Žvaigždžių naujienos
Kas yra efektyvumas? Efektyvumo ir kuro efektyvumo tema
Pavyzdys. Vidutinė variklio trauka yra 882 N. 100 km kelionei sunaudojama 7 kg benzino. Nustatykite jo variklio efektyvumą. Pirmiausia susiraskite naudingą darbą. Ji lygi jėgos F ir kūno įveikto atstumo S sandaugai Аn=F∙S. Nustatykite šilumos kiekį, kuris išsiskirs deginant 7 kg benzino, tai bus sunaudotas darbas Az=Q=q∙m, kur q – specifinis kuras, benzinui jis lygus 42∙10^6 J/kg, o m yra šio kuro masė. Variklio efektyvumas bus lygus efektyvumui=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
Apskritai, norint rasti bet kurio šilumos variklio (vidaus degimo variklio, garo variklio ir kt.), kuriame darbas atliekamas dujomis, efektyvumą, yra koeficientas. naudinga veiksmai lygus šildytuvo Q1 išskiriamos ir šaldytuvo Q2 gaunamos šilumos skirtumui, raskite skirtumą tarp šildytuvo ir šaldytuvo šilumos ir padalinkite iš šildytuvo šilumos efektyvumo = (Q1-Q2)/Q1 . Čia efektyvumas yra keliais vienetais nuo 0 iki 1; norėdami konvertuoti rezultatą, padauginkite jį iš 100.
Norėdami gauti idealaus šilumos variklio (Carnot mašinos) efektyvumą, suraskite šildytuvo T1 ir šaldytuvo T2 temperatūrų skirtumo santykį su šildytuvo temperatūros efektyvumu = (T1-T2)/T1. Tai didžiausias galimas konkretaus tipo šilumos variklio efektyvumas, esant tam tikroms šildytuvo ir šaldytuvo temperatūroms.
Nustatykite bendrą. Tokio pobūdžio informaciją galima gauti remiantis surašymo duomenimis. Norėdami nustatyti bendrą vaisingumo, mirtingumo, santuokos ir skyrybų rodiklius, turėsite rasti produktą bendros populiacijos ir atsiskaitymo laikotarpis. Gautą skaičių įrašykite į vardiklį.
Uždėkite ant skaitiklio rodiklį, atitinkantį norimą giminaitį. Pavyzdžiui, jei turite nustatyti bendrą gimstamumo rodiklį, tada vietoj skaitiklio turėtų būti skaičius, atspindintis bendrą gimimų skaičių jus dominančiu laikotarpiu. Jei jūsų tikslas yra mirtingumas arba santuokos rodiklis, vietoje skaitiklio įveskite mirčių skaičių atsiskaitymo laikotarpis arba atitinkamai susituokusių žmonių skaičius.
Padauginkite gautą skaičių iš 1000. Tai bus bendras koeficientas, kurio ieškote. Jei susiduriate su užduotimi rasti bendrą augimo tempą, iš gimstamumo atimkite mirtingumą.
Video tema
Šaltiniai:
- Bendrieji gyvybiniai rodikliai
Žodis „darbas“ visų pirma reiškia veiklą, kuri suteikia asmeniui pragyvenimo lėšas. Kitaip tariant, už tai jis gauna materialų atlygį. Tačiau žmonės yra pasiruošę savo Laisvalaikis nemokamai arba už grynai simbolinį atlygį taip pat dalyvauti socialiai naudinguose darbuose, skirtuose padėti vargstantiems, gerinti kiemus ir gatves, sutvarkyti apželdinimą ir kt. Tokių savanorių tikrai būtų dar daugiau, tačiau jie dažnai nežino, kur gali prireikti jų paslaugų.
Drėkinimo koeficientas yra specialus meteorologų sukurtas rodiklis, skirtas įvertinti klimato drėgmės laipsnį tam tikrame regione. Buvo atsižvelgta, kad klimatas yra ilgalaikė tam tikros vietovės oro sąlygų charakteristika. Todėl taip pat nuspręsta drėkinimo koeficientą svarstyti per ilgą laiką: paprastai šis koeficientas skaičiuojamas pagal per metus surinktus duomenis.
Taigi drėkinimo koeficientas parodo, kiek kritulių iškrenta per šį laikotarpį nagrinėjamame regione. Tai, savo ruožtu, yra vienas iš pagrindinių veiksnių, nulemiančių šioje vietovėje vyraujančią augmenijos tipą.
Drėgmės koeficiento skaičiavimas
Drėkinimo koeficiento apskaičiavimo formulė yra tokia: K = R / E. Šioje formulėje simbolis K žymi tikrąjį drėkinimo koeficientą, o simbolis R – per metus tam tikroje vietovėje iškritusių kritulių kiekį, išreikštą milimetrais. Galiausiai simbolis E reiškia kritulių kiekį nuo žemės paviršiaus per tą patį laikotarpį.Nurodytas kritulių kiekis, kuris taip pat išreiškiamas milimetrais, priklauso nuo temperatūros tam tikrame regione tam tikru laikotarpiu ir kitų veiksnių. Todėl, nepaisant akivaizdaus pateiktos formulės paprastumo, drėkinimo koeficiento apskaičiavimas reikalauja daugybės preliminarių matavimų naudojant tiksliuosius prietaisus ir juos gali atlikti tik pakankamai didelė meteorologų komanda.
Savo ruožtu drėgmės koeficiento vertė konkrečioje vietovėje, atsižvelgiant į visus šiuos rodiklius, paprastai leidžia aukštas laipsnis patikimai nustatyti, kokia augmenijos rūšis šiame regione vyrauja. Taigi, jei drėkinimo koeficientas viršija 1, tai rodo aukštas lygis drėgmė tam tikroje vietovėje, dėl kurios vyrauja augmenijos tipai, tokie kaip taiga, tundra ar miško tundra.
Pakankamas lygis drėgnumas atitinka drėkinimo koeficientą, lygų 1, ir, kaip taisyklė, būdingas vyraujantis mišrus arba. Drėkinimo koeficientas svyruoja nuo 0,6 iki 1 būdingas miško stepėms, nuo 0,3 iki 0,6 - stepėms, nuo 0,1 iki 0,3 - pusiau dykumoms ir nuo 0 iki 0,1 - dykumoms.
Šaltiniai:
- Drėkinimas, drėkinimo koeficientai
Bendrosios nuostatos
Efektyvumas apibrėžiamas kaip naudingos arba tiekiamos galios santykis P 2 į energijos suvartojimą P 1:
Šiuolaikinės elektros mašinos turi aukštą naudingumo koeficientą (efektyvumą). Taip, prie automobilių nuolatinė srovė esant 10 kW galiai efektyvumas yra 83 - 87%, esant 100 kW galiai - 88 - 93%, o esant 1000 kW galiai - 92 - 96%. Tik mažos mašinos turi santykinai mažą efektyvumą; pavyzdžiui, 10 W nuolatinės srovės variklio efektyvumas yra 30–40%.
Elektros mašinos naudingumo kreivė η = f(P 2) pirmiausia sparčiai didėja didėjant apkrovai, tada efektyvumas pasiekia maksimalią vertę (dažniausiai esant apkrovai, artimai vardinei apkrovai) ir mažėja esant didelėms apkrovoms (1 pav.). Pastarasis paaiškinamas tuo, kad tam tikros rūšies nuostoliai (elektros aš a 2 r ir papildomos) auga greičiau nei naudingoji galia.
Tiesioginiai ir netiesioginiai efektyvumo nustatymo metodai
Tiesioginis efektyvumo nustatymo metodas pagal eksperimentinės vertės P 1 ir P 2 pagal (1) formulę gali duoti didelį netikslumą, nes, pirma, P 1 ir P 2 vertės yra artimos ir, antra, jų eksperimentinis nustatymas yra susijęs su klaidomis. Didžiausius sunkumus ir klaidas sukelia mechaninės galios matavimas.
Jei, pavyzdžiui, tikrosios galios reikšmės P 1 = 1000 kW ir P 2 = 950 kW galima nustatyti 2% tikslumu, tada vietoj tikrosios naudingumo vertės.
η = 950/1000 = 0,95
prieinama
Todėl GOST 25941-83 "Sukančios elektros mašinos. Nuostolių ir efektyvumo nustatymo metodai" mašinoms, kurių η% ≥ 85% yra nustatytas netiesioginis efektyvumo nustatymo metodas, kurio metu nuostolių dydis nustatomas iš eksperimentinių duomenų. p Σ .
Pakeitimas į formulę (1) P 2 = P 1 - pΣ, mes gauname
| (3) |
Čia naudojamas pakaitalas P 1 = P 2 + pΣ, gauname kitą formulės formą:
  | (4) |
Kadangi matuoti yra patogiau ir tiksliau elektros energija( varikliams P 1 ir generatoriams P 2), tuomet varikliams labiau tinka formulė (3), generatoriams – (4). Atskirų nuostolių ir nuostolių dydžio eksperimentinio nustatymo metodai pΣ yra aprašyti elektros mašinų standartuose ir bandymų bei tyrimų vadovuose elektros mašinos. Net jei pΣ nustatomas žymiai mažesniu tikslumu nei P 1 arba P 2, vietoj (1) išraiškos naudojant formules (3) ir (4), gaunami žymiai tikslesni rezultatai.
Maksimalaus efektyvumo sąlygos
Įvairių rūšių nuostoliai įvairiais būdais priklauso nuo apkrovos. Paprastai galima daryti prielaidą, kad kai kurių rūšių nuostoliai išlieka pastovūs keičiantis apkrovai, o kiti yra kintami. Pavyzdžiui, jei nuolatinės srovės generatorius dirba pastoviu sukimosi greičiu ir pastoviu žadinimo srautu, tai mechaniniai ir magnetiniai nuostoliai taip pat yra pastovūs. Priešingai, elektros nuostoliai armatūros apvijose proporcingai keičiasi papildomi poliai ir kompensacinės apvijos aš a ², o šepečio kontaktuose - proporcingai aš A. Generatoriaus įtampa taip pat yra maždaug pastovi, todėl su tam tikru tikslumu P 2∼ aš A.
Taigi bendru, šiek tiek idealizuotu atveju, galime manyti, kad
Kur p 0 – pastovūs nuostoliai, nepriklausomi nuo apkrovos; p 1 – nuostolių vertė priklausomai nuo pirmojo laipsnio k ng esant vardinei apkrovai; p 2 – nuostolių vertė priklausomai nuo kvadrato k ng, esant vardinei apkrovai.
Pakeiskime P 2 iš (5) ir pΣ iš (7) į naudingumo formulę.
| (8) |
Nustatykime, kokia verte k ng efektyvumas pasiekia maksimalią reikšmę, kuriai nustatome išvestinę dη/ dk ng pagal (8) formulę ir prilyginkite nuliui:
Ši lygtis yra įvykdyta, kai jos vardiklis yra lygus begalybei, tai yra, kada k ng = ∞. Ši byla nėra įdomi. Todėl skaitiklį būtina nustatyti lygų nuliui. Šiuo atveju gauname
Taigi efektyvumas bus didžiausias esant apkrovai, kuriai esant kintamieji nuostoliai k ng ² × p 2, priklausomai nuo apkrovos kvadrato, tampa lygūs pastoviems nuostoliams p 0 .
apkrovos koeficiento vertė esant didžiausiam efektyvumui pagal (9) formulę,
| (10) |
Jei mašina suprojektuota tam tikrai vertei η max, tai nuo nuostolių k ng × p 1 paprastai yra palyginti maži, galime manyti, kad
p 0 + p 2 ≈ pΣ = konst.
Nuostolių santykio keitimas p 0 ir p 2, maksimali efektyvumo vertė gali būti pasiekta esant skirtingoms apkrovoms. Jei mašina daugiausia veikia esant apkrovai, artimai vardinei apkrovai, tada naudinga, kad vertė k ng [žr. formulę (10)] buvo artima vienybei. Jei mašina daugiausia veikia esant nedidelėms apkrovoms, tai yra naudinga vertei k ng [žr. formulę (10)] buvo atitinkamai mažesnis.
Pagrindinė Carnot gautos formulės (5.12.2) reikšmė idealios mašinos efektyvumui yra ta, kad ji lemia maksimalų galimą bet kurio šilumos variklio efektyvumą.
Carnot, remdamasis antruoju termodinamikos dėsniu*, įrodė tokią teoremą: bet koks tikras šilumos variklis, veikiantis su temperatūros šildytuvuT 1 ir šaldytuvo temperatūrąT 2 , negali turėti efektyvumo, viršijančio idealaus šiluminio variklio efektyvumą.
* Carnot iš tikrųjų nustatė antrąjį termodinamikos dėsnį prieš Clausiusą ir Kelviną, kai pirmasis termodinamikos dėsnis dar nebuvo griežtai suformuluotas.
Pirmiausia panagrinėkime šilumos variklį, veikiantį grįžtamuoju ciklu su tikromis dujomis. Ciklas gali būti bet koks, tik svarbu, kad šildytuvo ir šaldytuvo temperatūros būtų T 1 Ir T 2 .
Tarkime, kad kito šiluminio variklio (neveikiančio pagal Karno ciklą) naudingumo koeficientas η ’ > η . Mašinos veikia su bendru šildytuvu ir bendru šaldytuvu. Leiskite Carnot mašinai veikti atvirkštiniu ciklu (kaip šaldymo mašina), o kitai mašinai leiskite veikti pirmyn (5.18 pav.). Šilumos variklis pagal (5.12.3) ir (5.12.5) formules atlieka darbą, lygų:
Šaldymo mašina visada gali būti suprojektuota taip, kad ji paimtų šilumos kiekį iš šaldytuvo K 2
= |
|
Tada pagal formulę (5.12.7) bus atliktas darbas
(5.12.12)
Kadangi pagal sąlygą η" > η , Tai A“ > A. Todėl šilumos variklis gali varyti šaldymo mašiną, o darbo vis tiek liks perteklius. Šis perteklinis darbas atliekamas šiluma, paimta iš vieno šaltinio. Juk šaldytuvui šiluma neperduodama, kai vienu metu veikia dvi mašinos. Tačiau tai prieštarauja antrajam termodinamikos dėsniui.
Jei manytume, kad η > η ", tada kitą mašiną galite priversti dirbti atvirkštiniu ciklu, o Carnot mašiną – pirmyn. Vėl prieisime prie prieštaravimo antrajam termodinamikos dėsniui. Vadinasi, dvi mašinos, veikiančios reversiniais ciklais, turi tokį patį efektyvumą: η " = η .
Kas kita, jei antroji mašina veikia negrįžtamu ciklu. Jei manysime, kad η "
>
η ,
tada vėl prieisime prie prieštaravimo antrajam termodinamikos dėsniui. Tačiau prielaida t|"< г| не противоречит второму закону
термодинамики, так как необратимая
тепловая машина не может работать как
холодильная машина. Следовательно, КПД
любой тепловой машины η"
≤ η arba 
Tai yra pagrindinis rezultatas:
(5.12.13)
Tikrų šiluminių variklių efektyvumas
Formulė (5.12.13) pateikia teorinę šilumos variklių didžiausios naudingumo vertės ribą. Tai rodo, kad kuo aukštesnė šildytuvo ir kuo žemesnė šaldytuvo temperatūra, tuo šilumos variklis yra efektyvesnis. Tik esant absoliučiam nuliui šaldytuvo temperatūrai η = 1.
Tačiau šaldytuvo temperatūra praktiškai negali būti daug žemesnė už aplinkos temperatūrą. Galite padidinti šildytuvo temperatūrą. Tačiau bet kuri medžiaga (tvirtas korpusas) turi ribotą atsparumą karščiui arba atsparumą karščiui. Kaitinamas pamažu praranda savo elastines savybes, o esant pakankamai aukštai temperatūrai tirpsta.
Dabar pagrindinės inžinierių pastangos yra skirtos didinti Variklio efektyvumas mažinant jų dalių trintį, kuro nuostolius dėl nepilno jo degimo ir kt. Realios galimybės padidinti efektyvumą čia vis dar išlieka didelės. Taigi, garo turbinos pradinė ir galutinė garo temperatūra yra maždaug tokia: T 1 = 800 K ir T 2 = 300 K. Esant tokioms temperatūroms, didžiausia naudingumo vertė yra:
Faktinė naudingumo vertė dėl įvairių rūšių energijos nuostolių yra apie 40%. Maksimalų efektyvumą – apie 44 % – pasiekia vidaus degimo varikliai.
Bet kurio šilumos variklio naudingumo koeficientas negali viršyti maksimalios galimos vertės 
,
kur T 1
-
absoliuti šildytuvo temperatūra ir T 2
-
absoliuti šaldytuvo temperatūra.
Šilumos variklių efektyvumo didinimas ir priartinimas prie didžiausio įmanomo- svarbiausias techninis iššūkis.
Šiuolaikinės realybės reikalauja plačiai naudoti šilumos variklius. Daugybė bandymų juos pakeisti elektros varikliais iki šiol žlugo. Problemos, susijusios su energijos kaupimu autonominės sistemos, išsprendžiami labai sunkiai.
Elektros energijos akumuliatorių gamybos technologijos problemos, atsižvelgiant į jų ilgalaikį naudojimą, vis dar aktualios. Elektromobilių greičio charakteristikos toli gražu skiriasi nuo automobilių su vidaus degimo varikliais.
Pirmieji žingsniai kuriant hibridinius variklius gali žymiai sumažinti kenksmingų išmetamųjų teršalų kiekį megapoliuose, sprendžiant aplinkosaugos problemas.
Šiek tiek istorijos
Galimybė paversti garo energiją į judėjimo energiją buvo žinoma senovėje. 130 m. pr. Kr.: Filosofas Heronas iš Aleksandrijos žiūrovams pristatė garų žaislą – eolipilę. Sfera, užpildyta garais, pradėjo suktis veikiama iš jos sklindančių čiurkšlių. Šis modernių garo turbinų prototipas tais laikais nebuvo naudojamas.
Daugelį metų ir šimtmečių filosofo raida buvo tik svarstoma juokingas žaislas. 1629 metais italas D. Branchi sukūrė aktyviąją turbiną. Garai varė diską su ašmenimis.
Nuo to momento prasidėjo spartus garo variklių vystymasis.
Šilumos variklis
Šilumos varikliuose naudojamas kuro pavertimas mašinų dalių ir mechanizmų judėjimo energija.
Pagrindinės mašinų dalys: šildytuvas (sistema energijai gauti iš išorės), darbinis skystis (atlieka naudingą veiksmą), šaldytuvas.
Šildytuvas sukurtas taip, kad darbinis skystis sukauptų pakankamai vidinės energijos naudingiems darbams atlikti. Šaldytuvas pašalina energijos perteklių.
Pagrindinė efektyvumo charakteristika vadinama šilumos variklių efektyvumu. Ši vertė parodo, kiek šildymui sunaudojamos energijos išleidžiama naudingam darbui atlikti. Kuo didesnis efektyvumas, tuo pelningesnis mašinos darbas, tačiau ši vertė negali viršyti 100%.
Efektyvumo skaičiavimas
Tegul šildytuvas iš išorės gauna energiją, lygią Q 1 . Darbinis skystis atliko darbą A, o šaldytuvui suteikta energija siekė Q 2.
Remdamiesi apibrėžimu, apskaičiuojame efektyvumo vertę:
η= A / Q 1 . Atsižvelkime į tai, kad A = Q 1 - Q 2.
Taigi šiluminio variklio, kurio formulė yra η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, efektyvumas leidžia padaryti tokias išvadas:
- Efektyvumas negali viršyti 1 (arba 100%);
- norint maksimaliai padidinti šią vertę, reikia arba padidinti iš šildytuvo gaunamą energiją, arba sumažinti šaldytuvui suteikiamą energiją;
- šildytuvo energijos didinimas pasiekiamas keičiant kuro kokybę;
- šaldytuvui skiriamos energijos sumažinimas leidžia pasiekti dizaino elementai varikliai.
Idealus šilumos variklis
Ar galima sukurti variklį, kurio efektyvumas būtų maksimalus (idealiu atveju lygus 100%)? Atsakymą į šį klausimą bandė rasti prancūzų fizikas teoretikas ir talentingas inžinierius Sadi Carnot. 1824 m. buvo paskelbti jo teoriniai skaičiavimai apie dujose vykstančius procesus.
Pagrindinė idealios mašinos idėja gali būti laikoma grįžtamųjų procesų vykdymu su idealiomis dujomis. Pradedame nuo dujų izoterminio išsiplėtimo esant temperatūrai T 1 . Tam reikalingas šilumos kiekis Q 1. Po to dujos plečiasi be šilumos mainų, pasiekusios temperatūrą T 2, dujos izotermiškai susispaudžia, perduodamos energiją Q 2 į šaldytuvą. Dujos adiabatiškai grįžta į pradinę būseną.
Idealaus Carnot šiluminio variklio efektyvumas, tiksliai apskaičiavus, yra lygus šildymo ir vėsinimo įrenginių temperatūrų skirtumo ir šildytuvo temperatūros santykiui. Tai atrodo taip: η=(T 1 - T 2)/ T 1.
Galimas šiluminio variklio efektyvumas, kurio formulė yra: η = 1 - T 2 / T 1, priklauso tik nuo šildytuvo ir aušintuvo temperatūrų ir negali būti didesnis nei 100%.
Be to, šis ryšys leidžia įrodyti, kad šiluminių variklių efektyvumas gali būti lygus vienybei tik tada, kai šaldytuvas pasiekia temperatūrą. Kaip žinoma, ši vertė nepasiekiama.
Karno teoriniai skaičiavimai leidžia nustatyti maksimalų bet kokios konstrukcijos šilumos variklio efektyvumą.
Karno įrodyta teorema yra tokia. Jokiomis aplinkybėmis savavališko šilumos variklio naudingumo koeficientas negali būti didesnis už tą pačią idealaus šiluminio variklio naudingumo vertę.
Problemos sprendimo pavyzdys
1 pavyzdys. Koks idealaus šiluminio variklio naudingumo koeficientas, jei šildytuvo temperatūra yra 800 o C, o šaldytuvo – 500 o C žemesnė?
T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, η - ?
Pagal apibrėžimą: η=(T 1 - T 2)/ T 1.
Mums pateikiama ne šaldytuvo temperatūra, o ∆T= (T 1 - T 2), taigi:
η= ∆T / T 1 = 500 K/1073 K = 0,46.
Atsakymas: efektyvumas = 46%.
2 pavyzdys. Nustatykite idealaus šiluminio variklio efektyvumą, jei dėl įgytos vieno kilodžaulio šildytuvo energijos, naudingo darbo 650 J. Kokia šildytuvo šildytuvo temperatūra, jei aušintuvo temperatūra 400 K?
Q 1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T2 = 400 K, η - ?, T 1 = ?
Šioje problemoje mes kalbame apie apie šiluminę instaliaciją, kurios efektyvumą galima apskaičiuoti pagal formulę:
Norėdami nustatyti šildytuvo temperatūrą, naudojame idealaus šilumos variklio efektyvumo formulę:
η = (T 1 - T 2) / T 1 = 1 - T 2 / T 1.
Atlikę matematines transformacijas gauname:
T 1 = T 2 /(1- η).
T 1 = T 2 /(1- A / Q 1).
Paskaičiuokime:
η = 650 J/ 1000 J = 0,65.
T 1 = 400 K / (1–650 J / 1 000 J) = 1 142,8 K.
Atsakymas: η= 65%, T 1 = 1142,8 K.
Realios sąlygos
Idealus šilumos variklis sukurtas atsižvelgiant į idealius procesus. Darbai atliekami tik viduje izoterminiai procesai, jo reikšmė apibrėžiama kaip sritis, kurią riboja Carnot ciklo grafikas.
Iš tikrųjų neįmanoma sudaryti sąlygų, kad dujų būsenos pasikeitimo procesas vyktų be lydinčių temperatūros pokyčių. Nėra medžiagų, kurios pašalintų šilumos mainus su aplinkiniais objektais. Adiabatinis procesas tampa neįmanomas. Šilumos mainų atveju būtinai turi keistis dujų temperatūra.
Realiomis sąlygomis sukurtų šiluminių variklių efektyvumas gerokai skiriasi nuo idealių variklių efektyvumo. Atkreipkite dėmesį, kad procesai tikruose varikliuose vyksta taip greitai, kad darbinės medžiagos vidinės šiluminės energijos kitimo keičiant jos tūrį negali kompensuoti šilumos antplūdis iš šildytuvo ir perdavimas į šaldytuvą.
Kiti šiluminiai varikliai
Tikri varikliai veikia skirtingais ciklais:
- Otto ciklas: pastovaus tūrio procesas kinta adiabatiškai, sukuriant uždarą ciklą;
- Dyzelino ciklas: izobarinis, adiabatinis, izochoras, adiabatinis;
- esant pastoviam slėgiui vykstantis procesas pakeičiamas adiabatiniu, uždarant ciklą.
Sukurkite pusiausvyros procesus tikruose varikliuose (kad priartintumėte juos prie idealių) sąlygomis moderni technologija neatrodo įmanoma. Šilumos variklių efektyvumas yra daug mažesnis, net atsižvelgiant į tą patį temperatūros sąlygos, kaip ir idealioje šiluminėje instaliacijoje.
Tačiau neturėtumėte sumažinti savo vaidmens skaičiavimo formulė efektyvumą, nes jis tampa darbo proceso pradžios tašku padidėjęs efektyvumas tikri varikliai.
Efektyvumo keitimo būdai
Lyginant idealius ir tikrus šilumos variklius, verta atkreipti dėmesį į tai, kad pastarųjų šaldytuvo temperatūra negali būti bet kokia. Paprastai atmosfera laikoma šaldytuvu. Atmosferos temperatūrą galima priimti tik apytiksliais skaičiavimais. Patirtis rodo, kad aušinimo skysčio temperatūra yra lygi variklių išmetamųjų dujų temperatūrai, kaip ir vidaus degimo varikliuose (sutrumpintai ICE).
ICE yra labiausiai paplitęs šilumos variklis mūsų pasaulyje. Šilumos variklio efektyvumas šiuo atveju priklauso nuo degančio kuro sukuriamos temperatūros. Reikšmingas skirtumas tarp vidaus degimo variklių ir garo variklių yra šildytuvo ir prietaiso darbinio skysčio funkcijų sujungimas oro ir kuro mišinyje. Degdamas mišinys sukuria spaudimą judančioms variklio dalims.
Pasiekiamas darbinių dujų temperatūros padidėjimas, žymiai pakeičiant kuro savybes. Deja, to negalima daryti neribotą laiką. Bet kuri medžiaga, iš kurios pagaminta variklio degimo kamera, turi savo lydymosi temperatūrą. Tokių medžiagų atsparumas karščiui yra pagrindinė variklio charakteristika, taip pat galimybė reikšmingai paveikti efektyvumą.
Variklio naudingumo vertės
Jei laikysime darbinių garų, kurių įleidimo angoje yra 800 K, o išmetamųjų dujų - 300 K, temperatūrą, tada šios mašinos efektyvumas yra 62%. Realiai ši vertė neviršija 40 proc. Šis sumažėjimas atsiranda dėl šilumos nuostolių kaitinant turbinos korpusą.
Didžiausia vidaus degimo vertė neviršija 44%. Šios vertės didinimas – artimiausios ateities reikalas. Medžiagų ir kuro savybių keitimas yra problema, su kuria dirba geriausi žmonijos protai.
Naudingumo koeficientas (efektyvumas) – tai reikšmė, kuri procentais išreiškia konkretaus mechanizmo (variklio, sistemos) efektyvumą paverčiant gautą energiją naudingu darbu.
Skaitykite šiame straipsnyje
Kodėl dyzelino efektyvumas didesnis?
Skirtingų variklių efektyvumo rodiklis gali labai skirtis ir priklauso nuo daugelio veiksnių. turi palyginti mažą efektyvumą dėl didelis skaičius mechaniniai ir šiluminiai nuostoliai, atsirandantys eksploatuojant tokio tipo jėgos agregatą.
Antrasis veiksnys yra trintis, atsirandanti besijungiančių dalių sąveikos metu. Didžioji dalis išlaidų naudingos energijos susideda iš variklio stūmoklių varymo, taip pat variklio viduje esančių dalių, kurios struktūriškai pritvirtintos prie guolių, sukimosi. Apie 60% benzino degimo energijos sunaudojama tik šių įrenginių veikimui užtikrinti.
Papildomi nuostoliai atsiranda dėl kitų mechanizmų, sistemų veikimo ir priedai. Taip pat atsižvelgiama į pasipriešinimo nuostolių procentą įleidžiant kitą degalų ir oro įkrovimą, o tada išmetamąsias dujas iš vidaus degimo variklio cilindro.
Jei lygintume dyzelinį ir benzininį variklį, dyzelinio variklio efektyvumas yra pastebimai didesnis nei benzininio. Benzino jėgos agregatų efektyvumas yra apie 25-30% viso gaunamos energijos kiekio.
Kitaip tariant, iš 10 litrų benzino, sunaudotų variklio darbui, naudingam darbui atlikti sunaudojama tik 3 litrai. Likusi kuro deginimo energija buvo prarasta.
Esant tokiam pat darbiniam tūriui, atmosferinio benzininio variklio galia yra didesnė, tačiau pasiekiama esant didesniam greičiui. Variklį reikia „sukti“, didėja nuostoliai, didėja degalų sąnaudos. Taip pat būtina paminėti sukimo momentą, kuris pažodžiui reiškia jėgą, kuri nuo variklio perduodama ratams ir išjudina automobilį. Benzininiai vidaus degimo varikliai pasiekia maksimalų sukimo momentą esant didesniam greičiui.
Panašus natūralaus įsiurbimo dyzelinis variklis pasiekia didžiausią sukimo momentą esant mažam greičiui, o naudingam darbui atlikti sunaudoja mažiau dyzelinio kuro, o tai reiškia didesnį efektyvumą ir degalų taupymą.
Dyzelinas išskiria daugiau šilumos nei benzinas, dyzelinio kuro degimo temperatūra yra aukštesnė, o atsparumas detonacijai didesnis. Pasirodo, dyzelinis vidaus degimo variklis atlieka naudingesnį darbą su tam tikru degalų kiekiu.
Dyzelinio kuro ir benzino energinė vertė
Dyzelinas susideda iš sunkesnių angliavandenilių nei benzinas. Mažesnis benzininio agregato efektyvumas, palyginti su dyzeliniu varikliu, slypi ir benzino energetinėje sudedamojoje dalyje bei jo degimo ypatybėse. Visiškai sudeginus vienodus kiekius dyzelinio kuro ir benzino, pirmuoju atveju bus pagaminta daugiau šilumos. Šiluma dyzeliniame vidaus degimo variklyje labiau paverčiama naudinga mechanine energija. Pasirodo, deginant tą patį kuro kiekį per laiko vienetą, daugiau darbo atliks būtent dyzelinis variklis.
Taip pat verta atsižvelgti į įpurškimo ypatybes ir sudaryti tinkamas sąlygas visiškam mišinio sudegimui. Dyzeliniame variklyje degalai tiekiami atskirai nuo oro, jie įpurškiami ne į įsiurbimo kolektorių, o tiesiai į cilindrą pačioje suspaudimo takto pabaigoje. Rezultatas – aukštesnė temperatūra ir pilniausias darbinio kuro-oro mišinio dalies sudegimas.
Rezultatai
Dizaineriai nuolat stengiasi gerinti tiek dyzelino, tiek benzininis variklis. Padidinti įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų skaičių viename cilindre, aktyvus naudojimas, elektroninis kuro įpurškimo valdymas, droselio vožtuvas ir kiti sprendimai gali žymiai padidinti efektyvumą. Tai labiau taikoma dyzeliniam varikliui.
Dėl šių savybių modernus dyzelinis variklis gali visiškai sudeginti dalį dyzelino, prisotinto angliavandenilių cilindre, ir sukurti didelį sukimo momentą esant mažam greičiui. Maži sūkiai reiškia mažesnį trinties praradimą ir dėl to atsirandantį pasipriešinimą. Dėl šios priežasties dyzelinis variklis šiandien yra vienas našiausių ir ekonomiškiausių vidaus degimo variklių tipų, kurio efektyvumas dažnai viršija 50 proc.
Taip pat skaitykite
Kodėl prieš važiuojant geriau pašildyti variklį: tepimas, kuras, šaltų dalių susidėvėjimas. Kaip tinkamai pašildyti dyzelinį variklį žiemą.
