Maksimal effektivitet af varmemotorer (Carnots sætning). Diesel- og benzinmotorer: sammenligning af effektivitet

Indsætter

I livet står en person over for et problem og behovet for at transformere forskellige typer energi. Enheder, der er designet til at omdanne energi, kaldes energimaskiner (mekanismer). Energimaskiner omfatter for eksempel: elektrisk generator, forbrændingsmotor, elmotor, dampmaskine osv.

I teorien kan enhver type energi fuldstændigt omdannes til en anden type energi. Men i praksis sker der udover energiomdannelser energiomdannelser i maskiner, som kaldes tab. Perfektionen af ​​energimaskiner bestemmer ydeevnekoefficienten (effektivitet).

DEFINITION

Effektiviteten af ​​mekanismen (maskinen) kaldet holdning nyttig energi() til den samlede energi (W), der tilføres mekanismen. Typisk er effektiviteten angivet med bogstavet (eta). I matematisk form vil definitionen af ​​effektivitet skrives som følger:

Effektivitet kan defineres i form af arbejde, som forholdet (nyttigt arbejde) til A (samlet arbejde):

Derudover kan det findes som et effektforhold:

hvor er den strøm, der leveres til mekanismen; - den kraft, som forbrugeren modtager fra mekanismen. Udtryk (3) kan skrives anderledes:

hvor er den del af kraften, der går tabt i mekanismen.

Ud fra definitionerne af effektivitet er det indlysende, at det ikke kan være mere end 100 % (eller ikke kan være mere end én). Det interval, hvori virkningsgraden er placeret: .

Effektivitetsfaktoren bruges ikke kun til at vurdere en maskines perfektionsniveau, men også til at bestemme effektiviteten af ​​enhver kompleks mekanisme og alle slags enheder, der forbruger energi.

De forsøger at lave enhver mekanisme, så ubrugelige energitab er minimale (). Til dette formål forsøger de at reducere friktionskræfter (forskellige typer modstand).

Effektivitet af mekanismeforbindelser

Når man overvejer en strukturelt kompleks mekanisme (enhed), beregnes effektiviteten af ​​hele strukturen og effektiviteten af ​​alle dens komponenter og mekanismer, der forbruger og konverterer energi.

Hvis vi har n mekanismer, der er forbundet i serie, så findes den resulterende effektivitet af systemet som produktet af effektiviteten af ​​hver del:

parallel forbindelse mekanismer (fig. 1) (en motor driver flere mekanismer), nyttigt arbejde er summen af ​​nyttigt arbejde ved output fra hver enkelt del af systemet. Hvis det arbejde, der er brugt af motoren, er angivet som , så er effektiviteten i I dette tilfælde lad os finde det sådan:

Effektivitetsenheder

I de fleste tilfælde er effektivitet udtrykt i procent.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

Dyrke motion Hvad er kraften af ​​en mekanisme, der løfter en hammer med masse m til en højde h n gange i sekundet, hvis maskinens effektivitet er lig med ?
Løsning Effekt (N) kan findes baseret på dens definition som:

Da frekvensen () er angivet i betingelsen (hammeren stiger n gange pr. sekund), vil vi finde tiden som:

Jobbet vil blive fundet som:

I dette tilfælde (under hensyntagen til (1.2) og (1.3)) transformeres udtryk (1.1) til formen:

Da systemets effektivitet er ens, skriver vi:

hvor er den nødvendige effekt, så:

Svar

EKSEMPEL 2

Dyrke motion Hvad vil effektiviteten af ​​et skråplan være, hvis dets længde er , højde h? Friktionskoefficienten når et legeme bevæger sig på et givet plan er lig med .
Løsning Lad os lave en tegning.

Som grundlag for at løse problemet tager vi formlen til beregning af effektivitet i form:

Nyttigt arbejde ville være arbejdet med at løfte en byrde til en højde h:

Det arbejde, der udføres ved levering af last ved at flytte det langs et givet fly, kan findes som:

hvor er trækkraften, som vi finder fra Newtons anden lov ved at betragte de kræfter, der påføres kroppen (fig. 1):

Effektivitetsfaktoren (effektivitet) er en værdi, der i procent udtrykker effektiviteten af ​​en bestemt mekanisme (motor, system) til at konvertere den modtagne energi til nyttigt arbejde.

Læs i denne artikel

Hvorfor er dieseleffektiviteten højere?

Effektivitetsindikatoren for forskellige motorer kan variere meget og afhænger af en række faktorer. har relativt lav virkningsgrad pga et stort antal mekaniske og termiske tab, der opstår under driften af ​​en kraftenhed af denne type.

Den anden faktor er friktion, der opstår under samspillet mellem parringsdele. Det meste af det nyttige energiforbrug drives af bevægelsen af ​​motorstemplerne samt rotationen af ​​dele inde i motoren, som er strukturelt fastgjort til lejer. Omkring 60% af benzinens forbrændingsenergi bruges kun til at sikre driften af ​​disse enheder.

Yderligere tab er forårsaget af driften af ​​andre mekanismer, systemer og vedhæftede filer. Procentdelen af ​​modstandstab på tidspunktet for optagelse af den næste ladning af brændstof og luft, og derefter frigivelsen af ​​udstødningsgasser fra forbrændingsmotorens cylinder, tages også i betragtning.

Hvis vi sammenligner en dieselenhed og en benzinmotor, har en dieselmotor en mærkbart højere effektivitet sammenlignet med en benzinenhed. Benzinkraftenheder har en effektivitet på omkring 25-30% af den samlede mængde energi, der modtages.

Med andre ord, ud af 10 liter benzin, der bruges på motordrift, bruges kun 3 liter på nyttigt arbejde. Resten af ​​energien fra brændstofforbrænding gik tabt.

Med samme slagvolumen er effekten af ​​en naturligt aspireret benzinmotor højere, men opnås ved højere hastigheder. Motoren skal "vendes", tabene stiger, brændstofforbruget stiger. Det er også nødvendigt at nævne drejningsmoment, hvilket bogstaveligt talt betyder den kraft, der overføres fra motoren til hjulene og flytter bilen. Benzinforbrændingsmotorer opnår maksimalt drejningsmoment ved højere hastigheder.

En lignende naturligt aspireret dieselmotor når maksimalt drejningsmoment ved lave hastigheder, mens den bruger mindre diesel til at udføre nyttigt arbejde, hvilket betyder højere effektivitet og brændstoføkonomi.

Dieselbrændstof genererer mere varme sammenlignet med benzin, forbrændingstemperaturen for dieselbrændstof er højere, og detonationsmodstanden er højere. Det viser sig, at en dieselforbrændingsmotor producerer mere nyttigt arbejde på en vis mængde brændstof.

Energiværdi af diesel og benzin

Dieselbrændstof består af tungere kulbrinter end benzin. Den lavere effektivitet af en benzinenhed sammenlignet med en dieselmotor ligger også i benzinens energikomponent og egenskaberne ved dens forbrænding. Fuldstændig forbrænding af lige store mængder diesel og benzin vil producere mere varme i det første tilfælde. Varme i en dieselforbrændingsmotor omdannes mere fuldstændigt til nyttig mekanisk energi. Det viser sig, at når man forbrænder den samme mængde brændstof pr. tidsenhed, er det dieselmotoren, der vil gøre mere arbejde.

Det er også værd at tage højde for funktionerne ved injektion og skabelsen af ​​passende betingelser for fuldstændig forbrænding af blandingen. I en dieselmotor tilføres brændstof separat fra luften; det sprøjtes ikke ind i indsugningsmanifolden, men direkte ind i cylinderen til allersidst af kompressionsslaget. Resultatet er en højere temperatur og den mest komplette forbrænding af en del af den arbejdende brændstof-luftblanding.

Resultater

Designere stræber konstant efter at forbedre effektiviteten af ​​både diesel og benzinmotor. Forøgelse af antallet af indsugnings- og udstødningsventiler pr. cylinder, aktiv brug, elektronisk styring af brændstofindsprøjtning, drosselventil og andre løsninger kan øge effektiviteten markant. Det gælder i højere grad for dieselmotoren.

Takket være disse funktioner er en moderne dieselmotor i stand til fuldstændig at forbrænde en del af dieselbrændstof mættet med kulbrinter i cylinderen og producere højt drejningsmoment ved lave hastigheder. Lavt omdrejningstal betyder mindre friktionstab og deraf følgende modstand. Af denne grund er dieselmotoren i dag en af ​​de mest produktive og økonomiske typer forbrændingsmotorer, hvis effektivitet ofte overstiger 50%.

Læs også

Hvorfor er det bedre at varme motoren op før kørsel: smøring, brændstof, slid på kolde dele. Sådan opvarmes en dieselmotor korrekt om vinteren.

  • Liste over de mest pålidelige benzin- og dieselmotorer: 4-cylindrede kraftenheder, in-line 6-cylindrede forbrændingsmotorer og V-formede motorer kraftværker. Bedømmelse.


  • Moderne virkeligheder kræver udbredt brug af varmemotorer. Talrige forsøg på at erstatte dem med elektriske motorer er indtil videre mislykkedes. Problemer forbundet med energilagring i autonome systemer, løses med stort besvær.

    Problemerne med fremstillingsteknologi til elektriske batterier, under hensyntagen til deres langsigtede brug, er stadig relevante. Hastighedsegenskaberne for elektriske køretøjer er langt fra dem for biler med forbrændingsmotorer.

    De første skridt til at skabe hybridmotorer kan reducere skadelige emissioner i megabyer betydeligt og løse miljøproblemer.

    Lidt historie

    Muligheden for at omdanne dampenergi til bevægelsesenergi var kendt i oldtiden. 130 f.Kr.: Filosoffen Heron af Alexandria præsenterede et damplegetøj - aeolipile - for publikum. Kuglen fyldt med damp begyndte at rotere under påvirkning af de stråler, der kom fra den. Denne prototype af moderne dampturbiner blev ikke brugt i de dage.

    I mange år og århundreder blev filosoffens udvikling kun overvejet sjovt legetøj. I 1629 skabte italieneren D. Branchi en aktiv turbine. Dampen drev en skive udstyret med knive.

    Fra det øjeblik begyndte den hurtige udvikling af dampmaskiner.

    Varme motor

    Omdannelsen af ​​brændstof til bevægelsesenergien af ​​maskindele og mekanismer bruges i varmemotorer.

    De vigtigste dele af maskinerne: varmelegeme (system til at opnå energi udefra), arbejdsvæske (udfører en nyttig handling), køleskab.

    Varmeren er designet til at sikre, at arbejdsvæsken akkumulerer en tilstrækkelig forsyning af intern energi til at udføre nyttigt arbejde. Køleskabet fjerner overskydende energi.

    Den vigtigste egenskab ved effektivitet kaldes effektiviteten af ​​varmemotorer. Denne værdi viser, hvor meget af den energi, der bruges på opvarmning, der bruges på at udføre nyttigt arbejde. Jo højere effektivitet, jo mere rentabel driften af ​​maskinen, men denne værdi kan ikke overstige 100%.

    Effektivitetsberegning

    Lad varmeren udefra få energi svarende til Q 1 . Arbejdsvæsken udførte arbejde A, mens energien givet til køleskabet udgjorde Q 2.

    Ud fra definitionen beregner vi effektivitetsværdien:

    η= A/Q1. Lad os tage i betragtning, at A = Q 1 - Q 2.

    Derfor giver effektiviteten af ​​varmemotoren, hvis formel er η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, os mulighed for at drage følgende konklusioner:

    • Effektiviteten kan ikke overstige 1 (eller 100%);
    • for at maksimere denne værdi er det nødvendigt enten at øge den energi, der modtages fra varmeren, eller at reducere den energi, der gives til køleskabet;
    • forøgelse af varmeenergien opnås ved at ændre brændstoffets kvalitet;
    • at reducere den energi, der gives til køleskabet, giver dig mulighed for at opnå designfunktioner motorer.

    Ideel varmemotor

    Er det muligt at skabe en motor, hvis effektivitet ville være maksimal (ideelt lig med 100%)? Den franske teoretiske fysiker og talentfulde ingeniør Sadi Carnot forsøgte at finde svaret på dette spørgsmål. I 1824 blev hans teoretiske beregninger om processer, der forekommer i gasser, offentliggjort.

    Hovedideen i den ideelle maskine kan betragtes som at udføre reversible processer med en ideel gas. Vi starter med at udvide gassen isotermisk ved temperatur T 1 . Mængden af ​​varme, der kræves til dette, er Q 1. Efterfølgende udvider gassen sig uden varmeveksling. Efter at have nået temperaturen T 2, komprimeres gassen isotermisk og overfører energi Q 2 til køleskabet. Gassen vender tilbage til sin oprindelige tilstand adiabatisk.

    Effektiviteten af ​​en ideel Carnot varmemotor er, når den beregnes nøjagtigt, lig med forholdet mellem temperaturforskellen mellem varme- og køleanordningerne og varmelegemets temperatur. Det ser sådan ud: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

    Den mulige effektivitet af en varmemotor, hvis formel er: η = 1 - T 2 / T 1, afhænger kun af temperaturerne på varmeren og køleren og kan ikke være mere end 100%.

    Desuden giver dette forhold os mulighed for at bevise, at effektiviteten af ​​varmemotorer kun kan være lig med enhed, når køleskabet når temperaturer. Som bekendt er denne værdi uopnåelig.

    Carnots teoretiske beregninger gør det muligt at bestemme den maksimale effektivitet af en varmemotor af ethvert design.

    Teoremet bevist af Carnot er som følger. Under ingen omstændigheder kan en vilkårlig varmemotor have en virkningsgrad, der er større end den samme virkningsgrad for en ideel varmemotor.

    Eksempel på problemløsning

    Eksempel 1. Hvad er effektiviteten af ​​en ideel varmemotor, hvis varmelegemets temperatur er 800 o C og køleskabstemperaturen er 500 o C lavere?

    T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, η - ?

    Per definition: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

    Vi får ikke temperaturen på køleskabet, men ∆T= (T 1 - T 2), derfor:

    η= ∆T / T 1 = 500 K/1073 K = 0,46.

    Svar: Effektivitet = 46%.

    Eksempel 2. Bestem effektiviteten af ​​en ideel varmemotor, hvis der på grund af den erhvervede en kilojoule varmeenergi udføres nyttigt arbejde på 650 J. Hvad er temperaturen på varmemotorens varmelegeme, hvis kølertemperaturen er 400 K?

    Q1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T2 = 400 K, η - ?, T1 = ?

    I dette problem vi taler om om en termisk installation, hvis effektivitet kan beregnes ved hjælp af formlen:

    For at bestemme varmelegemetemperaturen bruger vi formlen for effektiviteten af ​​en ideel varmemotor:

    η = (T 1 - T 2)/ T 1 = 1 - T 2 / T 1.

    Efter at have udført matematiske transformationer får vi:

    Ti = T2/(1- n).

    Ti = T2/(1-A/Q1).

    Lad os beregne:

    η= 650 J/1000 J = 0,65.

    T 1 = 400 K / (1 - 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.

    Svar: η= 65 %, T 1 = 1142,8 K.

    Reelle forhold

    En ideel varmemotor er designet med ideelle processer i tankerne. Arbejdet udføres kun i isotermiske processer; dets værdi bestemmes som det område, der er begrænset af grafen for Carnot-cyklussen.

    I virkeligheden er det umuligt at skabe betingelser for, at processen med at ændre tilstanden af ​​en gas kan forekomme uden ledsagende temperaturændringer. Der er ingen materialer, der udelukker varmeudveksling med omgivende genstande. Den adiabatiske proces bliver umulig at udføre. I tilfælde af varmeveksling skal gastemperaturen nødvendigvis ændre sig.

    Effektiviteten af ​​varmemotorer skabt under virkelige forhold adskiller sig væsentligt fra effektiviteten af ​​ideelle motorer. Bemærk, at processerne i rigtige motorer sker så hurtigt, at variationen i den interne termiske energi af arbejdsstoffet i færd med at ændre dets volumen ikke kan kompenseres af tilstrømningen af ​​varme fra varmeren og overførsel til køleskabet.

    Andre varmemotorer

    Rigtige motorer fungerer på forskellige cyklusser:

    • Otto cyklus: en proces med et konstant volumen ændrer sig adiabatisk, hvilket skaber en lukket cyklus;
    • Dieselcyklus: isobar, adiabatisk, isokore, adiabatisk;
    • proces, der finder sted under konstant tryk, erstattes af adiabatisk, hvilket lukker cyklussen.

    Skab ligevægtsprocesser i rigtige motorer (for at bringe dem tættere på ideelle) under forhold moderne teknologi synes ikke muligt. Effektiviteten af ​​varmemotorer er meget lavere, selv under hensyntagen til det samme temperaturforhold, som i en ideel termisk installation.

    Men du bør ikke reducere din rolle beregningsformel effektivitet, da det bliver udgangspunktet i processen med at arbejde videre øget effektivitet rigtige motorer.

    Måder at ændre effektiviteten på

    Når man sammenligner ideelle og rigtige varmemotorer, er det værd at bemærke, at temperaturen på sidstnævntes køleskab ikke kan være nogen. Normalt betragtes atmosfæren som et køleskab. Atmosfærens temperatur kan kun accepteres i omtrentlige beregninger. Erfaringen viser, at kølevæskens temperatur er lig med temperaturen på udstødningsgasserne i motorerne, som det er tilfældet i forbrændingsmotorer (forkortet ICE).

    ICE er den mest almindelige varmemotor i vores verden. Effektiviteten af ​​varmemotoren i dette tilfælde afhænger af temperaturen skabt af det brændende brændstof. En væsentlig forskel mellem forbrændingsmotorer og dampmotorer er sammensmeltningen af ​​funktionerne i varmeren og enhedens arbejdsvæske i luft-brændstofblandingen. Når blandingen brænder, skaber det pres på de bevægelige dele af motoren.

    En stigning i temperaturen af ​​arbejdsgasserne opnås, hvilket væsentligt ændrer brændstoffets egenskaber. Det kan desværre ikke lade sig gøre i det uendelige. Ethvert materiale, som en motors forbrændingskammer er lavet af, har sit eget smeltepunkt. Varmebestandigheden af ​​sådanne materialer er motorens hovedegenskab, såvel som evnen til at påvirke effektiviteten betydeligt.

    Motoreffektivitetsværdier

    Hvis vi overvejer temperaturen på arbejdsdampen ved hvis indløb er 800 K, og udstødningsgassen - 300 K, så er effektiviteten af ​​denne maskine 62%. I virkeligheden overstiger denne værdi ikke 40%. Dette fald opstår på grund af varmetab ved opvarmning af turbinehuset.

    Den højeste værdi af intern forbrænding overstiger ikke 44%. At øge denne værdi er et spørgsmål om den nærmeste fremtid. Ændring af materialers og brændstofs egenskaber er et problem, som menneskehedens bedste hjerner arbejder på.

    Som bekendt, på dette øjeblik Der er endnu ikke skabt mekanismer, som fuldstændigt ville omdanne én type energi til en anden. Under drift bruger enhver menneskeskabt enhed en del af energien på at modstå kræfter eller spilder den forgæves. miljø. Det samme sker i et lukket elektrisk kredsløb. Når ladninger strømmer gennem ledere, er der total modstand og nyttelast el arbejde. For at sammenligne deres forhold skal du beregne ydeevnekoefficienten (effektivitet).

    Hvorfor skal du beregne effektivitet?

    Effektiviteten af ​​et elektrisk kredsløb er forholdet nyttig varme til fulde.

    For klarhedens skyld, lad os give et eksempel. Ved at finde effektiviteten af ​​en motor er det muligt at afgøre, om dens primære driftsfunktion retfærdiggør omkostningerne ved forbrugt elektricitet. Det vil sige, at dens beregning vil give et klart billede af, hvor godt enheden konverterer den modtagne energi.

    Bemærk! Effektivitet har som regel ikke en værdi, men er en procentdel eller en numerisk ækvivalent fra 0 til 1.

    Effektivitet findes ved generel formel beregninger for alle enheder generelt. Men for at få dets resultat i et elektrisk kredsløb, skal du først finde elektricitetens kraft.

    Find strømmen i et komplet kredsløb

    Det er kendt fra fysikken, at enhver strømgenerator har sin egen modstand, som også kaldes intern effekt. Ud over denne betydning har elektricitetskilden også sin egen strøm.

    Lad os give værdier til hvert element i kæden:

    • modstand – r;
    • strømstyrke – E;

    Så for at finde strømstyrken, hvis betegnelse vil være I, og spændingen over modstanden - U, vil det tage tid - t, med passage af ladning q = lt.

    På grund af det faktum, at elektricitetens kraft er konstant, omdannes generatorens arbejde fuldstændigt til varme frigivet til R og r. Dette beløb kan beregnes ved hjælp af Joule-Lenz-loven:

    Q = I2 + I2 rt = I2 (R + r) t.

    Derefter sidestilles de højre sider af formlen:

    EIt = I2 (R + r) t.

    Efter at have gennemført reduktionen opnås beregningen:

    Ved at omarrangere formlen er resultatet:

    Denne endelige værdi vil være elektrisk kraft i denne enhed.

    Efter at have foretaget en foreløbig beregning på denne måde, kan effektiviteten nu bestemmes.

    Beregning af elektrisk kredsløbseffektivitet

    Strømmen modtaget fra den aktuelle kilde kaldes forbrugt, dens definition er skrevet - P1. Hvis dette fysisk mængde går fra generatoren til det komplette kredsløb, anses det for nyttigt og nedskrives - P2.

    For at bestemme effektiviteten af ​​et kredsløb er det nødvendigt at huske loven om energibevarelse. I overensstemmelse hermed vil effekten af ​​modtageren P2 altid være mindre end strømforbruget for P1. Dette forklares af det faktum, at der under drift i modtageren altid er et uundgåeligt spild af konverteret energi, som bruges på opvarmning af ledningerne, deres kappe, hvirvelstrømme osv.

    For at finde en vurdering af egenskaberne ved energiomsætning kræves en virkningsgrad, som vil være lig med forholdet mellem potenserne P2 og P1.

    Så ved at kende alle værdierne af de indikatorer, der udgør det elektriske kredsløb, finder vi dens nyttige og komplette drift:

    • Og brugbart. = qU = IUt =I2Rt;
    • Og total = qE = IEt = I2(R+r)t.

    I overensstemmelse med disse værdier finder vi kraften af ​​den aktuelle kilde:

    • P2 = A nyttig /t = IU = I2R;
    • P1 = A total /t = IE = I2 (R + r).

    Efter at have udført alle trinene får vi effektivitetsformlen:

    n = A nyttig / A total = P2 / P1 =U / E = R / (R +r).

    Denne formel viser sig, at R er over uendeligt, og n er over 1, men med alt dette forbliver strømmen i kredsløbet i en lav position, og dens nyttige kraft er lille.

    Alle vil gerne finde Øget effektivitet betydninger. For at gøre dette er det nødvendigt at finde betingelser, under hvilke P2 vil være maksimal. De optimale værdier vil være:

    • P2 = I2R = (E/R + r)2R;
    • dP2/dR = (E2 (R + r)2-2 (r + R) E2R) / (R + r)4 = 0;
    • E2 ((R + r) -2R) = 0.

    I dette udtryk er E og (R + r) ikke lig med 0, derfor er udtrykket i parentes lig med det, det vil sige (r = R). Så viser det sig, at effekten har en maksimal værdi, og virkningsgraden = 50%.

    Effektivitet (Effektivitet) - karakteristisk for effektiviteten af ​​et system (enhed, maskine) i forhold til omdannelse eller transmission af energi. Det bestemmes af forholdet mellem nyttigt brugt energi og den samlede mængde energi modtaget af systemet; normalt betegnet η ("dette"). η = Wpol/Wcym. Effektivitet er en dimensionsløs størrelse og måles ofte som en procentdel. Matematisk kan definitionen af ​​effektivitet skrives som:

    X 100 %,

    Hvor EN- nyttigt arbejde, og Q- brugt energi.

    På grund af loven om energibevarelse er effektiviteten altid mindre end eller lig med enhed, det vil sige, at det er umuligt at opnå mere nyttigt arbejde end den brugte energi.

    Varmemotoreffektivitet- forholdet mellem motorens fuldstændige nyttige arbejde og energien modtaget fra varmeren. Termisk effektivitet motor kan beregnes ved hjælp af følgende formel

    ,

    hvor er mængden af ​​varme modtaget fra varmeapparatet, er mængden af ​​varme, der gives til køleskabet. Højeste effektivitet blandt cykliske maskiner, der arbejder ved givne varmekildetemperaturer T 1 og kold T 2, har varmemotorer, der kører på Carnot-cyklussen; denne marginale effektivitet er lig med

    .

    Ikke alle indikatorer, der karakteriserer effektiviteten af ​​energiprocesser, svarer til ovenstående beskrivelse. Selvom de traditionelt eller fejlagtigt kaldes "effektivitet", kan de have andre egenskaber, især over 100 %.

    Kedel effektivitet

    Hovedartikel: Kedel varmebalance

    Effektiviteten af ​​kedler til fossilt brændstof beregnes traditionelt ud fra den lavere brændværdi; det antages, at fugten fra forbrændingsprodukterne forlader kedlen i form af overophedet damp. I kondenserende kedler denne fugt kondenserer, kondensationsvarmen bruges med fordel. Når man beregner effektivitet ud fra den lavere brændværdi, kan den ende med at blive større end én. I dette tilfælde ville det være mere korrekt at beregne det ved den højere brændværdi, som tager hensyn til varmen fra dampkondensation; imidlertid er ydelsen af ​​en sådan kedel svær at sammenligne med data på andre installationer.

    Varmepumper og kølere

    Fordelen ved varmepumper som varmeudstyr er evnen til nogle gange at modtage mere varme end den energi, der forbruges til deres drift; på samme måde kan en kølemaskine fjerne mere varme fra den afkølede ende, end der bruges på at organisere processen.

    Effektiviteten af ​​sådanne varmemotorer er kendetegnet ved ydeevnekoefficient(til kølemaskiner) el transformationsforhold(til varmepumper)

    ,

    hvor tages varmen fra den kolde ende (i kølemaskiner) eller overføres til den varme ende (i varmepumper); - det arbejde (eller elektricitet) brugt på denne proces. Bedste præstation Ydeevnen af ​​sådanne maskiner opnås ved den omvendte Carnot-cyklus: i den ydeevnekoefficienten

    ,

    hvor , er temperaturerne i de varme og kolde ender, . Denne værdi kan naturligvis være vilkårligt stor; Selvom det er svært at nærme sig praktisk, kan ydeevnekoefficienten stadig overstige enhed. Dette er ikke i modstrid med termodynamikkens første lov, da der ud over energien tages i betragtning EN(f.eks. elektrisk), til opvarmning Q Der tages også energi fra den kolde kilde.

    Litteratur

    • Peryshkin A.V. Fysik. 8. klasse. - Bustard, 2005. - 191 s. - 50.000 eksemplarer. - ISBN 5-7107-9459-7.

    Noter


    Wikimedia Foundation. 2010.

    Synonymer:

    Se, hvad "Effektivitetsfaktor" er i andre ordbøger:

      effektivitet- Forholdet mellem tilført strøm og forbrugt aktiv effekt. [OST 45.55 99] effektivitetsfaktor Effektivitet En værdi, der karakteriserer perfektion af processerne til transformation, transformation eller overførsel af energi, som er forholdet mellem nyttig ... ... Teknisk oversættervejledning

      Eller returkoefficient (Effektivitet) er en karakteristik af driftskvaliteten af ​​enhver maskine eller apparat med hensyn til dens effektivitet. Med effektivitet menes forholdet mellem mængden af ​​arbejde modtaget fra en maskine eller energi fra apparatet og mængden ... ... Marine Dictionary

      - (effektivitet), en indikator for effektiviteten af ​​en mekanisme, defineret som forholdet mellem det arbejde, mekanismen udfører, og det arbejde, der er brugt på dens drift. Effektivitet normalt udtrykt i procent. En ideel mekanisme ville have effektivitet =... ... Videnskabelig og teknisk encyklopædisk ordbog

      Moderne encyklopædi

      - (effektivitet) karakteristisk for effektiviteten af ​​et system (enhed, maskine) i forhold til energiomdannelse; bestemmes af forholdet mellem nyttigt brugt energi (omdannet til arbejde under en cyklisk proces) og den samlede mængde energi,... ... Stor encyklopædisk ordbog

      - (effektivitet), karakteristisk for effektiviteten af ​​et system (enhed, maskine) i forhold til omdannelse eller transmission af energi; bestemmes af forholdet m) mellem nyttigt brugt energi (Wtotal) og den samlede mængde energi (Wtotal) modtaget af systemet; h=Wgulv… … Fysisk encyklopædi

      - (effektivitet) forhold mellem nyttigt brugt energi W p, for eksempel. i form af arbejde, til den samlede mængde energi W modtaget af systemet (maskine eller motor), W p/W. På grund af uundgåelige energitab på grund af friktion og andre ikke-ligevægtsprocesser for rigtige systemer… … Fysisk encyklopædi

      Forholdet mellem forbrugt nyttigt arbejde eller modtaget energi og alt forbrugt arbejde eller henholdsvis energiforbrug. For eksempel er effektiviteten af ​​en elektrisk motor forholdet mellem mekanisk. den strøm, den afgiver til den elektricitet, der leveres til den. strøm; TIL.… … Teknisk jernbaneordbog

      Navneord, antal synonymer: 8 effektivitet (4) tilbagevenden (27) frugtbarhed (10) ... Synonym ordbog

      Effektivitet- er en størrelse, der karakteriserer perfektionen af ​​ethvert system i forhold til enhver transformations- eller energioverførselsproces, der finder sted i det, defineret som forholdet mellem nyttigt arbejde og det arbejde, der bruges på aktivering... ... Encyklopædi over begreber, definitioner og forklaringer af byggematerialer

      Effektivitet- (effektivitet), en numerisk karakteristik af energieffektiviteten af ​​enhver enhed eller maskine (inklusive en varmemotor). Effektiviteten bestemmes af forholdet mellem nyttigt brugt energi (dvs. omdannet til arbejde) og den samlede mængde energi... ... Illustreret encyklopædisk ordbog