在当今世界,研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题.在内燃机中,废气带走了很多能量,如果能将这些能量再利用起来,会使内燃机的效率提高许多.某工
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在当今世界,研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题.在内燃机中,废气带走了很多能量,如果能将这些能量再利用起来,会使内燃机的效率提高许多.某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机,就采用了很多新技术.其中最重要的一项叫“增压”技术,它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压,使做功冲程中柴油燃烧的更充分,燃气压强更大,同时也减少了废气中的有害物质,达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的.这种柴油发动机有6个气缸,气缸直径为110mm,活塞行程为135mm,当转速为2300r/min时,发动机功率为220kW,最低油耗可达240g/(kW•h),柴油的热值为4.3×107J/kg.请回答下列问题: (1)该柴油发动机的效率最高可达多少? (2)在做功冲程中气缸内的平均压强是多少? (3)如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后,能使它们的平均效率由原来约31%提高到近35%,安装前按每年消耗3亿吨柴油估算,这项技术每年能为我国节约多少吨柴油? (4)如果目前我国柴油的平均价格为3750元/吨,根据上面的估算结果,计算使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约多少资金.由此你有哪些认识? |
答案
(1)240g/kW•h表示获得1kW•h电能消耗240g柴油, 所以柴油机工作时获得的有用功为:W有=1kW•h=3.6×106J, 消耗240g的柴油完全燃烧放出的热量为:Q=mq=0.24kg×4.3×107J/kg=1.032×107J, 所以柴油机的效率为: η===34.9%; (2)每秒钟的做功冲程数: n=×=, 设做功冲程中的平均压强为p,则有用功率: P=6nFL=6npsL=6npπ(D)2L, ∴p==4×2.2×105W | 6××3.14×(0.11m)2×0.135m | =1.49×106Pa; (3)∵安装“增压器”前后有用功是相同的, ∴η1qm1=η2qm2, ∴m2=m1, △m=m1-m2=(1-)m1=(1-)×3亿吨=0.34亿吨; (4)安装“增压器”后,仅节约柴油一项每年可为国家节约的资金: 3750元/t×3.4×107t≈1.3×1011元, 安装“增压器”,节约能源,利国利民! 答:(1)该柴油发动机的效率最高可达34.9%; (2)在做功冲程中气缸内的平均压强是1.49×106Pa; (3)这项技术每年能为我国节约0.34亿吨柴油; (4)使用“增压”技术后仅节约柴油一项可使我国每年节约1.3×1011元,安装“增压器”,节约能源,利国利民, 势在必行! |
举一反三
关于热机效率的说法中,不正确的是( )A.燃料燃烧释放的内能不可能全部做功 | B.减小各种热损失和增加机件的润滑,可以提高热机效率 | C.减小和利用废气带走的能量来提高热机效率 | D.热机工作时能量全都用来做有用功 |
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在燃料燃烧的过程中,燃料的 能转化为 能。燃料的燃烧是一种 变化。 |
有关汽油机和柴油机的说法,不正确的是 |
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A.使用的燃料不同 B.柴油机气缸顶部有喷油咀,而汽油机气缸顶部有火花塞 C.柴油机笨重但功率大 D.做功冲程中汽油机的气缸内燃气的压强和温度比柴油机气缸内燃气的压强和温度高 |
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