Maksimalus šiluminių variklių efektyvumas (Karno teorema). Dyzeliniai ir benzininiai varikliai: efektyvumo palyginimas

Gyvenime žmogus susiduria su problema ir būtinybe transformuotis skirtingi tipai energijos. Prietaisai, skirti transformuoti energiją, vadinami energijos mašinomis (mechanizmais). Pavyzdžiui, energijos mašinos apima: elektros generatorių, vidaus degimo variklį, elektros variklį, garo variklį ir kt.

Teoriškai bet kokia energija gali būti visiškai paversta kitos rūšies energija. Tačiau praktiškai mašinose, be energijos transformacijų, vyksta ir energijos transformacijos, kurios vadinamos nuostoliais. Energijos mašinų tobulumas lemia našumo (efektyvumo) koeficientą.

APIBRĖŽIMAS

Mechanizmo (mašinos) efektyvumas vadinamas požiūriu naudingos energijos() iki visos energijos (W), kuri tiekiama į mechanizmą. Paprastai efektyvumas žymimas raide (eta). Matematine forma efektyvumo apibrėžimas bus parašytas taip:

Naudingumą galima apibrėžti darbo prasme, kaip santykis (naudingas darbas) ir A (bendras darbas):

Be to, jį galima rasti kaip galios koeficientą:

kur yra mechanizmui tiekiama galia; - galia, kurią vartotojas gauna iš mechanizmo. Išraišką (3) galima parašyti skirtingai:

kur yra ta galios dalis, kuri prarandama mechanizme.

Iš efektyvumo apibrėžimų akivaizdu, kad jis negali būti didesnis nei 100% (arba negali būti daugiau nei vienas). Intervalas, kuriame yra efektyvumas: .

Naudingumo koeficientas naudojamas ne tik įvertinant mašinos tobulumo lygį, bet ir nustatant bet kokio sudėtingo mechanizmo bei visų energiją vartojančių įrenginių efektyvumą.

Jie stengiasi sukurti bet kokį mechanizmą, kad nenaudingi energijos nuostoliai būtų minimalūs (). Tuo tikslu jie bando sumažinti trinties jėgas (įvairių rūšių pasipriešinimą).

Mechanizmų jungčių efektyvumas

Svarstant struktūriškai sudėtingą mechanizmą (įrenginį), apskaičiuojamas visos konstrukcijos efektyvumas ir visų jos komponentų bei mechanizmų, vartojančių ir konvertuojančių energiją, efektyvumas.

Jei turime n nuosekliai sujungtų mechanizmų, tai gautas sistemos efektyvumas randamas kaip kiekvienos dalies efektyvumo sandauga:

At lygiagretus ryšys mechanizmai (1 pav.) (vienas variklis varo kelis mechanizmus), naudingas darbas – tai kiekvienos atskiros sistemos dalies išėjimo naudingo darbo suma. Jei variklio sunaudotas darbas žymimas kaip , tai efektyvumas in tokiu atveju suraskime taip:

Efektyvumo vienetai

Daugeliu atvejų efektyvumas išreiškiamas procentais.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

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. Didžiąją dalį naudingos energijos suvartoja variklio stūmoklių judėjimas, taip pat variklio viduje esančių dalių, kurios struktūriškai pritvirtintos prie guolių, sukimasis. 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, sunaudojamų varikliui, tik 3 litrai išleidžiami naudingo darbo. 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.

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 naudingumo koeficientą, jei dėl įgyto vieno kilodžaulio šildytuvo energijos naudingas darbas 650 J. Kokia šiluminio variklio 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. Darbas atliekamas tik izoterminiuose procesuose, jo reikšmė nustatoma kaip Carnot ciklo grafiko ribojamas plotas.

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;
• proceso metu, kuris vyksta pastovus slėgis, 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.

Kaip žinoma, ant Šis momentas dar nesukurti mechanizmai, kurie vieną energijos rūšį visiškai paverstų kita. Veikimo metu bet koks žmogaus sukurtas įrenginys dalį energijos išleidžia priešindamasis jėgoms arba švaisto ją veltui. aplinką. Tas pats vyksta uždaroje elektros grandinėje. Kai laidininkai teka krūviams, susidaro bendra varža ir naudingoji apkrova elektros darbai. Norėdami palyginti jų santykius, turėsite apskaičiuoti našumo (efektyvumo) koeficientą.

Kodėl reikia skaičiuoti efektyvumą?

Elektros grandinės efektyvumas yra santykis naudingos šilumos iki pilnos.

Kad būtų aiškumo, pateiksime pavyzdį. Nustačius variklio naudingumo koeficientą, galima nustatyti, ar jo pagrindinė veikimo funkcija pateisina sunaudotos elektros sąnaudas. Tai reiškia, kad jo apskaičiavimas aiškiai parodys, kaip gerai įrenginys konvertuoja gautą energiją.

Pastaba! Paprastai efektyvumas neturi reikšmės, bet yra procentas arba skaitinis ekvivalentas nuo 0 iki 1.

Efektyvumą nustato bendroji formulė visų prietaisų skaičiavimai apskritai. Tačiau norint gauti rezultatą elektros grandinėje, pirmiausia reikia rasti elektros jėgą.

Srovės radimas pilnoje grandinėje

Iš fizikos žinoma, kad bet kuris srovės generatorius turi savo varžą, kuri dar vadinama vidine galia. Be šios reikšmės, elektros šaltinis taip pat turi savo galią.

Suteikime reikšmes kiekvienam grandinės elementui:

• pasipriešinimas – r;
• srovės stiprumas – E;

Taigi, norint rasti srovės stiprumą, kurio žymėjimas bus I, ir įtampą per rezistorių - U, prireiks laiko - t, kai įkrova praeis q = lt.

Dėl to, kad elektros galia yra pastovi, generatoriaus darbas visiškai paverčiamas šiluma, išleidžiama į R ir r. Šią sumą galima apskaičiuoti pagal Džaulio-Lenco dėsnį:

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

Tada dešinės formulės pusės yra prilygintos:

EIt = I2 (R + r) t.

Atlikus sumažinimą, gaunamas skaičiavimas:

Pertvarkius formulę, rezultatas yra:

Ši galutinė vertė bus elektrinė jėgašiame įrenginyje.

Tokiu būdu atlikus preliminarų skaičiavimą, dabar galima nustatyti efektyvumą.

Elektros grandinės efektyvumo skaičiavimas

Iš srovės šaltinio gaunama galia vadinama sunaudota, jos apibrėžimas rašomas - P1. Jei tai fizinis kiekis pereina iš generatoriaus į visą grandinę, ji laikoma naudinga ir užrašoma - P2.

Norint nustatyti grandinės efektyvumą, būtina prisiminti energijos tvermės dėsnį. Pagal jį imtuvo P2 galia visada bus mažesnė už P1 energijos suvartojimą. Tai paaiškinama tuo, kad veikiant imtuve visada neišvengiamai švaistoma konvertuota energija, kuri išleidžiama laidams, jų apvalkalui šildyti, sūkurinėms srovėms ir kt.

Norint rasti energijos konversijos savybių įvertinimą, reikalingas efektyvumas, kuris bus lygus galių P2 ir P1 santykiui.

Taigi, žinodami visas indikatorių, sudarančių elektros grandinę, reikšmes, matome, kad jos veikimas yra naudingas ir išsamus:

• Ir naudinga. = qU = IUt = I2Rt;
• Ir iš viso = qE = IEt = I2(R+r)t.

Pagal šias vertes mes nustatome srovės šaltinio galią:

• P2 = A naudinga /t = IU = I2 R;
• P1 = A bendra /t = IE = I2 (R + r).

Atlikę visus veiksmus, gauname efektyvumo formulę:

n = A naudinga / Iš viso = P2 / P1 =U / E = R / (R +r).

Iš šios formulės paaiškėja, kad R yra virš begalybės, o n yra virš 1, tačiau visa tai srovė grandinėje išlieka žemoje padėtyje, o jos naudingoji galia yra maža.

Visi nori rasti Padidėjęs efektyvumas reikšmės. Norėdami tai padaryti, turite rasti sąlygas, kuriomis P2 bus didžiausias. Optimalios vertės bus:

• P2 = I2 R = (E / R + r) 2 R;
• dP2 / dR = (E2 (R + r) 2 - 2 (r + R) E2 R) / (R + r) 4 = 0;
• E2 ((R + r) -2R) = 0.

Šioje išraiškoje E ir (R + r) nėra lygūs 0, todėl skliausteliuose esanti išraiška jam yra lygi, tai yra (r = R). Tada paaiškėja, kad galia turi didžiausią vertę, o efektyvumas = 50%.

Efektyvumas (Efektyvumas) – sistemos (įrenginio, mašinos) efektyvumo charakteristika, susijusi su energijos konversija ar perdavimu. Jį lemia naudingai sunaudotos energijos santykis su visu sistemos gaunamos energijos kiekiu; paprastai žymimas η („tai“). η = Wpol/Wcym. Efektyvumas yra dydis be matmenų ir dažnai matuojamas procentais. Matematiškai efektyvumo apibrėžimą galima parašyti taip:

X 100 %

Kur A- naudingą darbą ir K- sunaudota energija.

Dėl energijos tvermės dėsnio efektyvumas visada yra mažesnis arba lygus vienetui, tai yra, neįmanoma gauti daugiau naudingo darbo nei išeikvojama energija.

Šilumos variklio efektyvumas- viso naudingo variklio darbo ir energijos, gaunamos iš šildytuvo, santykis. Šiluminis efektyvumas variklį galima apskaičiuoti pagal šią formulę

kur yra šilumos kiekis, gaunamas iš šildytuvo, yra šilumos kiekis, atiduodamas šaldytuvui. Didžiausias efektyvumas tarp ciklinių mašinų, veikiančių esant tam tikroms karšto šaltinio temperatūroms T 1 ir šalta T 2, turi šiluminius variklius, veikiančius Carnot ciklu; šis ribinis efektyvumas yra lygus

Ne visi energetinių procesų efektyvumą apibūdinantys rodikliai atitinka aukščiau pateiktą aprašymą. Net jei jie tradiciškai ar klaidingai vadinami „efektyvumu“, jie gali turėti kitų savybių, ypač viršijančių 100 %.

Katilo efektyvumas

Pagrindinis straipsnis: Katilo šilumos balansas

Iškastinio kuro katilų naudingumo koeficientas tradiciškai skaičiuojamas pagal mažesnę kaloringumo vertę; daroma prielaida, kad degimo produktų drėgmė iš katilo išeina perkaitintų garų pavidalu. IN kondensaciniai katilaiši drėgmė kondensuojasi, kondensacijos šiluma panaudojama naudingai. Skaičiuojant efektyvumą pagal mažesnę kaloringumo vertę, jis gali būti didesnis nei vienas. Šiuo atveju teisingiau būtų jį skaičiuoti pagal didesnę kaloringumo vertę, kuri atsižvelgia į garų kondensacijos šilumą; tačiau tokio katilo našumą sunku palyginti su kitų įrenginių duomenimis.

Šilumos siurbliai ir aušintuvai

Šilumos siurblių, kaip šildymo įrangos, privalumas – galimybė kartais gauti daugiau šilumos, nei sunaudojama jų veikimui energijos; panašiai, šaldymo mašina gali pašalinti daugiau šilumos iš atvėsinto galo, nei sunaudojama organizuojant procesą.

Tokių šiluminių variklių efektyvumas pasižymi našumo koeficientas(šaldymo mašinoms) arba transformacijos koeficientas(šilumos siurbliams)

kur yra šiluma, paimama iš šaltojo galo (šaldymo mašinose) arba perduodama į karštąjį (šilumos siurbliuose); - šiam procesui sunaudotą darbą (arba elektros energiją). Geriausias pasirodymas Tokių mašinų našumas pasiekiamas atvirkštiniu Carnot ciklu: jame našumo koeficientas

kur , yra karšto ir šalto galų temperatūros, . Akivaizdu, kad ši vertė gali būti savavališkai didelė; Nors praktiškai priartėti sunku, našumo koeficientas vis tiek gali viršyti vienetą. Tai neprieštarauja pirmajam termodinamikos dėsniui, nes, be energijos, atsižvelgiama A(pvz., elektrinis), šildyti K Taip pat energija paimama iš šalčio šaltinio.

Literatūra

• Peryshkin A.V. Fizika. 8 klasė. - Bustard, 2005. - 191 p. – 50 000 egzempliorių. - ISBN 5-7107-9459-7.

Pastabos

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „Efektyvumo koeficientas“ kituose žodynuose:

efektyvumą- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ... Techninis vertėjo vadovas

Arba grąžos koeficientas (Efficiency) yra bet kurios mašinos ar aparato veikimo kokybės charakteristika, atsižvelgiant į jos efektyvumą. Našumas reiškia iš mašinos gaunamo darbo kiekio arba energijos iš aparato santykį su ... ... Jūrų žodynas

- (efektyvumas), mechanizmo efektyvumo rodiklis, apibrėžiamas kaip mechanizmo atlikto darbo ir jo veikimui sunaudoto darbo santykis. Efektyvumas paprastai išreiškiamas procentais. Idealus mechanizmas turėtų efektyvumą =... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

Šiuolaikinė enciklopedija

- (efektyvumas) sistemos (įrenginio, mašinos) efektyvumo charakteristika, susijusi su energijos konversija; nustatomas pagal naudingai sunaudotos energijos (ciklinio proceso metu paverčiamos darbu) ir bendro energijos kiekio santykį,... ... Didelis enciklopedinis žodynas

- (efektyvumas), būdingas sistemos (įrenginio, mašinos) efektyvumui, susijusiam su energijos konversija ar perdavimu; yra nustatomas pagal m) naudingos energijos (Wtotal) santykį su visu sistemos gaunamos energijos kiekiu (Wtotal); h = W aukštas… … Fizinė enciklopedija

- pvz., naudingai panaudotos energijos (efektyvumo) santykis W p. darbo forma, į bendrą sistemos (mašinos ar variklio) gaunamą energijos kiekį W, W p/W. Dėl neišvengiamų energijos nuostolių dėl trinties ir kitų nepusiausvyros procesų tikrosios sistemos… … Fizinė enciklopedija

Sunaudoto naudingo darbo ar gautos energijos santykis su visu išnaudotu darbu arba atitinkamai suvartota energija. Pavyzdžiui, elektros variklio naudingumo koeficientas yra mechaninio santykis. galią, kurią jis atiduoda jai tiekiamai elektros energijai. galia; Į.…… Techninis geležinkelių žodynas

Daiktavardis, sinonimų skaičius: 8 efektyvumas (4) grąžinimas (27) vaisingumas (10) ... Sinonimų žodynas

Efektyvumas- yra dydis, apibūdinantis bet kurios sistemos tobulumą, palyginti su bet kokiu joje vykstančiu energijos transformacijos ar perdavimo procesu, apibrėžiamas kaip naudingo darbo ir darbo, sugaišto įjungimui, santykis. Statybinių medžiagų terminų, apibrėžimų ir paaiškinimų enciklopedija

Efektyvumas- (efektyvumas), bet kurio prietaiso ar mašinos (įskaitant šilumos variklį) energijos vartojimo efektyvumo skaitinė charakteristika. Efektyvumą lemia naudingai sunaudotos (t.y. pavertusios darbu) energijos ir bendro energijos kiekio santykis... ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas