Question

19．一臺(tái)單缸四沖程柴油機(jī)的活塞橫截面積為120cm²，一個(gè)沖程活塞的形成為30cm，做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為5×10⁵Pa，及其飛輪轉(zhuǎn)速為600r/min，求：
（1）這臺(tái)柴油機(jī)的輸出功率是多少？
（2）若1小時(shí)要消耗2kg柴油，求柴油機(jī)的效率為多少？（柴油機(jī)的熱值為3.3×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）知道燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)和活塞的面積，可利用公式F=pS計(jì)算出平均壓力的大��；利用公式W=Fs計(jì)算出一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；
飛輪（曲軸）每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，計(jì)算出飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)600周對(duì)外做功的次數(shù)，從而可以計(jì)算出燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功，最后應(yīng)用功率公式計(jì)算出柴油機(jī)的功率；
（2）首先求出柴油機(jī)1小時(shí)做的功W_總，再求出完全燃燒2kg柴油放出的熱量Q，用η=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{Q}$×100%計(jì)算柴油機(jī)的效率．

解答 解：（1）由p=$\frac{F}{S}$，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力：
F=pS=5×10⁵Pa×120×10^-4m²=6000N，
燃?xì)饷看巫龉�W=FL=6000N×0.3m=1800J，
1min內(nèi)做功的次數(shù)N=$\frac{n}{2}$=$\frac{600}{2}$=300次，
燃?xì)?min內(nèi)做的功：
W′=NW=300×1800J=5.4×10⁵J，
這臺(tái)汽油機(jī)的功率P=$\frac{W′}{t}$=$\frac{5.4×1{0}^{5}J}{60s}$=9000W；
（2）柴油機(jī)每小時(shí)做功W_總=60W′=60×5.4×10⁵J=3.24×10⁷J，
柴油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q=qm=3.3×10⁷J/kg×2kg=6.6×10⁷J；
柴油機(jī)的效率：η=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{Q}$×100%=$\frac{3.24×1{0}^{7}J}{6.6×1{0}^{7}J}$×100%≈49.1%．
答：（1）柴油機(jī)的輸出功率是9000W；
（2）若1小時(shí)要消耗2kg柴油，柴油機(jī)的效率為49.1%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱機(jī)中壓力、功、功率、效率的計(jì)算，綜合性較強(qiáng)，要能熟練運(yùn)用公式，在計(jì)算功率和效率時(shí)要注意對(duì)應(yīng)關(guān)系，特別要注意每分鐘做功的次數(shù)，這是最容易出錯(cuò)的地方．