Se consideră că un autoturism Dacia Logan, având masa de 1000 kg, se deplasează rectiliniu uniform, pe o autostradă, cu viteza de 100 km/h.

Σχετικά έγγραφα
Se consideră că un automobil Dacia Logan, având masa de 1000 kg, se deplasează rectiliniu uniform, pe o autostradă, cu viteza de 100 km/h.

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Clasa a IX-a, Lucrul mecanic. Energia

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Sistem hidraulic de producerea energiei electrice. Turbina hidraulica de 200 W, de tip Power Pal Schema de principiu a turbinei Power Pal

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

2. NOŢIUNI SUMARE ASUPRA DEPLASĂRII AUTOMOBILULUI

ENUNŢURI ŞI REZOLVĂRI 2013

Capitolul 30. Transmisii prin lant

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

2. STATICA FLUIDELOR. 2.A. Presa hidraulică. Legea lui Arhimede

Studiu privind soluţii de climatizare eficiente energetic

EXAMEN DE FIZICĂ 2012 [1h] FIMM

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii în tehnică

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

1. PROPRIETĂȚILE FLUIDELOR

2CP Electropompe centrifugale cu turbina dubla

MARCAREA REZISTOARELOR

Capitolul ASAMBLAREA LAGĂRELOR LECŢIA 25

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

Lucrul mecanic şi energia mecanică.

Subiecte Clasa a VII-a

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

ALGEBRĂ ŞI ELEMENTE DE ANALIZĂ MATEMATICĂ FIZICĂ

Lucrul mecanic. Puterea mecanică.

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

Bilanţ termoenergetic pe centrala termică a unei fabrici de bere. Breviar de calcul

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Ministerul Educaţiei, Cercetării şi Inovării Centrul Naţional pentru Curriculum şi Evaluare în Învăţământul Preuniversitar

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

CALCULUL PARAMETRILOR SPECIFICI AI PROCESELOR DINTR-UN MOTOR DIESEL

Capitolul 5 DINAMICA TRACŢIUNII AUTOVEHICULELOR CU ROŢI

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1



Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Lucrul si energia mecanica

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Stabilizator cu diodă Zener

Exemple de probleme rezolvate pentru cursurile DEEA Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

Integrala nedefinită (primitive)

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

TEST GRILĂ DE VERIFICARE A CUNOŞTINŢELOR LA MATEMATICĂ-FIZICĂ VARIANTA 1 MATEMATICĂ

Curs 1 Şiruri de numere reale

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

1. Caracteristicile motoarelor cu ardere internă Introducere Caracteristici de reglaj Caracteristica de consum de

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

3. Momentul forţei în raport cu un punct...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...4

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Curs 4 Serii de numere reale

Maşina sincronă. Probleme

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

3. DINAMICA FLUIDELOR. 3.A. Dinamica fluidelor perfecte

Comprimarea omprimarea comprimarea este adiabatică. în procesul real de comprimare, entropia creşte

Capitolul 14. Asamblari prin pene

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

Erori si incertitudini de măsurare. Modele matematice Instrument: proiectare, fabricaţie, Interacţiune măsurand instrument:

1.10. Lucrul maxim. Ciclul Carnot. Randamentul motoarelor

Pentru itemii 1 5 scrieți pe foaia de concurs litera corespunzătoare răspunsului considerat corect.

6.4. AERODINAMICA TURBINELOR EOLIENE

a. P = b. P = c. P = d. P = (2p)

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

145. Sã se afle acceleraţiile celor trei corpuri din figurã. Ramurile firului care susţin scripetele mobil sunt verticale.

1.3. ANALIZA TERMOENERGETICĂ A LOCUINŢELOR UNIFAMILIALE

Capitolul 6 DINAMICA FRÂNĂRII AUTOVEHICULELOR CU ROŢI

V O. = v I v stabilizator

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

M. Stef Probleme 3 11 decembrie Curentul alternativ. Figura pentru problema 1.

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

MOTOARE DE CURENT CONTINUU

V5433A vană rotativă de amestec cu 3 căi

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Continue. Answer: a. 0,25 b. 0,15 c. 0,1 d. 0,2 e. 0,3. Answer: a. 0,1 b. 0,25 c. 0,17 d. 0,02 e. 0,3

LOCOMOTIVE ELECTRICE

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Subiecte Clasa a VIII-a

I X A B e ic rm te e m te is S

Randamentul colectorilor solari termici

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

TRANSFORMATOARE MONOFAZATE DE SIGURANŢĂ ŞI ÎN CARCASĂ

Proiectarea filtrelor prin metoda pierderilor de inserţie

REDRESOARE MONOFAZATE CU FILTRU CAPACITIV

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

Forme de energie. Principiul I al termodinamicii

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

2. CONDENSATOARE 2.1. GENERALITĂŢI PRIVIND CONDENSATOARELE DEFINIŢIE UNITĂŢI DE MĂSURĂ PARAMETRII ELECTRICI SPECIFICI CONDENSATOARELOR SIMBOLURILE

5.1. Noţiuni introductive

Continue. Answer: a. Logout. e-desc» Concurs Phi» Quizzes» Setul 1 - Clasa a X-a» Attempt 1. 1 of 2 4/14/ :27 PM. Marks: 0/1.

Transcript:

Automobile şi motoare cu ardere internă - Aplicaţie Se consideră că un autoturism Dacia Logan, având masa de 000 kg, se deplasează rectiliniu uniform, pe o autostradă, cu viteza de 00 km/h.. Să se determine valoarea forţei de frecare la rostogolirea roţilor pe asfalt (F f ), considerând că valoarea coeficientului de frecare la rostogolire (µ) este 0,03 (valori uzuale in tabelul alăturat). Tabel cu valori uzuale ale coeficientului de frecare la rostogolire (µ) cf. Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/rolling_resistance µ Tip de rostogolire 0.005 Cauciucuri speciale Michelin pt. autovehicule solare 0.005 Şine de tramvai standard, murdare drepte sau curbe 0.0055 Cauciucuri tipice de bicicleta BMX, utilizate pt. autovehicule solare Cauciucuri cu rezistenţă redusă, pe drum neted 0.006 0.0 Cauciucuri de camion, pe drum neted 0.00 0.05 Cauciucuri obişnuite de automobil, pe beton 0.00 Automobil pe piatră cubică 0.030 0.035 Cauciucuri obişnuite de automobil, pe asfalt 0.055 0.065 Cauciucuri obişnuite de automobil, pe iarbă şi noroi 0.3 Cauciucuri obişnuite de automobil, pe nisip Forţa de frecare se determină cu relaţia: F f mg N µ - coeficientul de frecare la rostogolire [-]; m - masa automobilului [kg]; g - acceleraţia gravitaţională [m/s ]

. Să se determine valoarea forţei de frânare datorate rezistenţei aerului (F ra ), dacă se cunosc următoarele: Elemente constructive pentru Dacia Logan: - Lungimea autovehiculului: 4,8 m - Lăţimea autovehiculului:,70 m - Înălţimea autovehiculului:,53 m Valorile uzuale ale coeficientului de frecare cu aerul (c fa ): - Pentru automobile uzuale: 0,30 0,35 - Pentru SUV-uri: 0,35 0,45 - Pentru modele experimentale de tip concept : 0,5 0,30 Valori ale coeficientului de frecare cu aerul, la diverse modele de autoturisme, sunt disponibile, cf. Wikipedia, la adresa web: http://en.wikipedia.org/wiki/automobile_drag_coefficient Câteva valori ale coeficientului de frecare cu aerul http://en.wikipedia.org/wiki/automobile_drag_coefficient c fa Automobil Anul 0.7. Valori tipice pt. Formula (forţele de apăsare se reglează pentru fiecare circuit) 0.57 Hummer H 003 0.4 Lamborghini Countach 974 0.38 Volkswagen Beetle 938 0.38 Rolls-Royce Silver Seraph 998 0.36 Honda Civic 00 0.36 Dacia Logan 004

0.35 Audi TT 998 0.34 Ford Sierra 98 0.33 Citroën SM 970 0.3 Buick Riviera 995 0.3 Renault 5 984 0.30 BMW E90 006 0.9 Honda CRX HF 988 0.8 Audi A 999 0.7 Toyota Camry Hybrid 007 0.6 Toyota Prius 006 0.5 Aptera Motors Typ- 008

Forţa de frânare datorată rezistenţei aerului se determină cu relaţia: Fra cfa ρ w A N c fa - coeficientul de frecare cu aerul [-]; ρ - densitatea aerului (pt. aer uscat ρ=,9 kg/m 3, iar pentru aer umed se determină în funcţie de temperatură şi umiditate - EES, CoolPack) [kg/m 3 ]; w - viteza aerului (se consideră egală cu viteza automobilului) [m/s]; A - Proiecţia suprafeţei, pe direcţia de curgere a aerului [m ] Pentru simplificare, se va lua în considerare numai viteza aerului datorată deplasării automobilului, iar proiecţia suprafaţei pe direcţia de deplasare se va considera ca fiind: A = 0.75 l h [m ] l - laţimea automobilului [m]; h- înălţimea automobilului [m]. 3. Să se determine forţa de tracţiune (F t ) dezvoltată de motorul automobilului, care în cazul deplasării rectilinii uniforme, este egală cu forţa rezistentă totală. Forţa de tracţiune, egală cu forţa rezistentă, se determină cu relaţia; F t = F f + F ra [N] F f - forţa de frecare la rostogolirea roţilor pe asfalt [N]; F ra - forţa de frânare datorată rezistenţei aerului [N]; 4. Să se determine lucrul mecanic (L) efectuat de forţa de tracţiune, în condiţiile considerate anterior, pentru deplasarea automobilului pe distanţa de km. Lucrul mecanic efectuat de forţa de tracţiune, se determină cu relaţia: L = F t d [J] F t forţa de tracţiune [N]; d distanţa [m]

5. Să se determine puterea utilă (P u ) dezvoltată de automobil, în condiţiile considerate, exprimată atât în kw, cât şi în cai putere (CP) ( CP = 745.7 W). Observaţie: Puterea motorului trebuie să fie mai mare decât puterea utilă a automobilului, pentru a acoperi pierderile din sistemul mecanic de transmisie. Puterea utilă a automobilului (P u ) se determină cu relaţia: P u = L / τ = F t d / τ = F t w [W] τ este timpul în care se efectuează lucrul mecanic 6. Să se determine puterea utilă a motorului, considerând valoarea randamentul transmisiei mecanice η mec = 95%. Datorită pierderilor din sistemul mecanic de transmisie (de la motor la roţi), puterea utilă a motorului (P m ) trebuie să fie mai mare decât puterea utilă a automobilului (P u ): Pu Pu mec Pm P m mec 7. Să se determine puterea termică (sarcina termică) ( Q in ) rezultată în urma arderii combustibilului în motor, considerând randamentul termodinamic real al ciclului η tr =9,5 30%. Puterea termică introdusă în ciclu prin arderea combustibilului ( Q de definiţie a randamentului: Pm Pm tr Q in [kw] Q in tr in ), se determină din relaţia 8. Să se determine debitul volumic de combustibil ( V ) cunoscând căldura inferioară de ardere (puterea calorică inferioară) (q i [kj/l]) a combustibilului (cf. Wikipedia, pentru benzină q i = 34.8 MJ/l) http://en.wikipedia.org/wiki/gasoline: Debitul volumic de combustibil ( V ) se determină astfel: Q in V q => Qin i V [l/s] q i

9. Să se determice consumul de combustibil pentru parcurgerea unei disanţe de km (V km ) şi pe 00 km (V 00km ). Distanţa parcursă de automobil în fiecare secundă este de,77 m (00 km/h =,77 m/s). Consumul de combustibil pe fiecare km (V km ) este: V d V km V τ V d w V 000 [l/km] w V - debitul de combustibil [l/s]; w - viteza [m/s] Consumul de combustibil pe fiecare 00 km (V 00km ) este: V V 00[l/00 km] 00km km 0. Să se determine parametrii termodinamici de stare în stările caracteristice ale ciclului după care funcţionează motorul cu aprindere prin scânteie, al automobilului. Se consideră că este vorba despre motorul funcţionând cu benzină având caracteristicile tehnice prezentate alăturat. Caracteristicile tehnice ale motorului Renault K7J 70.4 MPI

Diagrama p-v simplificată a ciclului teoretic de funcţionare a motorului, este prezentată în figura alăturată. p 3 V 0 V c 4 V Diametrul cilindrului / pistonului: D = 79,5 mm = 7,95 cm Lungimea cursei pistonului: S = 70 mm = 7 cm Volumul cursei pistonului (V c ) (cilindreea) se determină cu relaţia: D 3 Vc S m 4 Raportul de comprimare: ε = 9,5 Cu ajutorul relaţiilor: se obţine: V = V + V c V V V V c ; V V Se consideră: p = bar şi t = 0 C; T = 93 K

În tabelul alăturat sunt prezentate relaţiile de calcul şi valorile parametrilor termodinamici în stările caracteristice ale ciclului MAS, considerând că indicele transformării adiabatice are valoarea k =,4 (ca şi aerul considerat gaz perfect), iar raportul de creştere a presiunii (şi temperaturii) la încălzirea izocoră are valoarea λ =,5 (valori uzuale: λ =,5 4). Starea p V T t [bar] [cm 3 ] [K] [ C] Relaţii de calcul utilizate 388.4 93 0 Valori cunoscute (starea iniţială) Ecuaţia transformării adiabatice - k k k k 3.38 40.85 7 448 p V p V ; T V T V k k p p ; T T 3 58.45 40.85 59.5 80.5 Ecuaţia transformării izocore -3 P 3 = λ p ; T 3 = λ T Ecuaţia transformării adiabatice 3-4 k k k k p3 V3 p4 V4 ; T3 V3 T3 V3 4.5 388.4 73.5 459.5 p3 T p4 ; T 3 k 4 k. Să se determine randamentul termodinamic al ciclului teoretic al MAS, considerat. Randamentul termodinamic al ciclului teoretic se determină cu relaţia: L Q3 Q4 Q4 mcv T4 T T4 T η Q3 Q3 Q3 mcv T3 T T3 T k T T T T k 3 T T T T k 3 4 T k k astfel: deci: T k T4 T T 3 T T k Valoarea randamentului termodinamic, determinată considerând ciclul teoretic, este aproximativ dublă, faţă de cea a ciclului real (η tr ), deci randamentul termodinamic al ciclului real se poate determina cu relaţia aproximativă: tr

. Să se determice puterea utilă (P s ) necesară pentru deplasarea autovehiculelor electrice de concurs, antrenate cu energie solară din imagine, câştigătoare ale Solar Challenge race. Cursa este organizată din în ani în Australia, pe o distanţă de 3000 km. GM Sunraycer (987) - General Motors http://en.wikipedia.org/wiki/sunraycer http://americanhistory.si.edu/onthemove/collection/object_36.html Nuna 3 (005) - Delft University of Technology; Olanda http://en.wikipedia.org/wiki/nuna Nuna 4 (007) - Delft University of Technology; Olanda http://en.wikipedia.org/wiki/nuna4

Câteva caracteristici constructive şi performanţe ale unor autovehicule câştigătoare ale Solar Challenge race sunt prezentate în tabelul alăturat: Parametrii u.m. Sunraycer Nuna 3 Nuna 4 Nuna 7 Dimensiuni L x l x h m 5.9 x.8 x. 5 x.8 x 0.8 4.7 x.68 x. 4.5 x.85 x. Greutatea kg 65 < 00 0 90 Coef. de frecare cu aerul - 0.0 0.07 0.07 0.07 Viteza maximă Km/h 09 40 km/h 4 85 Anul câştigării cursei - 987 005 007 03 La cursa din 03 a fost introdusă o nouă clasă de autovehicule, pentru -4 persoane, denumită clasa cruiser. Competiţia la această clasă a fost câştigată de autovehiculul solar de familie Stella, al Universităţii de Tehnologie din Eindhoven. Autovehiculul pentru 4 persoane, este prezentat în figurile alăturate. http://www.solarteameindhoven.nl/stella/ http://www.google.ro/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0cagqjrw&url=http%3a%f%fwww.greencarreports.com %Fnews%F085774_entrant-in-world-solar-car-challenge-is-family-sedan-sortof&ei=VP73VILDMYT7UqrOg_AG&psig=AFQjCNGJJo8hXXN5UIsXcVYZm89U-5zw&ust=4565044864396

Nuna 8 (câştigătoarea ediţiei din 05 la clasa challenger) https://i.ytimg.com/vi/l5oraonm8ey/maxresdefault.jpg Stella Lux (câştigătoarea ediţiei din 05 la clasa cruiser) http://www.abc.net.au/news/image/684370-4x3-940x705.jpg

3. Să se efectueze următoarele studii privind influenţa unor parametrii asupra performanţelor automobilului Dacia Logan şi motorului acestuia: - influenţa coeficientului de frecare (calitatea pneurilor şi tipul suprafeţei de rulare) asupra forţei de tracţiune, puterii utile şi consumului de combustibil la 00 km; - influenţa coeficientului de frecare cu aerul, asupra forţei de tracţiune, puterii utile şi consumului de combustibil la 00 km; - influenţa temperaturii şi umidităţii aerului, asupra densităţii acestuia, forţei de frecare cu aerului, forţei de tracţiune, puterii utile şi consumului de combustibil la 00 km (se vor considera ca referinţă t=0 C şi φ=40%, intervalele de variaţie ale celor două mărimi fiind t=0 40 C şi φ=0 90%); - influenţa vitezei de deplasare asupra forţei de tracţiune, puterii utile şi consumului de combustibil la 00 km; - influenţa randamentului transmisiei mecanice asupra puterii motorului şi consumului de combustibil la 00 km; - influenţa randamentului termic al motorului asupra consumului de combustibil la 00 km; Obs. Fiecare influenţă va fi studiată prin reprezentare grafică (Excel sau EES) şi comentarea graficelor obţinute (analiză cantitativă şi calitativă). 4. Studiaţi aceleaşi influenţe pentru unul dintre autovehiculele solare, la alegere.

Tabel cu rezultatele numerice pentru automobilul Dacia Logan Pct. Marime Valoare u.m. F f 94.3 N l h.6 m A.95 m w.77 m/s F ra 349.5 N 3 F t 643.8 N 4 L 643.8 kj 5 P u 7.88 kw 3.98 CP 6 P m 8.8 kw 5.4 CP 7 Q 63.8 kw in 8 V 0.008 l / s 9 V km 0.066 l / km V 00km 6.60 l / 00 km V c 347.9 cm 3 0 V 388.4 cm 3 V 40.85 cm 3 η 59 % η tr 9.5 %