Ćwiczenia nr 1 09.03.2017

Zadanie 1

Samolot pasażerski, który leci na pułapie 10 km, gdzie p₀= 28 kPa i T₀=-48^oC z prędkością M₀= 0,82 Ma. Wyposażony jest w dwa silniki. Pojedynczy silnik generuje Tr= 110 kN siły ciągu, dla dyszy o średnicy φ= 1,83 m, temperatura w polu wylotowym dyszy wynosi T_e= 745 K.
Obliczyć sprawność napędową i sprawność ogólną silnika przy za założeniu, że pracują one w warunkach obliczeniowych, a sprawność termiczna wynosi η_T= 32%. Założyć, że gazy spalinowe niewiele różnią się od powietrza κ=1,4 R=

Rozwiązanie:

Zadanie 2

Dysza silnika rakietowego jest średnicy φ= 0,5 m, parametry gazów wylotowych w tym przekroju wynoszą T= 900 K, p_a= 150000 Pa, R= , V_e= 1500 . Obliczyć generowany ciąg przez ten silnik na poziomie morza oraz w próżni.

Rozwiązanie:

Zadanie 3

Policzyć minimalny wymagany ciąg silnika rakietowego oraz prędkość gazów wylotowych, jeżeli wiadomo, że leci on w pozycji pionowej na wysokości 3 km, gdzie p₀= 63 kPa, T₀= -20C^o z prędkością V₀= 250 . Wydatek masowy wynosi m= 387 , a silnik pracuje w warunkach obliczeniowych. Pole przekroju czołowego rakiety, to 4,5 m², a współczynnik oporu C_x= 0,13. Masa rakiety w czasie wykonywania obliczeń wynosi m_r= 150 t.

Ile będzie wynosić temperatura gazów wylotowych, jeśli wiadomo, że R= , a średnica przekroju wylotowego dyszy to φ= 1,89 m.

Rozwiązanie:

Zadanie 4

Obliczyć zasięg samolotu napędzanego silnikiem tłokowym ze śmigłem, jeżeli wiadomo, że jest to silnik doładowany czterosuwowy czterocylindrowy o średnicy tłoka φ= 78 mm = 0,078 m i skoku l= 85 mm = 0,085 m, pracujący z prędkością obrotową n= 2750 , sprężarka doładowująca ma spręż π= 2,17, sprawność napełniania wynosi η_r = 112 %, a samolot leci na wysokości h= 3km, p₀= 78 kPa, T₀= -5^oC = 268 K z prędkością V= 230 . Zbiorniki paliwa pozwalają na zatankowanie 150 l benzyny lotniczej, ρ_bezn= 0,75 = 750 .

κ= 1,4 , R= ,

Rozwiązanie:

Zadanie 5

Obliczyć sprawność napędową zespołu silnik-śmigło, jeżeli wiadomo, że jednostka napędowa to doładowany silnik gwiazdowy 9 cylindrowy, czterosuwowy o średnicy cylindra φ= 175 mm = 0,175 mi skoku l= 82 mm = 0,082 m, pracujący z prędkością obrotową 3478 wytwarzający średnie ciśnienie efektywne równe 9,1 bar = 910000 Pa. Samolot z opisanym napędem leci na wysokości h= 2 km, p₀= 87 kPa, T₀= 273 K, prędkością V= 250 , s= 7m², c_x= 0,25.

Założenie. Tr=F_x

Rozwiązanie:

Ćwiczenia nr 2 16.03.2017

Zadanie 1

Obliczyć moc sprężarki doładowującej silnik tłokowy z zapłonem iskrowym czterosuwowym oraz przyrost energii paliwa pochłanianej przez sprężarkę, jeżeli objętość skokowa wynosi V_S= 2,5 dm³, a silnik pracuje z prędkością obrotową n= 2800 , sprężarka ma spręż π= 1,6, a temperatura i ciśnienie przed wlotem do sprężarki wynoszą odpowiednio T₀= -5^oC, p₀= 88 kPa. Wartość opałowa używanego paliwa równa się W_u= 42 . Stosunek masowy powietrza do paliwa wynosi = 15, sprawność napełniania wynosi η_V= 104 %. Indywidualna stała gazowa wynosi R= , κ = 1,4, η = 0,82.

Rozwiązanie:

Zadanie 2

Samolot leci z prędkością V= 800 , ciąg silnika wynosi Tr= 20 kN. Wydatek masowy powietrza przepływającego przez silnik wynosi m= 50 . Dysza wylotowa jest zbyt mała, żeby rozprężyć gaz do ciśnienia otoczenia p₀= 20 kPa i dlatego wynosi ono na wylocie p_e= 30 kPa, powierzchnia dyszy jest równa A_e= 1m² , znaleźć stratę energii kinematycznej oraz sprawność napędową.

Rozwiązanie:

Zadanie 3

W pewnym samolocie do napędu skrzydła użyto ogniwa paliwowego, które generuje ciąg Tr= 10 kN, porusza się on z prędkością V₀= 800 . Śmigło o sprawności η_śmigła= 90 % przyspiesza przepływające powietrze. Ogniwo ma wydatek masowy o wartości m_f= 50 o wartości opalowej W_u= 120 i sprawności napędowej η= 75 %. Obliczyć sprawność ogniwa paliwowego.

Rozwiązanie:

Ćwiczenia nr 3 23.03.2017

Zadanie 1

Obliczyć parametry i sprawność obiegu Otto dla następujących parametrów: spręż = ε = 8 , stopień obciążenia φ = 3, izochoryczny wzrost ciśnienia lub temperatury na wejściu T₁= 300 K, p₁= 1 bar, κ= 1,4

Rozwiązanie:

Zadanie 2

Obliczyć parametry i sprawność obiegu Diesla dla następujących parametrów: ε= 8, stopień obciążenia φ= 3, parametry na wejściu: T₁= 300 K, p₁= 1 bar, κ=1,4

Rozwiązanie:

Zadanie 3

Jaki powinien być spręż dla silnika Diesla z zadania poprzedniego, aby miał on sprawność jak silnik Otto: η_Otto= 56,5 %, ε = 8, φ = 3.

Rozwiązanie:

Zadanie 4

Czterosuwowy silnik o zapłonie iskrowym o pojemności skokowej V_S = 3 litry, osiąga moc wyjściową P_e= 100 kW dla prędkości obrotowej n₁= 5500 , a moment napędowy M₀₂= 236 Nm dla prędkości n₂= 3000 , wydatek objętościowy powietrza dla prędkości obrotowej n₂ V₀₂= 0,068 , ε = 8,9, sprawność mechaniczna η_m= 0,9. Jednostkowe zużycie paliwa b_s= 0,09 . Wartość opałowa paliwa, W_u= 44 . T₁= 20^oC = 293 K, p₁= 10⁵ Pa, κ = 1,4 , R= .

Obliczyć:

• moment obrotowy dla prędkości obrotowej n₁, M₀₁ = ?

• P_e2 , p_e1 , p_e2 , p_in

• η_Otto

• dla prędkości obrotowej n₂:

η_V , , η_e

• T₃ po dostarczenia ciepła, p₃ dla φ= 2,35

• Przyrost temperatury ΔT₃₂ wynikający z doprowadzenia ciepła

Rozwiązanie:

Ćwiczenia 4 – zadania na kolokwium 30.03.2017

Zadanie 1

Samolot pasażerski lecący z prędkością 0,82 Ma na pułapie, gdzie parametry atmosfery są następujące p₀= 30,74 kPa, T₀= -44^oC i generuje on 15 kN ciągu dla wydatku masowego przepływającego przez silnik m= 32,2 . Obliczyć sprawność napędową silnika przyjmując, że pracuje on w warunkach obliczeniowych.

Założenie. Gazy wylotowe niewiele różnią się od powietrza, κ= 1,4 , R=

Rozwiązanie:

Zadanie 2

Silnik 6 cylindrowy o zapłonie iskrowym, czterosuwowy o objętości skokowej V_S= 4,3 l pracuje z prędkością obrotową n= 2300 , a ciśnienie efektywne wynosi p_e= 10,1 bar.

Obliczyć moc efektywną silnika.

Rozwiązanie:

Zadanie 3

Silnik 4 cylindrowy o zapłonie samoistnym o objętości skokowej V_S= 3,9 litra, z prędkością obrotową n= 2500 , przy stosunku = 16,4. Parametry powietrza na wejściu do silnika wynoszą T₀= 13^oC, p₀= 0,95 bar, κ= 1,4 , R= . Sprawność napełniania wynosi η_V= 0,85. Obliczyć rzeczywistą ilość paliwa pobieraną przez silnik.

Rozwiązanie:

Zadanie 4

Samolot PZL- Wilga napędzany jest silnikiem czterosuwowy o zapłonie iskrowym, którego moc wejściowa na wale wynosi 194 kW, dla prędkości obrotowej n= 2350 . Leci z prędkością przelotową 157 . Parametry powietrza, T₀= -3^oC, p₀= 0,774 bar, objętość skokowa V_S= 10,16 litra. Obliczyć ciśnienie efektywne i masę powietrza przepływającego przez silnik przy założeniu, że sprawność napełniania η_V= 0,85 dla tej prędkości obrotowej. Obliczyć stosunek masowy przepływającego powietrza przez zespół śmigło-silnik do masy powietrza przepływającego przez silnik.

Rozwiązanie:

Zadanie 5

Obliczyć wydatek masowy paliwa dla silnika czterosuwowego z zapłonem samoczynnym, dla którego ciśnienie efektywne p_e= 9,4 bar, P_e= 94,3 kW. Dla prędkości obrotowej silnika n= 2325 , stosunek = 15,2, η_V = 0,79 , p₀= 0,87 bar, T₀= -15^oC, R= , κ= 1,4.

Rozwiązanie: