енергия газа

е-нергия =абьем*давлению и поделить налопапам

р.с. не забудь про систему СИ!

КПД будет где-то 15 процентов.

Originally posted by прОст:
е-нергия =абьем*давлению и поделить налопапам

р.с. не забудь про систему СИ!

Чиза.

120 см3 = 0,00012 м3
200 бар = 20000000 Па
120 бар = 12000000 Па

Разница е-нергий = 0,00012*(20000000-12000000)/2 = 480 Дж

Имея 40 выстрелов с энергетикой 25 Дж, снимаем 1000 Дж с резика.
Ничего не кажется странным?

Originally posted by прОст:

е-нергия =абьем*давлению

Щаз. абём*давлень = абём нисжатава газа. Низабываем не только про СИ, но ещё и про единицы измерения
На самом деле энергия = сила * расстояние. Надо всего лишь посчитать перемещение стенки некого поршня, сжимающего наш объём газа до нашего давления и умножить на среднее арифметическое между начальным и конечным давлениями.

Originally posted by John JACK:

Надо всего лишь посчитать перемещение стенки некого поршня, сжимающего наш объём газа до нашего давления и умножить на среднее арифметическое между начальным и конечным давлениями.

При перемещении поршня не вся работа превратится в энергию газа

У меня получилась формула с ln, но кпд при исходных данных Арча получается все равно большой - около 80%. Правда, делались допущения что PV=const и тепло не учитывалось.

Originally posted by Arch:

При перемещении поршня не вся работа превратится в энергию газа

Чо? При изатирмисскам процессе - таки хген вам, сударь

Originally posted by Arch:

Чиза.

120 см3 = 0,00012 м3
200 бар = 20000000 Па
120 бар = 12000000 Па

Разница е-нергий = 0,00012*(20000000-12000000)/2 = 480 Дж

Имея 40 выстрелов с энергетикой 25 Дж, снимаем 1000 Дж с резика.
Ничего не кажется странным?

Вроде на 2 делить ненадо.

Эх блин. Запасённая (Удельная) энергия сжатого газа - выраженная в Дж/м3, есть давление этого газа, выраженное в Па (Паскалях).

Считаем КПД ...

20000000 Па - 12000000 Па = 8000000 Па

Объём 0,00012м3

Дж = 8000000 * 0,00012 = 960

КПД - 100 процентов?
Ага.. значит влияет температура думаю. но всё-равно странно как-то
Считается что кпд пневмосистем 15процентов Где ошибка?

Originally posted by John JACK:

Чо? При изатирмисскам процессе - таки хген вам, сударь

Чо? какой изатирмисский? Не бываед таких процессов в велосипедных насосах

Originally posted by Антониус:

У меня получилась формула с ln, но кпд при исходных данных Арча получается все равно большой - около 80%

У меня тоже формула с Ln, по исходным данным из моего первого поста кпд вышел 17%

Формулу дайте.. . аа!

У меня получилось 15 КДж в на разность давлений 200-120. И КПД 7 процентов. Похоже?

Вскроем-ка карты.

E=(P0)*(V0)*[ln(P0)-ln(P1)]

Формулы скользкие обсуждать - неблагодарное дело. Какашками закидают *спецы*. Не хочу.

Ы.. . А откуда там логарифм?

Originally posted by John JACK:

А откуда

Вот поэтому и не хочу

Originally posted by John JACK:
Ы.. . А откуда там логарифм?

От интегрирования. Но вообще там неправильно. Думаю, как сделать правильно.

Фуф. Переделал, пересчитал - получил 17%.. . Но уж больно она ядреная какая-то.. . Туда еще и атмосферное давление залезло.. .

Я не спец и честно говоря этим вопросом мало озабочен, но неужели нигде в технической литературе нет такой формулы. Обязана быть, зачем изобретать велосипед, да еще скорее всего ущербный. Тому кто эту формулу найдет надо внеочередное звание присвоить, за заслуги.

если припустить что резервуар имеет конечное давление 120 атм, то (2806/200)*80=1122.4 Дж.
КПД ((40*25)/1122.4)*100%=89.01% ?

Может меня кто - то поправит?

получается теоретичесий расход воздуха на 1 дж - 4.7мл (при 100% КПД)

Будет время, настрочу вывод своей формулы.
По моей модели, резик соединен с цилиндром, в котором поршень. Между резиком и цилиндром кран. При этом поршень всегда уравновешивается некоей абстрактной силой, всегда равной силе давления газа на поршень. Но поршень все-таки медленно и равномерно движется.
Получается что в начальный момент времени кран открыт и поршень движется под давлением газа. Когда давление газа в резике становиться равным конечному - кран закрывается и поршень движется дальше до того момента, пока давление газа толкающего его не станет равным атмосферному. Получается двухстадийный процесс.
При этом пологается незамудренно, что PV=const (идеальный газ) и тепло -выделения/-поглощения не происходит.
Основная формула: dA=F*dx

Как раз теплоту нужно учитывать, идет охлаждение. А в вашей модели будет излишек енергии.
Я использовал уравнение Пуасона.

Вот. Желающие могут ознакомиться, покритиковать, внести предложения.
В газодинамике я ничего не смыслю, поэтому все для идеального газа.
При более точном расчете, оказалось, что КПД аж 20.5%

http://slil.ru/25461810

Хотя, может где и ошибся.

Во-первых, почему у тебя PV = const? Там же не изотермический процесс происходит, а адиабатный.

Во-вторых, не учитывается кинетическая энергия газа, а между тем для калибра 4.5 она будет составлять до 30% энергии пули.

А ЛОГАРИФМ ГДЕ ?????

Ёжег и Антониус - ЗАЧОТ.

ОСТАЛЬНЫМ - ВСЕ ЧИТАТЬ АРХИВ БЫСТРО!!!

Логарифм ф формуле получается при интегрировании геометрически прогрессирующей функции расхода. dA = fP()*S*(dV/S), где fP() - величина тоже зависимая, полное уравнение, если считать по координате давления, перед интегрированием имеет 4-й порядок.

На самом деле полная энергия газа в процессе выстрела ещё несколько выше за счёт адиабаты. Вечного двигателя не искать - после выстрела этот плюсик обратно забирается холодным газом из среды.

И же до 1й атмосферы: 120 cm3 * 20 MPa * ln (20/0.1) = 12.7 kJ

Иного не дано.

Есть ещё нюанс, если вы взялись проверять суммы/разницы энергий, то всё считать по одному базису, например по одной атмосфере, иначе дебет с кредитом не сойдуццо (зодачко: обьясните причину).

Именно поэтому разница в запасе энергии с 200 до 120 атм будет равна именно 5.8 kJ, не иначе.

Далее:

Например было до выстрела 200атм.
После выстрела 199 атм.
Сколько энергии ушло на выстрел считаем как
E = 120*20.0*LN(200)-120*19.9*LN(199) = 75 J
Если пулька унесла 15 то имеем КПД 20%, или, в атмосферных кубах, кои не очень корректны как оценка, 13.3 см3/J

Теперь поясняю, почему не очень корректны.

Например было до выстрела 100атм.
После выстрела 99 атм.
Сколько энергии ушло на выстрел считаем как
E = 120*10.0*LN(100)-120*9.9*LN(99) = 67.2 J
Пусть пулька ушла всё с той же энергией
КПД теперь уже больше - 22.3%, а расход тот же, 13.3 см3/J.

Вывод - см3/J лишь оченно приблизительно отражает эффективность расхода.

Originally posted by ArtemK:
1. Во-первых, почему у тебя PV = const? Там же не изотермический процесс происходит, а адиабатный.

2. Во-вторых, не учитывается кинетическая энергия газа, а между тем для калибра 4.5 она будет составлять до 30% энергии пули.

1. Потому как, в термо-/газодинамике я слаб...

2. В принципе это учесть реально. А откуда информация, что до 30%?

Originally posted by Антониус:

1. Потому как, в термо-/газодинамике я слаб...

2. В принципе это учесть реально. А откуда информация, что до 30%?

Наврал. Порядка 10%
300 мл атмосферного воздуха весят 0.24 грамма (плотность воздуха 0.8 кг/м3).
Среднюю скорость газа в первом приближении можно считать равной 1/2 скорости пули, т.к. за пулей воздух движется с V = Vпули, а у казенника его скорость равна 0.
При M = 0.5г и V = 300 м/с пуля имеет Е = 22.5 дж,
воздух будет иметь Е = 1/2 * m*(Vпули/2)^2 = 2.7 дж, или 12%.

ЗЫ: И кстати, правильнее считать КПД не до падения давления до атмосферного, а до достижения пулей конца ствола.

Originally posted by ArtemK:

ЗЫ: И кстати, правильнее считать КПД не до падения давления до атмосферного, а до достижения пулей конца ствола.

Тогда надо было бы учитывать длину ствола. Моя идея заключалась в том, чтобы найти максимальную энергию, которую можно "снять" со сжатого газа. Т.е. как раз до атмосферного, когда давление газа уравновешивается атмосферным, соответственно результирующая сила равна нулю и приращение работы тоже.

Среднюю скорость газа в первом приближении можно считать равной 1/2 скорости пули

Средняя скорость даже в последнем приближении = 1/2. И даже на практике примерно равна.
По энергии же - 3/4.
Но давление воздуха в стволе убого мало на момент вылета по отношению к изначальному.

ЗЫ: И кстати, правильнее считать КПД не до падения давления до атмосферного, а до достижения пулей конца ствола.

Тогда ты считаешь КПД не всей стрелковой системы, а лишь "исключая ствол".
Это первое.
И второе, при разном расходе у тебя будет получаться разный КПД.
А самое главное, третье, ты никак таким образом не включишь в оценку КПД избыточные и повторные высеры воздуха после покидания пулей ствола.

Потери на Ек газа составляют 0.5... 1%, на трение - до 3%

До 10% - потери из-за медленной реакции клапана и большой постоянной времени перепускной системы.
И ещё больше могут быть потери из-за несвоевременного закрытия и повторных открытий клапана.

Originally posted by Kitdze:
Тогда ты считаешь КПД не всей стрелковой системы, а лишь "исключая ствол".
Это первое.

Не очень понятно. А разве стрелковая система не заканчивается за срезом ствола?

Originally posted by Kitdze:
И второе, при разном расходе у тебя будет получаться разный КПД.

Естественно. Винтовка - механизм для преобразования потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую энергию пули. Чем больше расход тем меньше КПД.

Originally posted by Kitdze:
А самое главное, третье, ты никак таким образом не включишь в оценку КПД избыточные и повторные высеры воздуха после покидания пулей ствола.

Потери на Ек газа составляют 0.5... 1%, на трение - до 3%

До 10% - потери из-за медленной реакции клапана и большой постоянной времени перепускной системы.
И ещё больше могут быть потери из-за несвоевременного закрытия и повторных открытий клапана.

А как включаются в расчет избыточные высеры при расчете до атмосферного давления? Здесь клапан смоделирован весьма схематически - один раз открылся на некое dt и тут же закрылся насовсем.

Полный КПД винтовки несложно рассчитать если замерять температуру и давление в резервуаре после каждого выстрела и соотносить разницу полных энергий газа до и после выстрела с энергией пули. Тогда будут учтен весь расход, и полезный и паразитный. Но как смоделировать все тонкости открытия клапана я себе не представляю.

А как включаются в расчет избыточные высеры при расчете до атмосферного давления? Здесь клапан смоделирован весьма схематически - один раз открылся на некое dt и тут же закрылся насовсем.

Вот всё это как раз можно учесть если не ограничивать винтовку срезом ствола.

Полный КПД винтовки несложно рассчитать если замерять температуру и давление в резервуаре после каждого выстрела и соотносить разницу полных энергий газа до и после выстрела с энергией пули. Тогда будут учтен весь расход, и полезный и паразитный. Но как смоделировать все тонкости открытия клапана я себе не представляю.

Некорректен сам подход. Ты же моделируешь не ради модели, а ради некоей практики, соответственно, есть только две задачи, решаемые моделированием, имеющих практический смысл (с точки зрения максимизации КПД):

1. Постороить модель с "идеальным" клапаном по идеальной (безредукторной) схеме, вычислить её параметры и стремиться приблизиться к этим параметрам на практике.

2. Построить эмпирическую модель некой существующей системы, что бы достаточно точно прогнозировать параметры каждого выстрела, произведенного этой системой.

Расскажу, как я проверял КПД своей ЧиЗы.

Ее параметры:
Начальное давление - 25000000Па
Конечное давление (редуктор) - 12500000Па
Объем увеличенного резервуара - 0,000137м3
56 выстрелов с энергией 27Дж (JSB Heavy, 285м/с)

Работа адиабатического расширения сжатого газа: , где Р1 - начальное давление газа в резервуаре, Па; Р0 - конечное давление, Па; kr - показатель адиабаты воздуха (1,333); Vr - объём резервуара, м3.

Подставляя свои значения, получаю:

Работа расширения = 5143Дж

Дульная энергия 56-ти выстрелов = 1512Дж

КПД = 29,4%

С самого начала возникновения вопросов, касающихся удельного расхода и кпд, постоянно присутствует терминологическая путаница, приводящая к неправильным подходам к оценке того, что является КПД в РСР. И это с поразительным упорством существует и заново возникает уже не один год.
Происходит все от обычного смешения задач - определения кпд и попыток построения модели работы конкретного устройства. Путь тупиковый, и ничего полезного на нем не получится. Задачи нужно не смешивать, а выделять в явлении с целью хоть какого- продвижения вперед.

Давайте начнет еще раз с КПД.
В РСР винтовке мы имеем устройство, которое представляет собой типичный преобразователь энергии из одного ее вида в другой: потенциальной энергия сжатого воздуха в кинетическую энергию движения пули. Для рассмотрения баланса энергии в таком преобразователе его можно рассматривать как такую систему: "винтовка со сжатым воздухом+пуля", обменивающаяся энергией еще и с внешней средой. И такое выделение наиболее точно отражает основное назначение винтовки - использовать энергию воздуха для разгона пули. В огнестреле для такой же задачи используется теплотворная способность пороха - разница для задачи расчета кпд небольшая.
С точки зрения энергетического баланса такая система при выстреле имеет два состояния: до выстрела и после. Чем они отличаются? Тем, что до выстрела и после в такой выделенной системе часть воздуха перешла из сжатого состояния в атм. условия (давление и температура), а пуля до выстрела и после имеет разную кинетическую энергию. Значит мы можем сказать, что как устройство преобразования энергии наша система превратила часть энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию пули. То, КАК она это сделала и сколько энергии при этом участвовало в обмене с внешней средой, для оценки ее эффективности как преобразователя энергии по ее ОСНОВНОМУ назначению не важно. Важно только, что часть воздуха в этой системе оказалась в другом состоянии - вне винтовки и при условиях окружающей среды (атм. давлении и температуре), а пуля полетела. Зафиксировав эти два конечных состояния системы, мы можем оценить ее начальное и конечное энергетическое состояние. Они разные, так как система в корректном смысле не изолирована, а связана с окружающей средой (по энергии воздуха). Но это - обычное, более того - нормальное явление при рассмотрении именно кпд устройств преобразования энергии. Более того, тепловые двигатели вообще не могут функционировать без обмена энергией с внешней средой. Нужно только в этом балансе энергий выделить те составляющие, которые характеризуют именно нашу систему. А это - энергия пули (полезная) и энергия той части воздуха, которая после выстрела оказалась вне винтовки (затраченная) при атмосферном давлении и температуре. Значит и расчет потенциальной энергии этой порции воздуха нужно проводить, имея в виду, что начальное состояние - сжатое в винтовке, конечное - при атм. давлении и температуре вне винтовки. Т.е - обычный расчет изотермического процесса расширения до атмосферного давления. Вот вам и P*V*ln(P/Pатм). И это только лишь расчет для энергетического баланса системы с целью определения КПД, не больше.
КПД, расчитанный таким способом, есть то, что обычно называют эффективным кпд, и он наиболее корректно характеризует то, что называют устройством преобразования энергии. Полезность его двоякая: он позволяет оценить "энергетическую" эффективность винтовки (настройку) и сравнивать винтовки между собой. Эквивалентом этого кпд служит относительно просто вычисляемый удельный расход. То, что он является эквивалентом, проистекает от логарифмической (слабой) зависимости энергии воздуха от давления, и поэтому объем воздуха оказывается с достаточной точностью пропорциональным энергии для перепадов давлений в 50-70 атм.

Второе. То, что проводятся все эти расчеты энергии расширения воздуха при разных процессах (адиабатическом, прикаких-то фиксированных промежуточных давлениях и т.д), не имеет никакого практического смысла. Во-первых, энергия, определенная таким образом, ничего в РСР не характеризует, и в этом смысле - бесполезна. Во-вторых, усложненный ее расчет ничего не дает в пользовательском смысле. Вопрос, для чего тогда оно нужно и какую задачу решает?
Наивно считать, что т.н. "энергетический" подход может дать какую либо мат. модель описания системы.

Третье, и самое сложное.
Для того, чтобы получить мало-мальски корректный мат. аппарат для расчета РСР, нужно построить правильную модель ее работы. Модель это простой быть не может хотя бы потому, что основной наблюдаемый эффект "плато" есть результат влияния динамического потока воздуха на клапан при выстреле, значит и нужно в основу модели закладывать газодинамику этого процесса. А это - конкретный конструктив и сложный мат. аппарат. Как я понимаю, никто из тех, кто тусуется на форуме, сделать этого не может. Нет даже понимания более простых явлений, таких как удар, что уж говорить о более сложном.
Это государством, видимо, кухарка может управлять, а для расчетов таких систем нужно не только соответствующее образование, но и талант-умение. Громоздкость формул, которые многие могут выкатить, этого не подменит.

А по мне, так все методы оценки КПД имеют право на жизнь. Согласно закону сохранения энергии они должны давать близкие оценки. А вот подходы могут быть разными, что, в общем-то, и не плохо.. .

Originally posted by Double_B:
А по мне, так все методы оценки КПД имеют право на жизнь. Согласно закону сохранения энергии они должны давать близкие оценки. А вот подходы могут быть разными, что, в общем-то, и не плохо...

Поворчу

т.н. "право на жизнь" в данном случае бессмысленно решать голосованием. Тут или близкий к корректному и полезный подход, или бесполезный, пусть даже выглядящий корректным. Выживет полезный, просто потому, что будет использоваться. Типа удельного расхода, прижился ведь. Потому что полезный.

Повторюсь. Само число 20, 25 или 40 или любое другое, пусть даже со знаками после запятой в качестве кпд не несет никакого смысла, если вы не можете его применить. Зачем же расчитывать то, что не нужно?
К слову. Действительно, интересно было бы знать т.н. идеальный расход (кпд) в РСР, что-то типа цикла Карно для тепловых двигателей. В самом начале я голову сломал, пытаясь придумать идеальную модель в терминах энергетики процессов. Не получилось. И все потому, что такого красивого идеального цикла здесь не придумать, слишком простая система в этом отношении. Единственное, что можно было бы предложить в качестве идеального - систему без трения, с бесконечно длинным стволом и самооткрывашку, но это - выбросить ребенка вместе с водой. Такая система по сути не имеет никакого отношения к РСР, и выбор ее в качестве идеальной просто бессмысленен.

А в законе сохранения энергии как-то не заложено, что разные методы должны давать близкие оценки. Так что даже если они окажутся близкими, то это уж точно не согласно этому закону, а по другой причине .

Много прочитал, устал.
Из прочитанного понял, что дело сие очень сложное и теоретически нереализуемое. Так что смысла считать КПД нету.

И все же

Вывод - см3/J лишь оченно приблизительно отражает эффективность расхода.