Question

某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為30cm²，一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×l0⁵Pa，飛輪lmin轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)（不計(jì)摩擦），若1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ=0.8×10³kg/m³；汽油的熱值為4.6×l0⁷J/kg．求：
（1）做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；
（2）一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；
（3）汽油機(jī)的功率．
（4）該汽油機(jī)的效率．

Answer 1

（1）做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為2700N；（2）一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功135J；（3）汽油機(jī)的功率為2025W；（4）汽油機(jī)的效率為33%．

試題分析：（1）熱機(jī)工作時(shí)的壓力和燃?xì)獾膲簭?qiáng)和活塞的面積有關(guān)，燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×l0⁵Pa，活塞面積為30cm²燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力：F=PS=9.0×lO⁵Pa×30×10^-4m²=2700N；
（2）做功的多少和燃?xì)獾钠骄鶋毫�和做功的距離有關(guān)，平均壓力是2700N，活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50mm等于0.05m，一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功：W=FS=2700N×0.05m=135J；
（3）計(jì)算功率要在對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)計(jì)算做功的多少，曲軸每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，所以lmin轉(zhuǎn)動(dòng)1800周，要做功900次，所以P=W/t＝135J×900/60s＝2025W
（4）計(jì)算效率也應(yīng)是在對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)做的功和燃料完全燃燒放出的熱量比值。題中已知1min消耗汽油0.01L（表示體積），該汽油機(jī)1min消耗汽油質(zhì)量：m=ρv=0.8×10³kg/m³×0.01×10^-3m³=0.008kg，
完全燃燒汽油產(chǎn)生的熱量：Q=qm=0.008kg×4.6×10⁷J/kg=3.68×10⁵J
燃?xì)?分鐘對(duì)外做功900次，所以燃?xì)庠?分鐘內(nèi)做的功是：W=135J×900=121500J
汽油機(jī)的效率：η=W/Q＝121500J/368000J=33%．