Cai putere

Puterea nominală a unui motor cu abur ar putea fi calculată în cai putere britanic folosind formula propusă de Watt:

Unde:

•  - putere nominală în cai putere britanic (1 CP \u003d 745,7 W);
•  este aria pistonului în mp. inci (inch pătrat = 6,452 cm 2 );
•  — suprapresiune medie a aburului, lire pe inch pătrat (1 psi = 0,00685 MPa);
•  este viteza pistonului, ft/min (ft/min = 0,00508 m/s).

În acest caz, în locul presiunii aburului din cilindru, a fost utilizată presiunea medie a aburului din cazan, mai ușor de măsurat.

În ceea ce privește sistemul actual de unități, formula lui Watt poate fi scrisă astfel:

Unde:

•  - puterea nominală, W;
•  - aria pistonului, m 2 ;
•  — diametrul cilindrului, m;
•  — viteza medie a pistonului, m/s;
•  — suprapresiune medie a aburului, Pa.

Formula lui Watt a dat rezultate apropiate de realitate pentru majoritatea mașinilor de viteză mică care funcționează pe abur cu presiune scăzută (0,11-0,15 MPa) construite la sfârșitul secolului al XVIII -lea  - începutul secolului al XIX- lea.

În practică, a fost folosită o formulă și mai simplificată pentru puterea nominală [4] :

Unde:

•  - putere nominală în cai putere britanic (1 CP \u003d 745,7 W);
•  este aria pistonului în mp. inci (inch pătrat = 6,452 cm 2 );

A fost derivat din faptul că suprapresiunea medie a aburului, obținută de obicei în motoarele cu abur din acea vreme, era egală cu 7 psi. inch, iar viteza medie a pistonului este de 220 de picioare pe minut.

Puterea nominală a fost utilizată pe scară largă în prima jumătate și mijlocul secolului al XIX-lea, în special pentru motoarele de nave. Aceasta a fost o consecință a faptului că, fiind o reflectare a parametrului obiectiv al mașinii - diametrul pistonului, acesta spunea adesea unui specialist în acest domeniu mult mai mult decât puterea reală (indicativă), care, în absența unei suficient de bine -proiectele consacrate ale motoarelor cu abur în acei ani, puteau fi realizate cu dimensiuni, greutăți și modele foarte diferite ale mașinii. Puterea nominală, cu toată convenționalitatea sa, a reflectat raportul dintre acești parametri ai motoarelor de diferite modele cu suficientă fiabilitate.

Între timp, odată cu creșterea presiunilor și a vitezelor, puterea reală a început să difere foarte mult de puterea nominală calculată după o formulă simplificată: mai întâi de 2 ... 3, iar ulterior de 5 sau de mai multe ori. Chiar și formula Watt completă a început să dea valori incorecte, deoarece la viteze mari presiunea reală a aburului în cilindru era mai mică decât în ​​cazan și, în plus, s-a schimbat foarte mult în diferite etape ale mișcării pistonului. Watt însuși a prevăzut acest lucru și chiar a sugerat să folosească „indicatoare” (manometre speciale) pentru a măsura presiunea din cilindru însuși în diferite etape.

Ca urmare, în locul puterii nominale, a fost introdus conceptul de putere indicator , calculat în funcție de măsurători folosind indicatori (instrumente care vă permit să măsurați direct parametrii de funcționare ai mașinii, cum ar fi presiunea aburului în cilindru). De-a lungul timpului, doar acesta a început să fie indicat în toată documentația, deoarece conceptul de putere nominală și-a pierdut orice sens practic.

Puterea nominală a fost înlocuită cu indicatorul cai putere (desemnare rusă: i. l. s .; engleză: ihp ; germană: iPS ) = britanic (1 hp \ u003d 745,7 W ).

Putere metrică

În majoritatea țărilor europene, cai putere europeni sunt definite ca 75 kgf m / s , adică puterea necesară pentru a ridica uniform pe verticală o sarcină de 75 kg cu o viteză de 1 metru pe secundă la accelerația standard a gravitației (9,80665 m). / s). c²) [5] . În acest caz, 1 l. Cu. este exact 735,49875 wați , care este uneori denumit cai putere metrică, deși nu face parte din sistemul metric de unități .

Putere fiscală

În Federația Rusă, pentru calcularea taxelor pentru mașini, valoarea cailor putere este stabilită egală cu 735,499 W [1] .

Putere electrică

Industria energetică folosește o putere electrică de 746 de wați .

Putere hidraulică

Unitatea de măsură a puterii în afara sistemului. 1 cal hidraulic = 0,7457 kilowați.

Puterea cazanului

În Statele Unite ale Americii se utilizează și cai putere boiler ( Boiler horsepower  - utilizat în industrie și energie).

Puterea cazanului este capacitatea cazanului de a furniza abur motorului cu abur. Puterea unui cazan este egală cu cantitatea de energie termică necesară pentru a vaporiza 34,5 lire (15,6 kg) de apă proaspătă la 212 °F (100 °C) într-o oră. In primele zile de utilizare, puterea cazanului este aproximativ egala cu puterea motoarelor alimentate de centrala. Puterea cazanului este de 1000 kgf m/s. sau 9,8 kW sau 33.475 Btu/oră. (unitate folosită în SUA)

Rapoarte

Pentru a calcula puterea unui motor cu ardere internă în kilowați, utilizați raportul 1 kW = 1,3596 litri. Cu. (1 CP = 0,73549875 kW).

Pentru a calcula puterea unui motor cu abur în kilowați, utilizați raportul 1 kW = 1,341022089595028 litri. Cu. (1 CP = 0,74569987158227022 kW).

Istorie

Calul a fost folosit de oameni ca animale de tracțiune din cele mai vechi timpuri . În secolul al XVIII-lea, pe baza observațiilor despre munca cailor, s-au făcut calcule care arătau ce putere utilă are un cal în timpul muncii prelungite. Astfel, Desaguliers a determinat puterea unui cal la 103 kgf m/s, Smeaton la 53 kgf m/s, Tredgold la 64 kgf m/s și Watt la 76 kgf m/s [6] .

În jurul anului 1789, inginerul și inventatorul scoțian James Watt a inventat termenul „cai putere” pentru a se referi la câți cai ar putea înlocui motoarele sale cu abur . În special, se pretinde că una dintre primele mașini ale lui Watt a fost cumpărată de un producător de bere pentru a înlocui calul cu acesta , care alimenta pompa de apă [7] . Potrivit legendei populare, bererul a decis să trișeze alegând cel mai puternic cal și forțându-l să lucreze la limita puterii sale. Watt a acceptat și chiar a depășit valoarea obținută de producător de bere și puterea mașinii construite a devenit standard, în ciuda faptului că puterea reală pe care o dezvoltă un cal în timpul lucrului normal pentru o lungă perioadă de timp este mult mai mică - de unii estimări, o dată și jumătate. [8] [9]

La acea vreme, în Anglia, butoaiele cu un volum de 140,9 până la 190,9 litri erau folosite pentru a ridica cărbune, apă și oameni din mine . A existat (și încă există) o unitate de butoi de volum , bazată pe masa unui butoi tipic (baril englezesc )  cu o sarcină, care cântărea 380 de lire sterline ( 1 liră \ u003d 0,4536 kg ), adică 1 baril \u003d 172,4 kg. Doar doi cai puteau scoate un astfel de butoi printr-o frânghie aruncată peste un bloc. Efortul mediu al unui cal de lucru pentru 8 ore de muncă este de 15% din greutatea sa sau 75  kgf cu o greutate a calului de 500 kg . În 8 ore , un cal cu un astfel de efort poate parcurge 28,8 km cu o viteză de 3,6 km/h ( 1 m/s ).

Observând sursa tradițională de energie - un cal, Watt a ajuns la concluzia că un butoi cu o greutate de 180 kg poate fi scos din mină de doi cai cu o viteză de 2 mile marine/h (aproximativ 3,6 km/h ). În acest caz, caii putere în măsurile engleze iau forma de 1 litru. Cu. \u003d 1/2 baril 2 mile marine / h \u003d 1 baril milă marine / h (aici butoiul este luat ca unitate de forță , nu de masă ). Același lucru în unitățile mai mici este de 380 lbs la 98,4 ft / min, ceea ce este aproximativ egal cu 846,4 wați. Dacă rotunjim calculele în lire-picior pe minut (lăsând accelerația gravitației în unități SI egală cu 9,80665 m / s 2 , atunci 1 watt = 433,9735 lb-ft / min) și să presupunem o sarcină pe care calul trebuie să o tragă cu o constantă la o viteză de 1 m/s egală cu 75 kg, atunci puterea va fi egală cu 736,56 wați, adică aproximativ 320.000 lb-ft pe minut. Prin urmare, 1 cal putere este considerat egal cu 735,5 wați [10] .

Calculele lui Watt se refereau la puterea medie pe o perioadă lungă de timp. Pentru o perioadă scurtă de timp, un cal poate dezvolta o putere de aproximativ 1000 kgf m / s, ceea ce corespunde la 9,8 kW sau 33.475 BTU / h (cai putere cazan). Potrivit altor surse - până la 15 litri. Cu. la culme.

La cel de-al doilea Congres al Asociației Științifice Britanice din 1882, a fost adoptată o nouă unitate de putere - watul (simbol: W, W), numit după James Watt (Watt), creatorul motorului universal cu abur. Înainte de aceasta, majoritatea calculelor foloseau caii putere introduși de James Watt.

Puterea motorului

Pentru puterea motoarelor de automobile, există nu numai diferite unități de măsură, ci și moduri diferite de măsurare, dând rezultate diferite. Modul standard de măsurare a puterii în Europa folosește kilowați. Dacă puterea este dată în cai putere, atunci metodele de măsurare în diferite țări pot diferi (chiar dacă se folosește aceeași putere).

SUA și Japonia folosesc propriile standarde pentru a determina puterea motorului, dar au fost de mult timp aproape complet unificate cu altele. Atât în ​​America, cât și în Japonia, există două tipuri de indicatori:

Măsurare netă

Măsurarea puterii nete a motorului ( net - net italian  , net ). Acesta prevede testarea pe banc a unui motor echipat cu toate unitățile auxiliare necesare funcționării vehiculului: generator, toba de eșapament, ventilator etc.

Măsurare brută

Implică un test pe banc a unui motor care nu este echipat cu unități suplimentare necesare funcționării vehiculului: un generator, o pompă a sistemului de răcire și așa mai departe. Puterea brută mai mare decât puterea netă cu 10-20% sau mai mult decât înainte de stabilirea standardului federal în 1972 a fost utilizată pe scară largă de producătorii de automobile nord-americani, supraestimând puterea motorului.

Măsurare DIN

Metoda de măsurare a puterii institutului german de standardizare (Deutsche Industrie Normen, DIN) prevede testarea pe banc a unui motor cu echipament „neseparabil”, care este în mod necesar prezent pe mașină. Echipamentul inseparabil în această metodă este ventilatorul de răcire, pompa sistemului de răcire, pompele de ulei și combustibil și, de asemenea, un generator care nu are sarcină. Testele sunt efectuate fără filtru de aer și toba de eșapament.

Măsurare ECE

Cai putere în impozitarea vehiculelor

Rusia

În Rusia, valoarea taxei de transport depinde de puterea motorului. Convertirea în cai putere se face prin înmulțirea puterii motorului, exprimată în kW, cu un factor egal cu 1,35962 (adică se folosește un factor de conversie de 1 cp = (1 / 1,35962) kW). Deși problema nu este reglementată de lege, autoritățile fiscale recomandă rotunjirea până la a doua zecimală la conversia în unități nesistemice de putere (CP) [11] .

Fiecare regiune are dreptul de a crește sau de a reduce valoarea impozitului în limitele normelor federale.

Dacă puterea este mai mică de 100 CP. s., atunci, de exemplu, în regiunea Moscovei se plătesc 7 ruble / l. Cu. pe an, și dacă puțin mai mult - deja 29 de ruble / l. Cu. în an. Mai mult, de la 101 litri. Cu. pana la 150 l. Cu. cota de impozitare este aceeași. Astfel, din cauza diferitelor valori de putere, prețul se modifică de la mai puțin de 700 la câteva mii de ruble pe an. Acest fapt duce la curiozități enervante. Deci, puterea mașinii sud-coreene Hyundai Accent este strict egală cu 75 kW, adică 102 CP. Cu. Pentru un proprietar de mașină american, 100,7 CP ar fi o cifră și mai ofensivă , dar în SUA, taxa nu depinde de cai putere. În SUA, unele taxe (de drum, de mediu) sunt incluse în prețul benzinei , in plus, anual trebuie sa platesti o taxa pe proprietatea personala (taxa pe proprietatea personala), direct proportionala cu pretul masinii.

Alte țări

În trecut, în unele țări (de exemplu, Marea Britanie, Germania, Belgia, Franța, Spania) taxa pe vehicul se baza pe cai putere. În unele țări, utilizarea puterii în impozitare a fost abandonată (de exemplu, în Marea Britanie în anii patruzeci, dimensiunile mașinii au fost folosite în loc de putere), în altele (de exemplu, în Franța), au fost folosiți kilowați în loc de cai putere. Din acele vremuri au rămas expresiile „Caballo fiscal” și „Cheval fiscal”.

Pe lângă utilizarea cailor putere în calculele taxei de transport, în Federația Rusă acest tip de unitate de putere este utilizat și în asigurări. Și anume, la calcularea primei de asigurare pentru asigurarea obligatorie a răspunderii civile a proprietarilor de vehicule (în mod colocvial - „autocetățean”).

Denumire pe mașini

Pentru autoturisme, desemnarea puterii pe caroserie este un fenomen extrem de rar, dar este mai frecvent la camioane și tractoare. La camioanele în stil european, inclusiv unele rusești, caii putere sunt indicați pe cabină fie deasupra pasajului roții axului din față, fie pe partea din față a cabinei.

La generatoarele electrice, puterea motorului cu ardere internă este indicată de literele latine HP, de exemplu, 5HP. Puterea electrică a generatorului este de obicei semnificativ mai mică.

• Camion Scania P320 cu o capacitate de 320 litri. Cu.

• Autoturism Volvo FH 12 , pe cabină puțin mai departe de ușă sunt indicate clasa de mediu Euro-5 și o putere de 480 de litri. Cu.

Vezi și

• putere nominală
• Kilowatt
• cai putere fiscală
• Volumul motorului
• Configurația motorului

Note

1. ↑ 1 2 GOST 8.417-2002. Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Unități de mărime. Anexa B. Arhivat la 10 noiembrie 2012 la Wayback Machine
2. ↑ Documentul internațional OIML D2. Unități de măsură legalizate (aprobate oficial pentru utilizare). Anexa B (link nu este disponibil) . Consultat la 30 noiembrie 2014. Arhivat din original la 14 octombrie 2013. (nedefinit) 
3. ↑ Hipologie distractivă (link inaccesibil) . Revista pilot automat. Data accesului: 17 ianuarie 2009. Arhivat din original la 22 august 2009. (nedefinit) 
4. ↑ Pagini de istorie Paxman - Putere nominală (NHP) . Preluat la 14 august 2021. Arhivat din original la 27 februarie 2021. (nedefinit)
5. ↑ Horsepower // Small Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : in 4 volumes - St. Petersburg. , 1907-1909.
6. ↑ Melnikov P.P. Despre căile ferate. - Sankt Petersburg: Tipografia Direcției principale de comunicații și clădiri publice, 1835. - S. 53, 54. - 98 p.
7. ↑ Motoare și elice . Jurnalul „Știință și tehnologie”. Consultat la 8 iunie 2009. Arhivat din original pe 9 septembrie 2011. (nedefinit)
8. ↑ Yakov Isidorovici Perelman , Fizica la fiecare pas
9. ↑ Mecanica populară . Septembrie 1912, pagina 394 Arhivat 22 mai 2021 la Wayback Machine
10. ↑ Enohovici, A.S. Manual de Fizică și Inginerie . - Ed. a 3-a, revizuită. și suplimentare .. - Moscova, 1989. - S.  45 , 61. - 224 p. — ISBN 5-09-000622-9 .
11. ↑ Semenikhina V.V. Taxa de transport. Comentariu la capitolul 28 din Codul fiscal al Federației Ruse. Moscova 2006, p.35

Literatură

• Zalessky N. A. „Odessa” pleacă pe mare: Apariția navigației cu aburi pe Marea Neagră, 1827-1855. - L . : Construcţii navale, 1987. - 128 p. — 84.500 de exemplare.