 1 годину = 0.08 л/км * 90 км/год = 7.2 л/год.

Підставимо значення в формулу реального ККД:

\[\text{Реальний ККД} = \frac{30 кВт}{7.2 л/год} = \frac{30}{7.2} \approx 4.17\]

Отже, розрахунковий реальний ККД автомобільного двигуна складає близько 4.17.

Для зміни ККД двигуна впливають різні фактори, такі як конструкція двигуна, оптимізація роботи та використання палива, втрати на тертя та інші чинники. Ідеальний ККД теплової машини виступає як максимально можливий результат, якого можна досягти, а реальний ККД включає фактори неідеальності, що знижують ефективність. Тому різниця між цими двома ККД може бути великою залежно від умов роботи двигуна та інших чинників, що впливають на ефективність.