енергия газа

Подскажите формулу с помощю которой можна вычислить энергию сжатого газа.

Например: имеем резервуар емкостю 120 мл при давлении газа (воздух) 200 атм.
Вопрос: сколько энергии освободится если газ привести в нормальное состояние.

ПС. хочу подсчитать КПД.

е-нергия =абьем*давлению и поделить налопапам

р.с. не забудь про систему СИ!

КПД будет где-то 15 процентов.

прОст
е-нергия =абьем*давлению и поделить налопапам

р.с. не забудь про систему СИ!

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?

прОст
е-нергия =абьем*давлению

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.

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.

Arch
При перемещении поршня не вся работа превратится в энергию газа 😛

Чо? При изатирмисскам процессе - таки хген вам, сударь 😀

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?

John JACK

Чо? При изатирмисскам процессе - таки хген вам, сударь 😀

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

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

Формулу дайте... ааааа!

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?

John JACK
А откуда

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.

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%?

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.

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

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.

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?

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.

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...

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.

...Тут или близкий к корректному и полезный подход, или бесполезный, пусть даже выглядящий корректным...

...Зачем же расчитывать то, что не нужно?...

Поворчу уж тоже: хотя это уже скорее OFF-философствование:

Термин «корректный» и «полезный» далеко не одно и то же. Корректный - верный по сути (метод, расчет, подход и пр.). А термин «полезный» - это понятие относительное и непостоянное даже в пределах одной личности. Так вот - по поводу КПД я имел в виду следующее: для его оценок достаточно чтобы подход был корректен только по отношению к закону сохранения энергии (точность - отдельный предмет). А вот будут ли эти оценки полезны кому либо для решения какой нибудь сегодняшней/завтрашней задачи или построения моделей - это уже другой вопрос...

Double_B

Поворчу уж тоже: хотя это уже скорее OFF-философствование:

Термин «корректный» и «полезный» далеко не одно и то же. Корректный - верный по сути (метод, расчет, подход и пр.). А термин «полезный» - это понятие относительное и непостоянное даже в пределах одной личности. Так вот - по поводу КПД я имел в виду следующее: для его оценок достаточно чтобы подход был корректен только по отношению к закону сохранения энергии (точность - отдельный предмет). А вот будут ли эти оценки полезны кому либо для решения какой нибудь сегодняшней/завтрашней задачи или построения моделей - это уже другой вопрос...

Так в моей фразе эти термины стоят через соединительный союз "и", назначением которого никак не является разъяснение смысла одного из слов-синонимов (представьте конструкцию - жирный и масляный), а только лишь соединение однородных членов предложения. Для меня странно, что они воспринимаются как синонимы. Более того, следующее предложение даже подчеркивает их различный смысл, как собственно и разъясняет, что в контексте я понимаю под термином "полезный".
А вот по поводу такого подхода к оценке кпд опять не соглашусь. Похоже, что весь тот длинный текст, который я написал, не понят. Жаль, плохо пишу, видимо, громоздко.
В этом термине (кпд) главным является его определение - специфическая (выделенная) особенность машины-устройства по преобразованию энергии. Нужно найти ту энергию, которая является "выходной"-полезной именно для этого устройства и ту энергию, которая предназначена и расходуется на цикл действия устройства. И поделить одно на другое - это и есть кпд. Никакой закон сохранения энергии здесь не то, что не нужен, а просто неприменим. И главная корректность (правильность) по отношению к закону заключается в том, чтобы его не использовать вовсе.
Так что корректным подход должен быть только к самому определению термина кпд.

...Никакой закон сохранения энергии здесь не то, что не нужен, а просто неприменим...

Вообще-то при энергетических оценках для закрытых систем закон сохранения именно и работает (и принимается по умолчанию), иначе никакой КПД по принципу вход - выход просто не оценить. И этот метод, естетстенно, будет работать и для РСР-винтовки для оценки КПД расхода энергии сжатого газа. Не стоит усложнять данную задачу. Вот если ее поставить шире, то, может, и потребуется разбираться в составляющих процессах и делить их на полезные и неполезные, предполагая что-то улучшить...

Double_B

Вообще-то при энергетических оценках для закрытых систем закон сохранения именно и работает (и принимается по умолчанию), иначе никакой КПД по принципу вход - выход просто не оценить. И этот метод, естетстенно, будет работать и для РСР-винтовки, которая такой системой является (для оценки КПД расхода энергии сжатого газа). Не стоит усложнять данную задачу. Вот если ее поставить шире, то, может, и потребуется разбираться в составляющих процессах и делить их на полезные и неполезные, предполагая что-то улучшить...

Скажу в последний раз, смысла для себя в дальнейших обсуждениях не вижу 😞.
А где здесь закрытая (изолированная) система? Приняв РСР винтовку закрытой системой, т.е не обменивающейся энергией с внешней средой, вы вообще не решите никакой задачи. Полезной, особенно. Попробуйте определить конечные условия для выстрела, чтобы считать систему закрытой. Неизбежно придется строить уже модель выстрела с учетом факторов трения, динамики открытия клапана, длины ствола и т.д. Если найдете адекватную модель, то ее придется считать соответствующим мат. аппаратом в подробностях истечения газа и возникающих сил давления на клапан и т.д, и уж никак не на основе закона сохранения энергии.
В самом простом варианте в качестве конечных условий можете задать давление воздуха на срезе ствола при конечной его длине (или бесконечно длинный ствол - не суть важно) без трения, самооткрывашку, собственно то, что сделано в этой ветке и ранее. Лишь для того, чтобы применить закон сохранения энергии. И что получите? Только частный случай баланса энергии для сформулированных частных конечных условий, которые по сути далеки от реального процесса. Где и для чего это частное решение будете применять? Вариант рассмотрения такой модели в качестве идеальной для расчета т.н. удельного расхода мне кажется неправильным, поскольку существенные детали реального устройства в модели не нашли отражения. Ну и зачем она нужна?

Закон сохранения энергии как способ решения каких-то задач привлекает своей простотой и универсальностью. Но в этой универсальности есть другая сторона: практическая бесполезность его для решения большинства конкретных задач.

Проверим примененную мной методику расчета КПД на достоверность, сравнив ее с методикой расчета удельного расхода воздуха.

Чем выше КПД, тем меньше удельный расход воздуха на выстрел, т.е. произведение величины КПД на удельный расход должно быть постоянной величиной для всех РСР, заправляемых одним и тем же газом независимо от потерь в каждом конкретном случае, которые в равной степени влияют и на расход и на КПД (только в обратной пропорции).

Удельный расход в моей ЧиЗе по формуле, предложенной bricks20 (если я не ошибаюсь в авторстве http://guns.allzip.org/topic/30/152547.html ), составляет 11,3см3/Дж, КПД по примененной мной методике - 29,4%.

Удельный расход в винтовке F_wer ( в варианте Arch ) по той же формуле равен 9,6см3/Дж

КПД винтовки F_wer, определенный по примененной мной методике, равен 34,7%

Проверяем: 11,3*0,294=9,6*0,347=3,3,

из чего следует, что:
1) обе методики верны и имеют равное право на существование;
2) зная константу произведения удельного расхода применяемого газа на КПД, можно легко от удельного расхода переходить к КПД и наоборот.

TVA
Проверим
Чем выше КПД, тем меньше удельный расход воздуха на выстрел, т.е. произведение величины КПД на удельный расход должно быть постоянной величиной для всех РСР, заправляемых одним и тем же газом независимо от потерь в каждом конкретном случае, которые в равной степени влияют и на расход и на КПД.

Проверяем: 11,3*0,294=9,6*0,347=3,3,

из чего следует, что обе методики верны и имеют равное право на существование 😊.

А зачем проверять таким сложным способом? Это же совершенно очевидная вещь. В расчете удельного расхода (только не на выстрел, а на Дж) стоит фактически произведение перепада давлений при одном выстреле на объем резервуара, и в методики Вашего КПД - оно же. При умножении их друг на друга эти произведения делятся, давая единицу. А остальные множители в обоих параметрах - константы. Так что же должно получиться, кроме контанты?
А вот логика в выводе не правильная - это не методики верны, а то, что Вы назвали КПД, оказалось пропорциональным произведению перепада давлений на объем, так же как и удельный расход.
Только в удельном расходе понятно происхождение этой пропорциональности (из-за логарифмической зависимости энергии изотермического расширения от давления в резервуаре до атмосферного), а в этом самом КПД - просто назначено.

К слову, а как будете рассчитать то, что Вы назвали КПД, для прямоточки? Какой смысл придадите перепаду давлений в серии выстрелов в плато, в какой из энергий "проявится" адиабатическое расширение и от какого до какого давлений? Если, конечно, поддерживать смысловую нагрузку термина КПД.

bricks20 К слову, а как будете рассчитать то, что Вы назвали КПД, для прямоточки? Какой смысл придадите перепаду давлений в серии выстрелов в плато, в какой из энергий "проявится" адиабатическое расширение и от какого до какого давлений? Если, конечно, поддерживать смысловую нагрузку термина КПД.

Но у меня-то был другой вопрос: как рассчитать это самое введенное КПД для прямоточки внутри плато и для какого процесса там применяется адиабатическое расширение? В смысле принятой в расчете модели.
Другими словами. Предположим, что Вы определяете модель, для которой привели формулу расчета, таким образом: есть п см3 воздуха, сжатого до Р1 атм, весь этот воздух вдруг каким-то образом попадает в ствол и начинает расширяться, толкая пулю. Расширившись до какого давления Рх, воздух вываливается из ствола, а пуля летит себе с энергией А. Я (Вы, в смысле) считаю, что процесс выстрела на этом закончен, и начинаю расчитывать работы и энергии, участвующие в процессе, с целью посчитать то, что я называю КПД. Да, газ при расширении теплом с внешней средой не успевает обменяться, т.е. ведет себя адиабатически. В качестве величины Рх я принимаю известную всем (полученную эмпирически и т.д. - требуется разъяснение) величину такую-то. Аплодисменты 😊. Можно описать модель и по-другому - предложите. Хорошо бы, чтобы она еще и была похожа на процесс, происходящий в реальной прямоточке.
Только вот до тех пор, пока Вы не скажете, что такое Рх и откуда ее брать, грош цена всему остальному, а всякие альфа, бета, гамма - не более, чем ничего не значащие коэффициенты.
И это ведь пока разговор о совершенно простом - оценке энергетической эффективности РСР.

Простите, но я не понял вопроса.

"Рх" в Вашем вопросе я увидел трижды, но мне показалось, что в первом и последующих двух разах речь шла о разном - в первый раз это было давление на срезе ствола(?), а во второй и в третий - "величина, известная всем и полученная эмпирически", при этом от меня требуется сказать, "что такое Рх и откуда ее брать", иначе "грош цена всему остальному".

Отвечу прямо - я не знаю, что такое "Рх" и пусть будет "грош цена всему остальному".
😊

Bricks20: А где здесь закрытая (изолированная) система?

Все же добавлю по поводу системы. Нужно не забывать, что ее мы можем определять так, как нам удобно для решения задачи. Например, включим в систему резервуар + винтовку + окружающий ее объем воздуха (например, комнату) + пулю (независимо от того, где она находится). Т.е. данная система виртуальна (не едина пространственно), но энергетически представляет собой закрытую (вся энергия перераспределена между указанными компонентами). При выстреле изменение энергии этой системы будет связано с уменьшением энергии резервуара и приобретением энергии винтовкой, комнатой и пулей. По сути понятия КПД считаем приобретенную энергию пули полезной, энергию, приобретенную винтовкой и комнатой - неполезной(потери энергии), а изменение энергии резервуара - затраченной энергией. Этот баланс в указанной закрытой системе и приводит к самому простому и очевидному способу определения КПД по соотношению изменения энергии сжатого воздуха в резервуаре и энергии пули. Источники погрешностей, конечно, есть - например, контроль давления и температуры при расчете энергии газа в резервуаре, но адекватность оценок такого подхода вполне подтверждается приличной сходимостью имеющихся на форуме данных.

TVA
Простите, но я не понял вопроса.

"Рх" в Вашем вопросе я увидел трижды, но мне показалось, что в первом и последующих двух разах речь шла о разном - в первый раз это было давление на срезе ствола(?), а во второй и в третий - "величина, известная всем и полученная эмпирически", при этом от меня требуется сказать, "что такое РХ и откуда ее брать", иначе "грош цена всему остальному".

Отвечу прямо - я не знаю, что такое "Рх" и пусть будет "грош цена всему остальному".

Это самое Рх во всех трех количествах присутствует после того, как я сказал: "Предположим, что Вы...", т.е я веду речь как бы от Вашего имени. Это просто как помощь в примере описания модели. Конечно, Вы можете дать другое описание модели.
Только вот если будете применять адиабатическое расщирение, неизбежно столкнетесь с необходимостью принятия давления, до которого это расширение происходит. Какое оно, откуда появится? Это должны сказать Вы, поскольку именно Вы предлагаете считать адиабатический процесс. Без этого как раз и подходим к тому самому "грош цена". Здесь ничего личного, и не считайте этот "грош цена" обидным. Я действительно был бы рад увидеть стройное обоснование позиции по всем пунктам без темных мест.

Double_B ...адекватность оценок такого подхода вполне подтверждается приличной сходимостью имеющихся на форуме данных.

F_wer Подскажите формулу с помощю которой можна вычислить энергию сжатого газа...
ПС. хочу подсчитать КПД.

Double_B

Все же добавлю по поводу системы.
1. Нужно не забывать, что ее мы можем определять так, как нам удобно для решения задачи. Например, включим в систему резервуар + винтовку + окружающий ее объем воздуха (например, комнату) + пулю (независимо от того, где она находится). Т.е. данная система виртуальна (не едина пространственно), но энергетически представляет собой закрытую (вся энергия перераспределена между указанными компонентами). При выстреле изменение энергии этой системы будет связано с уменьшением энергии резервуара и приобретением энергии винтовкой, комнатой и пулей.
2. По сути понятия КПД считаем приобретенную энергию пули полезной, энергию, приобретенную винтовкой и комнатой - неполезной, а изменение энергии резервуара - затраченной энергией.
3. Этот баланс в указанной закрытой системе и приводит к самому простому и очевидному способу определения КПД по соотношению изменения энергии сжатого воздуха в резервуаре и энергии пули. Источники погрешностей, конечно, есть - например, контроль давления и температуры при расчете энергии газа в резервуаре, но адекватность оценок такого подхода вполне подтверждается приличной сходимостью имеющихся на форуме данных.

Почти все сказано правильно, но только почти и по отдельности. Я в цитируемом тексте расставил пункты для удобства ответов. По пунктам.
1. Совершенно правильно - мы выделяем систему так, как нам диктует задача, но при этом совершенно не нужно, чтобы система обязательно была замкнутой. Зачем и чем это определено? Это требуется, если мы будет для решения задачи применять закон сохранения энергии. А если не будем, то тоже обязательно нужно искать эту замкнутую систему?
2. По сути понятия кпд. В нем (понятии кпд) нет неполезной работы по определению, а только два - полезная и затраченная. Зачем же к четко определенному термину приписывать то, чего в нем нет? Соответственно, для определения кпд вовсе не нужны энергии винтовки и комнаты - та самая неполезная энергия.
Если она не нужна, то зачем же тогда в качестве системы брать то, что Вы предлагаете - замкнутую. Получается, что только для того, чтобы применить закон сохранения энергии. Но ведь и без него эти две работы (полезная и затраченная) считаются просто.
3. Вывод в этом пункте прямо противоположенным всем остальным Вашим посылам. К простому способу приводит как раз и не баланс в закрытой системе, а лобовой расчет этих двух энергий (полезной и затраченной). Баланс в закрытой системы только усложняет расчет, требуя расчета ненужной для задачи неполезной энергии.

Как я понимаю, возможный дальнейший разговор может ходить только по кругу, не добавляю ничего. Если не возражаете, прекратим. Я так вообще перевыполнил все планы бумагомарания - страшно посмотреть, сколько написал.
Отвечал по простой причине - поскольку вы тратите время на изложение своего видения вопроса, то я не могу отнестись к этому наплевательски. Из уважения к собеседникам.

Не возражаю, тем более что, опуская детали, практически сошлись во мнениях по предмету.

А я так и вообще просто проходил мимо перрона...
😊

Простите дилетанта, но нельзя ли посчитать КПД по канонической формуле? В резервуаре запасено ХХХ энергии, за n выстрелов энергия уменьшилась на ХХ, при этом пулям было передано YY. YY/XX*100 = КПД
Когда мы считаем расход воздуха на джоуль, мы же не пытаемся посчитать сколько воздуха улетело в щели, сколько вылетело не толкая пулю и т.п. Пуля получила энерги. ХХ Дж, вылетело YY кубиков. И всех это устраивает. И никто не заморачивается замкнутая это система или нет. Главное этот способ подходит для сравнения разных винтовок. ИМХО такого же способа будет достаточно и для КПД. Один хрен, точность наших манометров не позволит отловить тех блох, которые вы хотите учесть в расчетах.

ЗЫ Сорри, если глупость написал.

Fake
Простите дилетанта, но нельзя ли посчитать КПД по канонической формуле? В резервуаре запасено ХХХ энергии, за n выстрелов энергия уменьшилась на ХХ, при этом пулям было передано YY. YY/XX*100 = КПД
Когда мы считаем расход воздуха на джоуль, мы же не пытаемся посчитать сколько воздуха улетело в щели, сколько вылетело не толкая пулю и т.п. Пуля получила энерги. ХХ Дж, вылетело YY кубиков. И всех это устраивает. И никто не заморачивается замкнутая это система или нет. Главное этот способ подходит для сравнения разных винтовок. ИМХО такого же способа будет достаточно и для КПД. Один хрен, точность наших манометров не позволит отловить тех блох, которые вы хотите учесть в расчетах.

ЗЫ Сорри, если глупость написал.

вот в очередной раз - ключевая фраза, подтверждающая "полезность" введенного и уже прижившегося параметра - удельного расхода: "Когда мы считаем расход воздуха на джоуль...". Полезность в том, что считаем (применяем, пользуемся). А откуда она взялась, каким образом связана с энергией и кпд, какие в ней нюансы-ограничения - не столь и важно, это тонкости происхождения, которые пользователю можно и не знать. Главное - просто считается и дает какие-то ориентиры.
А кпд как полезная характеристики, вряд ли будет применяться - по сути она мало что говорит, а считать ее более сложно.
А суть обсуждений здесь не в отлавливании блох и погрешностей, а в концептуальности подхода к характеристикам.

bricks20 кпд как полезная характеристики, вряд ли будет применяться - по сути она мало что говорит, а считать ее более сложно

Другое важное, на мой взгляд, отличие: понятие удельного расхода не вносит никаких ограничений в его абсолютное значение, а КПД, по определению, не может быть больше 100%, откуда следует, что удельный расход воздуха менее 2,07 кубика на джоуль в РСР и МК принципиально недостижим.

А выбирать, чем пользоваться, конечно, каждый будет сам.
Я, например, с удовольствием пользуюсь понятием "удельный расход", зная при этом, какому КПД он соответствует 😊.

TVA
Не отрицая безусловной полезности прижившегося параметра - удельного расхода, все же замечу:
Фраза [b]"Удельный расход у этой винтовки - 9,6 кубиков на джоуль" ровно ничего не скажет неспециалисту (покупателю в магазине), а утверждение - "У этой винтовки КПД=34,7%", что соответствует тому же расходу и вычисляется простым пересчетом (333/9,6=34,7%), позволяет сравнить одно из качеств этой винтовки с аналогичным качеством другой винтовки в привычной обывателю системе отсчета - в процентах (для справки - формула пересчета - здесь ).

Другое важное, на мой взгляд, отличие: понятие удельного расхода не вносит никаких ограничений в его абсолютное значение, а КПД, по определению, не может быть больше 100%, откуда следует, что удельный расход воздуха менее 3,33 кубика на джоуль в РСР и МК принципиально недостижим.

А выбирать, чем пользоваться, конечно, каждый будет сам.
Я, например, с удовольствием пользуюсь понятием "удельный расход", зная при этом, какому КПД он соответствует 😊.[/B]

ИМХО обывателю удобней и понятней расход. Просто я пердставляю себя в автосалоне и мне там менеджер говорит "У этой машины КПД ХХ%". Мне понятней л/100км 😊 Меня не разу не интересовало какой КПД у машин, на которых я ездил 😊 Все больше л.с., л/100км, клиренс и т.п. 😊

"л/100км" - очень даже объективный эквивалент КПД, потому как удельная теплота сгорания разных бензинафф примерно одинакова.

😀 В случае с горючко уместнее $/100km 😀

Зачем углубляться в дебри процессов происходящих при выстреле? толку от этого никакого при определении КПД. Искать какое то Рх??? давление на срезе ствола?? и тд... Может еще и геометрию каналов считать? там завихрения всякие 😊 .

КПД это - полезная энергия/затраченная энергия * 100%
полезная энергия- энергия всех выстрелов
затраченная энергия- энергия что освободилась при понижении давления в резервуаре с Х атм до У атм. (при определенном объеме резервуара)

Теперь постает вопрос как правильно считать энергию сжатого воздуха имея объем баллона и давление газа. Если мы выстрелы делаем за один заход (т.е. резервуар не успевает нагреться до комнатной температуры).

ПС. Я смотрю у всех выходят разные результаты.

F_wer Теперь постает вопрос как правильно считать энергию сжатого воздуха имея объем баллона и давление газа

Работа расширения - и есть реализация запасенной энергии.

F_wer
Теперь постает вопрос как правильно считать энергию сжатого воздуха имея объем баллона и давление газа. Если мы выстрелы делаем за один заход (т.е. резервуар не успевает нагреться до комнатной температуры).

А насколько велико влияние на энергию сжатого газа от нагрева до комнатной температуры? Т.е. надо ли учитывать его вообще или эти значения сораизмеримы с погрешностью измерения давления и объема резервуара?

Kitdze "л/100км" - очень даже объективный эквивалент КПД

Повторю еще раз: никто не возражает против применения замечательного параметра "см3/Дж", но вопрос темы не об этом.

Fake

А насколько велико влияние на энергию сжатого газа от нагрева до комнатной температуры? Т.е. надо ли учитывать его вообще или эти значения сораизмеримы с погрешностью измерения давления и объема резервуара?

А насколько велико охлаждение резервуара при его стравливании от 200 атм до 120 атм? а? не замечал?
вот и погрешность. Тот же разход мл/дж будет неверен без учета температуры. И вообще его считают оочень приближенно.

Fake Меня не разу не интересовало какой КПД у машин, на которых я ездил 😊 Все больше л.с., л/100км, клиренс и т.п. 😊

При выборе винтовки точно так же - ну понравился мне ее удельный расход 9см3/Дж. Купил, пришел домой, отстрелял - 170м/с при пуле 0,5г 😞.
Оказывается, знания одного только удельного расхода (или одного КПД) маловато будет 😊.

ИМХО это уже оффтопик. Надо заканчивать.

Поддерживаю, Андрей. Какой в задницу кпд? Ну для ППП еще имеет смысл, потому что завязано на усилие взвода. А для РСР? Баловство одно - высчитанные от какого хочешь фонаря голые проценты, неизвестно к чему.
Удельный расход - просто и понятно.
А у ТВА, как и говорил, проблемы с аналогиями. То руль с колесами путает, то литры бензина на лошадиную силу за уши притягивает. Такого ваще нетути, хотя в тяговый расчет автомобиля вдаваться не будем. То энергия, а то мощность - элементарная физика.
Вот знаю же, что в ответ сплошную путаницу притащит.
А лучшие показатели л/100км, вернее мили/галлон по-здешнему - у Тойоты. Ну и акселерация там... и ваще - Хайлендер!

val
Поддерживаю, Андрей. Какой в задницу кпд? Ну для ППП еще имеет смысл, потому что завязано на усилие взвода. А для РСР? Баловство одно - высчитанные от какого хочешь фонаря голые проценты, неизвестно к чему.

Как-то странно ты меня поддерживаешь 😊 КПД считать нужно тем, кому оно о чем-то говорит. Для обывтеля и удельного расхода достаточно. А большинству и количества выстрелов с заправки хватает. КПД нужно тому кто проектирует и настраивает, простому стрелку оно до фонаря.

Странно для тебя? Я - не обыватель, а мне хватает. КПД можно считать для МК-РСР, где можно учесть работу по накачке. А нафига?

Баловство одно - высчитанные от какого хочешь фонаря голые проценты, неизвестно к чему.

Ну да?, можно подумать, что совершенно похрену, бегать задуваться раз в месяц или два раза в неделю.

КПД можно считать для МК-РСР, где можно учесть работу по накачке. А нафига?

Ну для ППП еще имеет смысл, потому что завязано на усилие взвода.

Т.е. ты хочешь сказать, что переломить ствол тяжелее чем забить МК ????

Есть маньяки, которые с кросмана пытаются выжать два почти равноценных выстрела, а по твоему выходит, им просто силёнок побольше надо и проникнуться любовью к процессу накачки??

val
Странно для тебя? Я - не обыватель, а мне хватает. КПД можно считать для МК-РСР, где можно учесть работу по накачке. А нафига?

А я и не спорю что тебе этого хватает 😊
Просто удельный расход показывает сколько воздуха расходуется на единицу энергии, а КПД показывает насколько рационально расходуется эта энергия.

Вот в ПЦП 16 кубиков на Дж - это моного или мало? А 10, а 7?
КПД не замещает расход, а дополняет. Это количественная и качественная оценки работы системы.

ЗЫ На мой ламерский взгляд 😊

val А у ТВА, как и говорил, проблемы с аналогиями. То руль с колесами путает, то литры бензина на лошадиную силу за уши притягивает... То энергия, а то мощность - элементарная физика.

Но поправка принята, спасибо, справедливо будет так: "кубики на Джоуль" (см3/Дж) для РСР - аналогичны "литрам на киловат час" (л/кВт*час) для автомобиля.
Справка: 1кВт*час=1,341л.с.*час=3600000Дж
1hp(л.с.)=0,9996ehp=1,014mhp
1л бензина=1000см3 воздуха (что это я морозю!?.. 😊)

P.S. Этот пост - для val'а, остальным его можно пропустить 😊

P.S. Этот пост - для val'а, остальным его можно пропустить

Ну нафига ты его дразнишь, сейчас тока г... будет! 😀

val
То энергия, а то мощность - элементарная физика...
А лучшие показатели л/100км, вернее мили/галлон по-здешнему - у Тойоты. Ну и акселерация там... и ваще - Хайлендер!

прочёл пол-предложения и в подсознании выскочила мысль "val патентует учебник физики".
дочитал до конца - понял, что ошибся. :-)

val патентует учебник физики

😀 😀 😀 😀 😀 Пацтулам, йопта, жесть!

Появилось немного времени, приведу еще пару тезисов-разъяснений по теме.
То, как сформулирован вопрос темы, и продолжающееся путание (хотя и меньше, чем ранее) говорит о том, что пока не все понятно. Надеюсь, что прочтение следующего текста не "по диагонали" поможет в прояснении вопроса.
Значит так.
Энергия - по определению понятие не АБСОЛЮТНОЕ, а ОТНОСИТЕЛЬНОЕ. Бессмысленно говорить об энергии вообще, можно только применительно к какому-то процессу, явлению, устройству. Посмотрите на постановку исходного вопроса и добавьте к нему ма-а-ленькое условие - винтовка лежит в барокамере с давлением 200 атм. Чему равна "энергия воздуха в резервуаре"? Всем понятно, что ничему, нулю то есть. Другими словами, для того, чтобы "увидеть" (посчитать) энергию, нужно дать ей возможность проявиться в виде работы. А эта возможность и есть как раз то главное условие, относительно которого можно считать энергию. Надеюсь, это понятно.
Следующий шаг. Что же является этой возможностью (главным условием) в случае РСР винтовки. Здесь может быть много вариантов, но наиболее логичными являются ДВА.
Первый вариант - в качестве конечного условия определяем вылет воздуха из ствола, т.е. считаем, что основной характеристикой винтовки (точнее, ее системы выпуска) является - отобрать порцию сжатого воздуха и дать ей возможность вытолкнуть пулю из ствола. Совершенно логичное условие. И постановка задачи с таким условием имеет право на жизнь, как и имеет свое решение. В такой задаче, конечно, адиабатический процесс наиболее точно соответствует условиям расширения, и его несложно применить для решения такой задачи. Естественно, что обязательно потребуется формулирование начальных и конечных условий, в частности, - давлений, длины ствола, объема воздуха и т.д. Можно дополнить задачу трением пули в стволе, усложнить её не одномоментным, а каким-то протяженным процессом выпуска воздуха и т.д. Другими словами, построить модель, как бы отражающую сам процесс выстрела.
При решении задачи вы получите какие-то зависимости чего-то от чего-то. Узнаете, каким будет давление на срезе ствола при вылете пули и совершенно легко посчитаете кпд именно этого, заданного вами процесса. Это будет кпд не устройства - винтовки, а процесса, которым вы винтовку заменили. Понятно, что величина такого кпд будет больше, чем того, о чем я говорю, когда определяю кпд. Вот только куда дальше и для чего вы будете применять полученную для этого процесса величину. Как вы соотнесете ее с теми параметрами стрельбы, которые вы можете измерять? Реально измерять вы можете статическое давление в резервуаре, объем резервуара, скорость пули и массовый расход воздуха (самое простое - через падение давления, хотя можно и напрямую). Придумайте и поделитесь этим знанием.

Второй вариант. Вы определяете винтовку как устройство преобразования энергии, находящееся в равновесии с внешней средой, задачей которого является преобразовать энергию сжатого воздуха в энергию пули. Собственно, то, о чем я уже многократно говорил. И только для целей оценки ее эффективности как устройства преобразования энергии, а не в качестве модели функционирования. Узкая постановка задачи, но ее решение, оказывается, имеет практический смысл и полезность.
Для определенного таким образом устройства выделяются два состояния: до выстрела и после. Причем, не "сразу после", а в стационарном состоянии, когда весь воздух, потраченный на выстрел, смешался с внешней средой. Что произошло при выстреле в такой системе?
Часть воздуха из винтовки, расширившись в стволе, вытолкнула пулю из него, сообщив ей некоторую энергию, толкнула стрелка в плечо, ударила по ушам окружающим (может даже опрокинуть что-нибудь звуковой волной), нагрела ствол трением пули, подбросила винтовку вверх и растворилась в окружающей среде, отобрав от нее часть энергии на свой нагрев. Т.е. наделала разных работ и "исчезла" - растворилась в окружающем воздухе. Причем исчезла так, что температура её оказалась равной температуре окружающей среды, а давление - атмосферному. Такое её растворение можно было сделать по-другому: поместить порцию сжатого воздуха в цилиндр с поршнем и дать ему возможность медленно расширяться до атмосферного давления, а когда ее давление станет атмосферным, поршень выпадет и она смешается с воздухом снаружи. Получается, что начальные и конечные условия этой порции воздуха одинаковы для обоих процессов, соответственно, - и энергетические состояния относительно какого-то одного уровня - тоже одинаковы. Это означает, что в обоих процессах воздух совершил одну работу. Эту работу может назвать потенциальной энергией сжатого воздуха. Расчет ее величины для второго (модельного, изотермического по определению) процесса дает эти самые PVln(P/Po). Логично, что это и есть та самая затраченная энергия, которая произвела все описанные работы, а "полезной" среди них для винтовки является только энергия пули. Другие работы можно и не считать. Хотя, как оказывается потом, величина этих неполезных работ такова, что вполне может быть обращена и в условно полезные, в частности, на перезарядку.
Поделив одно на другое, получим то, что по определению называется эффективным кпд такого УСТРОЙСТВА преобразования энергии, в отличие от кпд ПРОЦЕССА, как в первом варианте.
Надеюсь, что может такое разъяснение устранит метания между адиабатическим и изотермическим процессами. Каждый из них - для своей задачи: адиабатический для процесса, изотермический для устройства. Однако, применение адиабатического процесса только для целей расчета кпд получается просто ненужным, так как никакой полезности это не дает.
В эффективный кпд УСТРОЙСТВА входят величины, которые вы можете измерить - скорость пули, давление воздуха, масса (объем) выпущенного воздуха, т.е. вы можете на основании фактически измеренных величин для вашей винтовки рассчитать этот самый кпд. Получите, скажем, величину 20% +/-. Понятно, что этот кпд определяет некую эффективность винтовки как устройства, и вы можете через эту величину оценивать эффективность именно вашей винтовки. А также сравнивать винтовки между собой. Вполне можно было бы остановиться на этой характеристике и внедрить ее в жизнь - можно было бы "меряться" процентами.
Но оказалось так, что можно и удельными расходами см3/Дж.
Посмотрите на формулу энергии порции сжатого воздуха для этого устройства - PVln(P/Po). PV - это не что иное, как объем этой порции, приведенный к атмосферному давлению Pо. Остался множитель ln(P/Po). Пусть у нас прямоточка с диапазоном плато 200-130 атм (это более-менее распространенный рабочий диапазон), и вы занимаетесь расчетом расхода, отстреливая серию выстрелов во ВСЕМ этом диапазоне). ln200=5,3, а ln130=4,87, т.е. отличаются друг от друга менее, чем на 10%. Вполне можно считать их равными и вынести за скобки в сумме энергий для каждого выстрела, отсюда вы получите, что ЭНЕРГИЯ всего воздуха, выпущенного в серии выстрелов, пропорциональна ОБЪЕМУ выпущенного воздуха, приведенного к атмосферному давлению с погрешностью менее 8% для перепада давлений 70 атм и 5% для перепада 50 атм. Другими словами, получается, что эквивалентом затраченной энергии вполне может служить объем воздуха, выпускаемый при выстреле. Значит, кпд и удельный расход определяются одними и теми же величинами (только они обратно пропорциональны друг другу по определению), и, соответственно, являются эквивалентами друг друга. Причем, чем Уже диапазон давлений в серии выстрелов, для которой проводятся измерения, тем выше точность такой замены. А для редукторных винтовок - так и вообще такая замена идет без этой погрешности. Понятно, что есть еще фактор неидельности воздуха при повышенном давлении, но до 200 атм это те же 10%, что вполне на уровне погрешностей измерений в этой системе.

Так что выбор кпд или удельного расхода для одной из оценок винтовки (точнее, ее настройки) - дело выбора. Выбирать обе избыточноо, потому что это не дополняющие друг друга, а просто эквивалентные величины. Удельный расход прижился ранее, его и тапки.

Коллега, почти согласен, но стреляют и с 250 до 90, а это никак не 10% (а 23%), и

есть еще фактор неидельности воздуха при повышенном давлении, но до 200 атм это те же 10%

bricks20 Удельный расход прижился ранее, его и тапки.

Kitdze
Коллега, почти согласен, но стреляют и с 250 до 90, а это никак не 10% (а 23%), и при 200 атм погрешность плотности идеальной модели газа около 3% применительно к воздуху комнатной температуры.
Более - эти три процента в одну и ту же сторону дают ошибку как для одного метода оценки, так и для второго, поэтому рассмотрению не подлежат.
Не стоит слишком загрублять и ограничивать условия применимости.

В прямотоке максимальный диапазон плато 70 атм, к нему применимо то, что сказал о 8% (или 5% или еще меньше, если разумно измерять) погрешности.
Если про 250-90, то это уже редукторный вариант, в котором стреляют из постоянного давления. Следовательно, погрешность определения энергии через расход здесь вообще нулевая. Другое дело, погрешность оценки расхода через падение давления, когда нужно учитывать неидеальность газа. Просто его (расход) нужно правильно считать для больших давлений. Собственно, это уже обсуждалось, когда SteyR, кажется, выложил программу расчета расхода с учетом неидеальности.
В любом случае измерения и расчеты нужно делать, понимая, чтО делаешь.

Если про 250-90, то это уже редукторный вариант, в котором стреляют из постоянного давления. Следовательно, погрешность определения энергии через расход здесь вообще нулевая.

Почему же? 😊 редуктор портит КПД, но не кубы на джоуль, он никогда не может дать больше полезного выхода чем прямоток, так что, всё тот же логарифм 😛.

Видится мне еще проблемка в сравнении винтовок. Особенно редукторных и прямоточных.
Посчитал КПД по формуле ТВА http://guns.allzip.org/topic/30/288498.html У меня на прямотоке получилось КПД 45%.
У него 29,4%. При этом количество выстрелов у него в двое больше. Сейчас цифр не помню, доеду до дома - выложу свои исходные данные.
Можно будет попробовать сравнить КПД по формуле ТВА и Брикса.

Fake
Видится мне еще проблемка в сравнении винтовок. Особенно редукторных и прямоточных.
Посчитал КПД по формуле ТВА http://guns.allzip.org/topic/30/288498.html У меня на прямотоке получилось КПД 45%.
У него 29,4%. При этом количество выстрелов у него в двое больше. Сейчас цифр не помню, доеду до дома - выложу свои исходные данные.
Можно будет попробовать сравнить КПД по формуле ТВА и Брикса.

Проблема извечная и простая.
Если Вы пользуетесь чем-то (а в данном случае формулами), то лучший вариант - понимать, что это такое и для чего нужно.
Вопрос: зачем Вы считаете то, что называете "КПД по формуле TBA"? Для того, чтобы понять, правильную ли формулу привел TVA, или еще для чего либо? Если для "понять", то придется разобраться в предмете и пообсуждать вопрос с TVA, может и появится равнопонимаемое знание. Если для того, чтобы сравнить число выстрелов на разных винтовках, то оно может так и должно быть по этому "КПД по формуле ТВА". Кто знает, что это такое? Я - нет. Написанная формула, кроме названия, обычно имеет смысл. В данном случае написанные соотношения символов не соответствуют названию. Ну и что? Может там что-то более глубокое.

Понятно, что в жизни не всегда возможно во всем разобраться, и тогда приходиться полагаться на советы тех, кто знает. И этот выбор обычно самый сложный, точнее - самый дорогой по жизни. В данном случае все просто: считайте удельный расход, это, по крайней мере, устоявшийся и отработанный подход.

Сергей Петрович, помимо самой формулы на картинке, в том посте расписано что это за формула и как считать. Дело не в этом. Давайте пересчитаем по вашей формуле.
Вот исходные данные и расчет по "формуле TVA". Помогите посчитать по вашей формуле, а то я в логарифмах не силен 😞

Можно будет попробовать сравнить КПД по формуле ТВА и Брикса.

ТВА абсолютно некорректно считает по базису 125 в своём примере.

Считать следует разницу по общему базису, желательно атмосфере.

Вот исходные данные и расчет по "формуле TVA". Помогите посчитать по вашей формуле, а то я в логарифмах не силен

Распиши какие переменные и что у тебя обозначают. Тогда приведу расчёт, а то 45% это что-то нереальное вообще.

Плато 135-105 атм. Резервуар 150 кубиков. 23 выстрела, суммарной энергией 615,76 Дж (средняя энергия 26,77 Дж).

Fake
Сергей Петрович, помимо самой формулы на картинке, в том посте расписано что это за формула и как считать. Дело не в этом. Давайте пересчитаем по вашей формуле.
Вот исходные данные и расчет по "формуле TVA". Помогите посчитать по вашей формуле, а то я в логарифмах не силен 😞
[URL=http://talks.guns.ru/forums/icons/forum_pictures/001089/1089673.jpg][/URL]

Что за формула, там не расписано. Там она просто нарисована, а откуда она взялась и что означает, не сказано. На самом деле, для меня это не важно, потому что формула, конечно, не верна. Там как-то удачно сложилось, что перепад давлений равен заредукторному давлению, и получились какие-то почти разумные цифры.

Считаем "прямоток Fake":
Воздуха потрачено 4500 см3 в пересчете на атмосферный.
Этот воздух при изотермическом расширении произвел бы работу 4500 x ln125 = 4500 атм*см3 х 4,79 = 2154 Дж. Нужно привести единицы в систему СИ, тогда и получатся Дж. 120 - это безразмерная величина (то самое Р/Ро, где Ро=1 атм), в качестве давления Р берем среднее значение давления в плато, это даст мЕньшую погрешность, хотя и любое из значений внутри плато даст погрешность не более 5% (это видно из следующего: ln 135=4,9, а ln105=4,65). Перевод внесистемных единиц в этом произведении в систему СИ: атм*см3=кГс/см2*см3=кГс/см=10Н/0,01 м=0,1 Нм=0,1 Дж. Т.е для получения Дж достаточно это самое атм*см3 - объем воздуха, потраченный на выстрелы и приведенный к атмосферное давлению, и умноженный на логарифм отношения давлений, разделить на 10.
Значит, эффективный кпд для прямотока Fake будет равен 615/2154= 28%. Великоват, как и мал расход. Если применяется относительно узкий диапазон давлений для расчета этих величин, то погрешность измерения давления начинает играть существенную роль, и может исказить результаты. Как правило, манометры с абсолютной погрешностью меньше 5 атм в этой технике (винтовка или заправочный узел) не используются. А 5 атм в диапазоне измерений 30 атм составляют 17% относительной ошибки. Это приводит к тому, что эти 7 см3/Дж на самом деле нужно писать так: 7 +/- 1, т.е. или 6-8. Так же, как и кпд - 23-32 %.

Для приведенных данных по редукторной TVA:

затраченная энергия - 125 атм х137см3* ln125=8270 Дж. Здесь первые 125 атм - для расчета объема воздуха - перепад давлений в резервуаре до и после серии, а 125 под логарифмом - заредукторное давление. Именно из него и происходит выстрел и все процессы, которые учитываем в расчете. Правильным будет, если здесь ввести поправку на неидеальность, поскольку при больщих давлениях она уже существенна. По крайней мере, это можно сделать для воздуха выше 200 атм (разделить задачу на две части). Эта поправка уменьшит величину затраченной энергии от этой расчетной.
кпд= 1512/8270=18%. Это без поправки на неидеальность, с ней, наверное, 20-25 %, заниматься этим расчетом не буду. Это похоже на правду, и здесь большой диапазон давлений в измерениях заметно снижает погрешность, связанную с его измерением.

Спасибо.

bricks20
Если применяется относительно узкий диапазон давлений для расчета этих величин, то погрешность измерения давления начинает играть существенную роль, и может исказить результаты.

Если по адиабате, то вообще-то - "да", но хрен знает... с одной стороны верно считать именно по адиабате, т.к. выстрел - процесс адиабатический.
С другой стороны, полный ресурс энергии в резервуаре правильно считать по изотерме.

Привожу оба случая.

По адиабате:

A135->1 = 4319 J
A105->1 = 3360 J

dA = 959 J (n=64%)

По изотерме:

A135->1 = 9933 J
A105->1 = 7330 J

dA = 2603 J (n=24%)

С третьей стороны, (далее следуют больные мысли, можно не читать) адиабатический "минус" остаётся в резервуаре, в ствол же вылетает адиабатический "плюс", которые спустя время уравновесятся (КПД тепловых насосов больше 100%, дело известное),(ну, то, что покидает ствол, никак не имеет температуру 80К !!!, отсюда сей абзац и родился).

Т.е. при выстреле реально можно отобрать энергии у газа:

A135->1 = 9933+(9933-4319) = 15547 J
A105->1 = 7330+(7330-3360) = 11300 J

dA = 4247 J (n=14%)

Окаг...

ЗЫ. Думаю, что наиболее корректным является расчет по изотерме.

ЗЗЫ. Формула от TVA по адиабате верна только для небольших dV, в случае выстрела - абсолютно неприменима. Сейчас лишний раз перевыведу общий вид интеграла для политропных процессов, но, похоже, что так.

ЗЗЗЫ. В принципе, правильный взгляд на "холодильник" подсказывает, что технический предел по расходу находится не (как я ранее считал) на уровне 4см3/Дж, а где-то на уровне 2.6см3/Дж. Это подтверждается практикой, Демьян в MRV2 получил порядка 5 кубов заредукторного (прошу поправить, если информация неверна), мы с Валерой получали на Грее порядка 4 кубов прямоточного.

Значение "kr - показатель адиабаты воздуха (1,333)" было взято мной из справочника. Правда, из других источников следовало, что показатель адиабаты воздуха зависит от совокупности условий, в число которых входила даже форма сосуда со сжатым воздухом. Утверждалось, что в зависимости от формы сосуда kr воздуха может изменяться в пределах от 1,1 до 3-х (но при этом не уточнялось, от чего конкретно это зависит 😞).

Fake, подставь, пожалуйста, в свою таблицу значение kr=1,207, сравни полученные энергии и КПД с расчетом bricks20.

Показатель адиабаты не может быть больше, он может быть только меньше, если пытаться учесть через него теплообмен в политропном процессе, т.е. как 1,207 - можно свалять дурака, но как "3" - ересь..

Kitdze но как "3" - ересь..

Собрал. Надеюсь понятно.

Судя по таблице, kr - чистой воды эмпирика.

Так оно и есть - фактор измеренный экспериментально. Что может быть надёжнее?
Но ты бы таблицу из конткекста не выдёргивал, а посмотрел внимательнее, что конкретно имелось в виду под цифрами, приведенными в ней.

Показатель адиабаты воздуха так и есть - 1.333.

аноним
хм...

прочёл пол-предложения и в подсознании выскочила мысль "val патентует учебник физики".
дочитал до конца - понял, что ошибся. :-)

Допроверю и дам нормальный интеграл для dA=dV*(Po*(Vo^y))/(V^(1/y)), тока уже не сегодня наверное, усталь.

Kitdze

Т.е. ты хочешь сказать, что переломить ствол тяжелее чем забить МК ????

Есть маньяки, которые с кросмана пытаются выжать два почти равноценных выстрела, а по твоему выходит, им просто силёнок побольше надо и проникнуться любовью к процессу накачки??

А два выстрела с МК - естественное дело, при чем тут маньяки?

М-да, уважаемые исследователи... Если вы до сих пор верите, что эти вычисления имеют какое-то практическое применение - возьмите себе пирожок.
Но суть даже не в том, что ты делаешь, а в том, как ты это делаешь. http://guns.allzip.org/topic/30/288498.html http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/adia_txt.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Adiabatic_process http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/thermo/adiab.html
Это я просто к тому, что значение злощастного коеффициента рассыпано по всему интернету и даже есть в этой теме, а вы тут на кофейной гуще гадаете.
Как тут не вспомнить нравоучение ТВА о целевом назначени инета для настоящих специалистов?
Кардью использовали уточненный коэффициент, учитывающий реальный состав воздуха - 1.408, который я всегда и использовал в подобных расчетах.

О точности вашей модели реального выстрела молчу.

Да, был такой грех 😊 http://guns.allzip.org/topic/13/65300.html

Но суть даже не в том, что ты делаешь, а в том, как ты это делаешь. http://guns.allzip.org/topic/30/288498.html http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/adia_txt.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Adiabatic_process http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/thermo/adiab.html

Ссылки для школьнегаф вроде тебя вал, иди запатентуй чо-нить лучше, в другую ветку.

Для тебя может и не имеет смысла никакая оценка КПД, купи себе кросман и качай, а для тех кто выбирает между 40 выстрелов с резервуара и 70 выстрелов с того же резервуара - имеет, поэтому мы будем тут по-скромному маятся подсчётами КПД, извини сирых.

val Кардью использовали уточненный коэффициент, учитывающий реальный состав воздуха - 1.408, который я всегда и использовал в подобных расчетах.

А в случаях, когда скорость движения пули или струи приближается к скорости звука, коэффициент адиабаты в пограничном слое значительно уменьшается, приближаясь к единице.

В любом случае, когда скорость молекул имеет явно выраженный вектор, понятия давления и температуры вообще неприменимы и ничего абсолютно не описывают, ни о каких изотропных явлениях и речи быть не может при указанных условиях.

Все, что требуется от удельного расхода или КПД - быть единообразно вычисляемыми всеми участниками мерянья пиписьками, ибо это главное назначение этих величин. И пох на погрешность.

Согласен, а по поводу

И пох на погрешность.

😊 вспоминается анекдот, в котором запыхавшийся хохол падая бросает шапку вперёд и орёт "а це по бураки!" 😀

Kitdze
😊 вспоминается анекдот, в котором запыхавшийся хохол падая бросает шапку вперёд и орёт "а це по бураки!" 😀

хм, похоже, мы зашли в тупик.

давай подробнее - ты против хохлов или не любишь бураки? :-)

val
О точности вашей модели реального выстрела молчу.

тебе точную модель реального молотка выложи - так ты уверенно напишешь, что у него, как метательного оружия, баланс плохо подсчитан. :-)

Kitdze

В любом случае, когда скорость молекул имеет явно выраженный вектор, понятия давления и температуры вообще неприменимы и ничего абсолютно не описывают, ни о каких изотропных явлениях и речи быть не может при указанных условиях.

Зато имеют смысл такие понятия как температура торможения, статическое и полное давление и т.д.

TVA
А в случаях, когда скорость движения пули или струи приближается к скорости звука, коэффициент адиабаты в пограничном слое значительно уменьшается, приближаясь к единице.
[/B]

Вот о том что показатель адиабаты может меняться, да еще так сильно, я вообще впервые слышу. Откуда такие сведения?

ArtemK Вот о том что показатель адиабаты может меняться, да еще так сильно, я вообще впервые слышу. Откуда такие сведения?

давай подробнее - ты против хохлов или не любишь бураки? :-)

Хохлов я люблю, у меня жена хохлушка. И бураки, и бурачиху, как ни странно, тоже люблю )

TVA
Надеюсь, что тебе будет интересно

Demyan
ветеран posted 20-10-2006 16:17
--------------------------------------------------------------------------------
Петруха - ну ладно-ладно. Мне уже очень стыдно. Как выясняется считал я неправильно, и в своих 5.2-кубах на матчухе больше не уверен:-) Хотя в 6-ти пожалуй:-)А на Т4- временами показывается реальные 7.48 дж\см3. Вот в это мне верить очень хотица. Пойду инвентаризацию проводить.

Школьники, применяя нормальный коеффициент, будут гораздо ближе к истине.
Короче, вижу я компанию, катящую снежный ком под горку, и результат таких исследований легко предсказуем.

Ну так вот.
По объёму интеграл выглядит так: Po*( (Vo^y)*(Vn^(1-y)) - Vo )/(1-y)

Kitdze
Ну так вот.
По объёму интеграл выглядит так: Po*( (Vo^y)*(Vn^(1-y)) - Vo )/(1-y)

Сразу - низя, сперва надо вывести двумя-тремя методами и убедитцо в идентичности результату.

Для получения расхода (и удельного в виде см3/Дж) совсем не обязательно пользоваться всякими формулами. Я еще при Апе Чизы измерял удельный расход напрямую взвешиванием резервуара (фотку весов я как-то вывешивал - была тема про весы) + хронограф. Точность весов 0.001 гр, т.е это меньше чем 0,8см3 если на воздух перевести (+ отсутствует влияние температуры на результат). Можно взвешивать хоть через каждый выстрел, но я взвешивал после серий в 10 выстрелов для повышения точности (точность оценки расхода на выстрел, соответственно, получается около 0.08см3). Общий результат таков: удельный расход, определенный по взвешиванию и с помощью расчетов (я использовал такое же соотношение как и TVA) очень мало отличались, но было систематическое отклонение около 5%. Вот и получается, что все систематические погрешности расчетного метода у меня уложились в эту ошибку (подвирание манометра + влияние вариации Т при выстреле). Основной вывод: расчетный метод нормально работает и не стоит особо усложнять этот вопрос (но, если считать расход по изменению давления, то манометр, конечно, лучше проверить).

Double_B все систематические погрешности расчетного метода у меня уложились в эту ошибку (подвирание манометра + влияние вариации Т при выстреле).

Скажу больше - таким способом можно было бы тарировать манометр

В принципе, да. Я, в общем-то, после этого пользуюсь, в основном, расчетами (для взвешивания надо резервуар скручивать, чего я не люблю делать у пристрелянной винтовки), просто вводя определенную для этого резервуара поправку -5%. Понятно, что для другого резервуара с другим манометром поправка будет своя и ее надо будет определять заново.

Если кто найдёт и отсканит книгу Баллистические установки - будет ему спасибо. Читал лет десять назад. Разработки были для космических аппаратов. Там не заморачивались ограниченим скорости снаряда скоростью звука в газе. Надо было - получали до 2 и более скоростей звука в газе. Только соотношение массы метающего газа к массе снаряда - ну очень некомфортное. 4-8-10. И более. Dilet59

Чуваки, открою вам исчо одну великую тайну, скорость звука имеет смысл только для стационарной массы газа. Для движущейся - никакого смысла, тем более, движущейся быстрее звука для своего стационарного по энергии аналога.

Kitdze
Чуваки, открою вам исчо одну великую тайну, скорость звука имеет смысл только для стационарной массы газа. Для движущейся - никакого смысла, тем более, движущейся быстрее звука для своего стационарного по энергии аналога.

Вапрос, умники 😊
Интересно вот всё это читать, особенно для тех - нефизикоффф, каторые..
Дык вот - энергия - слово какое то наводящее на что-то афигительное... но - по сути своей и совершенно конечное - 200 атм ...тоисть - наиболее часто используемое энергетическое начало... ну или там 115-130-150-170 значит давление за редухтором у каво повезло....
Вооот... тыры-пыры восемь дыры - кто там как измудрится приоткрыть, через хитры дырочки пропустить и закрыть всю эту многоатмосферную жуть - это кое-как понять организьм в виде серого вещества - может...
А вот конкретно - чё ж за максимум можно достичь вот с такого давлению - тоисть, допустим 2-3 грамма пулю в калибре 0,22 на скока можна "разогнать" МАКСИМУМ?
-350, 400, 500?
- Ведь есть же предел и зависит он от разумного давления 100-250 атм? Каков ОН?
Ну ствол - шыссот пусть будет без чока...

А то формулами всякими засыпали , а к чему - дайте "предел"...а остальное - дело техники... если нужно....

предел для 0,22 массой 1 грамм в стволе 600мм со 150атм порядка 550-600 м/с при дурном расходе.

афигеть