Номер 45.12, страница 167 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 6. Тепловые явления. Параграф 45. Тепловые двигатели - номер 45.12, страница 167.

Условие.

45.12 [1137] Зачем в цилиндры дизельного двигателя (двигателя с воспламенением топлива при сжатии) жидкое топливо подаётся в распылённом состоянии?

Решение.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

В дизельном двигателе, в отличие от бензинового, горючая смесь воспламеняется не от электрической искры, а самопроизвольно за счет высокой температуры, которая достигается при сильном сжатии воздуха в цилиндре. Чтобы процесс сгорания был быстрым, полным и эффективным, необходимо обеспечить наилучшие условия для смешивания топлива с горячим воздухом и его последующего воспламенения.

Подача жидкого топлива в распылённом состоянии, то есть в виде очень мелких капель (топливного тумана), необходима по нескольким ключевым причинам:

1. Увеличение площади поверхности. При распылении струя топлива дробится на миллионы микроскопических капель. Суммарная площадь поверхности этих капель во много раз превышает площадь поверхности исходной струи. Это кардинально увеличивает площадь контакта топлива с горячим воздухом.

2. Ускорение испарения. Горит не само жидкое топливо, а его пары в смеси с кислородом. Благодаря огромной площади поверхности и высокой температуре сжатого воздуха (700–900 °C), мельчайшие капельки топлива испаряются практически мгновенно. Если бы топливо подавалось сплошной струей, оно бы не успело испариться за короткое время такта сгорания.

3. Улучшение смесеобразования. Топливный туман легко и равномерно перемешивается с воздухом по всему объему камеры сгорания. Это позволяет создать гомогенную (однородную) топливовоздушную смесь, которая воспламеняется и сгорает одновременно во многих точках, обеспечивая плавное и мощное давление на поршень.

4. Повышение эффективности и экологичности. Быстрое и полное сгорание топлива означает, что максимальная доля его химической энергии преобразуется в полезную работу, что повышает коэффициент полезного действия (КПД) двигателя. Кроме того, при полном сгорании образуется значительно меньше вредных веществ, таких как сажа, угарный газ и несгоревшие углеводороды.

Таким образом, распыление является критически важным процессом, который лежит в основе принципа работы дизельного двигателя с воспламенением от сжатия.

Ответ: Жидкое топливо подается в цилиндры дизельного двигателя в распылённом состоянии для многократного увеличения площади его поверхности. Это обеспечивает его мгновенное испарение, образование однородной топливовоздушной смеси и, как следствие, её быстрое и полное сгорание, что необходимо для эффективной и мощной работы двигателя.