5. В интернете предлагают прибор экономайзер, который за счёт оп- тимизации энергопотребления бортовой электросети автомобиля
уменьшает расход топлива. При этом утверждают, что при движении
по городу экономия бензина составляет от 30 % до 50 %. Попробуйте
оценить самостоятельно, сколько бензина может сэкономить такой
прибор при движении по городу на 100 км пути? Потребляемая мощ-
ность электросети автомобиля 500 Вт. КПД преобразования теплоты
сгорания топлива в электроэнергию 30%. Средняя скорость движения
по городу 25 км/ч, а расход бензина 15 л/100 км. Удельная теплота
сгорания бензина q = 46 МДж / кг , а его плотность р= 700 кг / м. От-
вет дайте в литрах и в процентах.

Чтобы оценить экономию бензина при использовании устройства экономайзера, начнем с расчета потребляемой мощности электросети автомобиля и связанной с этим доли расхода топлива. Далее на основе КПД (коэффициента полезного действия) двигателя определим, насколько уменьшение нагрузки на электросеть способно повлиять на общий расход топлива.

1. Исходные данные

• Мощность электросети автомобиля, $P_{\text{эл.сети}} = 500$ Вт.
• КПД преобразования топлива в электроэнергию, $\eta = 0{,}3$ (30%).
• Средняя скорость движения по городу, $v = 25$ км/ч.
• Расход бензина по городу, $G_{\text{топлива}} = 15$ л/100 км.
• Удельная теплота сгорания бензина, $q = 46$ МДж/кг.
• Плотность бензина, $\rho = 700$ кг/м³.

2. Расчет общего расхода энергии на 100 км

При скорости движения $v = 25$ км/ч для преодоления 100 км потребуется:

3. Определение количества энергии, затрачиваемой на электросеть

Электросеть потребляет 500 Вт (или 0,5 кВт) постоянно. За 4 часа движения энергия, необходимая для работы электросети, составит:

Преобразуем кВт·ч в МДж:

4. Определение количества топлива, необходимого для выработки энергии для электросети

Из-за КПД двигателя, только 30% энергии сгораемого топлива идет на выработку электроэнергии. Следовательно, для получения 7,2 МДж энергии потребуется:

Теперь определим массу бензина, необходимую для получения 24 МДж тепловой энергии, зная удельную теплоту сгорания бензина:

Переведем массу бензина в литры, используя плотность:

Итак, на работу электросети тратится примерно 0,745 литра бензина на 100 км пути.

5. Определение потенциальной экономии топлива

Предположим, что прибор экономайзер позволяет полностью убрать расход топлива на электросеть. Тогда экономия на 100 км пути составит 0,745 литра.

Теперь рассчитаем эту экономию в процентах от общего расхода топлива (15 л на 100 км):

Ответ

• Экономия топлива при использовании экономайзера составляет около 0,745 литра на 100 км пути.
• В процентах от общего расхода топлива это составляет примерно 5%.

Таким образом, заявленная экономия в 30–50% значительно превышает реальную возможную экономию, которая составляет около 5%. Это объясняется тем, что лишь небольшая часть топлива тратится на питание электросети, а основная часть расходуется непосредственно на движение автомобиля.