Verimlilik nedir? Verimlilik ve yakıt verimliliği konusu

Örnek. Ortalama motor itme gücü 882 N'dir. 100 km'lik yolculuk için 7 kg benzin tüketir. Motorunun verimliliğini belirleyin. Önce ödüllendirici bir iş bulun. F kuvveti ile onun etkisi altında cismin kat ettiği S mesafesinin çarpımına Аn=F∙S eşittir. 7 kg benzin yanarken açığa çıkacak ısı miktarını belirleyin, bu harcanan iş olacaktır Az=Q=q∙m, burada q – spesifik yakıt, benzin için 42∙10^6 J/kg'a eşittir ve m bu yakıtın kütlesidir. Motor verimliliği şuna eşit olacaktır: verimlilik=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=%30.

Genel olarak, işin gazla yapıldığı herhangi bir ısı motorunun (içten yanmalı motor, buhar motoru vb.) verimliliğini bulmak için bir katsayı vardır. kullanışlı hareketler Q1 ısıtıcısının verdiği ısı ile Q2 buzdolabının aldığı ısı arasındaki farka eşitse, ısıtıcının ve buzdolabının ısısı arasındaki farkı bulun ve ısıtıcının ısısına bölün, verim = (Q1-Q2)/Q1 . Burada verimlilik 0'dan 1'e kadar alt kat birimler halindedir; sonucu dönüştürmek için bunu 100 ile çarpın.

İdeal bir ısı motorunun (Carnot makinesi) verimini elde etmek için, ısıtıcı T1 ile buzdolabı T2 arasındaki sıcaklık farkının ısıtıcı sıcaklık verimliliğine oranını = (T1-T2)/T1 bulun. Bu, belirli bir ısıtıcı ve buzdolabı sıcaklığına sahip belirli bir ısı motoru tipi için mümkün olan maksimum verimdir.

Genel olanı belirleyin. Bu tür bilgilere nüfus sayımı verilerine bakılarak ulaşılabilir. Genel doğurganlık, ölümlülük, evlilik ve boşanma oranlarını belirlemek için ürünü bulmanız gerekecek Genel popülasyon ve fatura dönemi. Ortaya çıkan sayıyı paydaya yazın.

İstenilen akrabaya karşılık gelen göstergeyi paya koyun. Örneğin, toplam doğurganlık oranını belirlemekle karşı karşıyaysanız, pay yerine ilgilendiğiniz döneme ait toplam doğum sayısını yansıtan bir sayı bulunmalıdır. Amacınız ölüm oranı veya evlilik oranıysa pay yerine ölüm sayısını yazın fatura donemi veya sırasıyla evli kişilerin sayısı.

Ortaya çıkan sayıyı 1000 ile çarpın. Bu, aradığınız genel katsayı olacaktır. Genel büyüme oranını bulma göreviyle karşı karşıyaysanız, ölüm oranını doğum oranından çıkarın.

Konuyla ilgili video

Kaynaklar:

• Genel hayati oranlar

“İş” kelimesi öncelikle bir kişiye geçim kaynağı sağlayan faaliyetleri ifade eder. Yani bunun karşılığında maddi bir ödül alır. Ancak insanlar hazır boş zamanücretsiz ya da tamamen sembolik bir ücret karşılığında, ihtiyaç sahiplerine yardım etmeyi, avluları ve sokakları iyileştirmeyi, çevre düzenlemeyi vb. amaçlayan sosyal açıdan yararlı çalışmalara da katılırlar. Bu tür gönüllülerin sayısı elbette daha da fazla olacaktır, ancak çoğu zaman hizmetlerine nerede ihtiyaç duyulabileceğini bilmiyorlar.

Nemlendirme katsayısı, meteorologlar tarafından belirli bir bölgedeki iklim neminin derecesini değerlendirmek için geliştirilen özel bir göstergedir. İklimin belirli bir bölgedeki hava koşullarının uzun vadeli bir özelliği olduğu dikkate alınmıştır. Bu nedenle, nemlendirme katsayısının uzun bir zaman dilimi boyunca dikkate alınmasına da karar verildi: kural olarak bu katsayı, yıl boyunca toplanan verilere göre hesaplanır.

Böylece nem katsayısı söz konusu bölgede bu dönemde ne kadar yağış düştüğünü gösterir. Bu da bu bölgedeki hakim bitki örtüsü tipini belirleyen ana faktörlerden biridir.

Nem katsayısı hesaplaması

Nemlendirme katsayısını hesaplama formülü şu şekildedir: K = R / E. Bu formülde K sembolü gerçek nemlendirme katsayısını, R sembolü ise yıl içinde belirli bir alana düşen yağış miktarını ifade eder. milimetre cinsinden. Son olarak E sembolü, aynı zaman diliminde dünya yüzeyinden gelen yağış miktarını temsil eder.

Milimetre cinsinden de ifade edilen belirtilen yağış miktarı, belirli bir zaman diliminde belirli bir bölgedeki sıcaklığa ve diğer faktörlere bağlıdır. Bu nedenle, verilen formülün görünürdeki basitliğine rağmen, nemlendirme katsayısının hesaplanması, hassas aletler kullanılarak çok sayıda ön ölçüm yapılmasını gerektirir ve yalnızca yeterince büyük bir meteorolog ekibi tarafından gerçekleştirilebilir.

Buna karşılık, kural olarak tüm bu göstergeleri dikkate alarak belirli bir alandaki nem katsayısının değeri, yüksek derece Bu bölgede hangi tür bitki örtüsünün baskın olduğunu güvenilir bir şekilde belirleyin. Yani nemlendirme katsayısının 1'i aşması, yüksek seviye Tayga, tundra veya orman-tundra gibi bitki örtüsü türlerinin baskınlığını gerektiren belirli bir alandaki nem.

Yeterli seviye nem, 1'e eşit bir nemlendirme katsayısına karşılık gelir ve kural olarak, karışık veya baskınlığı ile karakterize edilir. Orman-bozkır alanları için 0,6 ila 1 arasında değişen bir nemlendirme katsayısı, bozkırlar için 0,3 ila 0,6, yarı çöl alanları için 0,1 ila 0,3 ve çöller için 0 ila 0,1 arasında değişen bir nemlendirme katsayısı tipiktir.

Kaynaklar:

• Nemlendirme, nemlendirme katsayıları

Genel Hükümler

Verimlilik, yararlı veya sağlanan gücün oranı olarak tanımlanır. P 2 güç tüketimine P 1:

Modern elektrikli makinelerin yüksek bir verimlilik faktörü (verimlilik) vardır. Evet, arabalarda doğru akım 10 kW güçte verimlilik %83 - 87, 100 kW - %88 - 93 ve 1000 kW - %92 - 96 güçtür. Yalnızca küçük makinelerin verimliliği nispeten düşüktür; örneğin 10 W'luk bir DC motorun verimliliği %30 - 40'tır.

Elektrikli makine verimlilik eğrisi η = F(P 2) Yükün artmasıyla birlikte önce hızlı bir şekilde artar, daha sonra verim maksimum değerine ulaşır (genellikle nominal yüke yakın bir yükte) ve yüksek yüklerde ise düşer (Şekil 1). İkincisi, belirli kayıp türlerinin (elektriksel BEN bir 2 R ve ek olanlar) faydalı güçten daha hızlı büyür.

Verimliliği belirlemek için doğrudan ve dolaylı yöntemler

Verimliliği belirlemek için doğrudan yöntem deneysel değerler P 1 ve P Formül (1)'e göre 2, önemli bir yanlışlık verebilir, çünkü ilk olarak, P 1 ve P 2'nin değeri birbirine yakındır ve ikinci olarak deneysel tespitleri hatalarla ilişkilidir. En büyük zorluklar ve hatalar mekanik gücün ölçülmesinden kaynaklanmaktadır.

Örneğin gerçek güç değerleri P 1 = 1000 kW ve P 2 = 950 kW yerine gerçek verim değeri %2 doğrulukla belirlenebilir.

η = 950/1000 = 0,95

mevcut

Bu nedenle, GOST 25941-83, "Dönen elektrikli makineler. Kayıpları ve verimliliği belirleme yöntemleri", η% ≥% 85 olan makineler için, kayıp miktarının deneysel verilerden belirlendiği, verimliliği belirlemek için dolaylı bir yöntem öngörmektedir. P Σ .

Formül (1)'de yerine koyma P 2 = P 1 - PΣ, anladık

(3)

Buradaki ikameyi kullanma P 1 = P 2 + PΣ, formülün başka bir formunu elde ederiz:

(4)

Ölçmek daha uygun ve doğru olduğundan Elektrik gücü(motorlar için P 1 ve jeneratörler için P 2), bu durumda formül (3) motorlar için, formül (4) ise jeneratörler için daha uygundur. Bireysel kayıpların ve kayıp miktarının deneysel olarak belirlenmesi için yöntemler PΣ elektrikli makine standartlarında ve test ve araştırma kılavuzlarında açıklanmıştır elektrikli makineler. Olsa bile PΣ önemli ölçüde daha az doğrulukla belirlenir P 1 veya PŞekil 2'de ifade (1) yerine formül (3) ve (4) kullanıldığında çok daha doğru sonuçlar elde edilir.

Maksimum verimlilik için koşullar

Farklı kayıp türleri çeşitli şekillerde yüke bağlıdır. Genellikle bazı kayıp türlerinin yük değiştikçe sabit kaldığı, diğerlerinin ise değişken olduğu varsayılabilir. Örneğin, bir DC jeneratörü sabit bir dönüş hızında ve sabit bir uyarma akısında çalışıyorsa, mekanik ve manyetik kayıplar da sabittir. Tersine, elektrik kayıpları Armatür sargılarında ek kutuplar ve kompanzasyon sargıları orantılı olarak değişir BEN a ² ve fırça kontaklarında - orantılı olarak BEN A. Jeneratör voltajı da yaklaşık olarak sabittir ve bu nedenle belirli bir doğruluk derecesine sahiptir. P 2 ∼ BEN A.

Dolayısıyla, genel, biraz idealize edilmiş bir durumda, şunu varsayabiliriz:

Nerede P 0 – yükten bağımsız olarak sabit kayıplar; P 1 – Birinci dereceye bağlı olarak kayıpların değeri k nominal yükte; P 2 – kareye bağlı olarak kayıpların değeri k ng, nominal yükte.

Hadi değiştirelim P(5)'ten 2'si ve PΣ (7)'den verimlilik formülüne.

(8)

Hangi değerde olduğunu belirleyelim k ng verimliliği, türevini belirlediğimiz maksimum değerine ulaşır Dη/ dk formül (8)'e göre ng'yi sıfıra eşitleyin:

Bu denklem, paydası sonsuza eşit olduğunda sağlanır; yani, k ng = ∞. Bu dava ilgi çekici değil. Bu nedenle payı sıfıra eşitlemek gerekir. Bu durumda elde ederiz

Böylece değişken kayıpların k ng ² × olduğu bir yükte verim maksimum olacaktır. P 2, yükün karesine bağlı olarak sabit kayıplara eşit olur P 0 .

Formül (9)'a göre maksimum verimde yük faktörünün değeri,

(10)

Bir makine belirli bir η max değeri için tasarlanmışsa, o zaman kayıplar k ng × P 1 genellikle nispeten küçüktür, bunu varsayabiliriz

P 0 + P 2 ≈ PΣ = sabit.

Kayıp oranının değiştirilmesi P 0 ve P 2, farklı yüklerde maksimum verim elde edilebilir. Makine çoğunlukla nominal yüke yakın yüklerde çalışıyorsa bu durumda değerin daha düşük olması avantajlıdır. k ng [bkz. formül (10)] birliğe yakındı. Makine ağırlıklı olarak hafif yüklerde çalışıyorsa, bu durumda değer açısından avantajlıdır. k ng [bkz. formül (10)] buna uygun olarak daha azdı.

İdeal bir makinenin verimliliği için Carnot tarafından elde edilen formülün (5.12.2) temel önemi, herhangi bir ısı makinesinin mümkün olan maksimum verimliliğini belirlemesidir.

Carnot, termodinamiğin ikinci yasasına* dayanarak aşağıdaki teoremi kanıtladı: sıcaklık ısıtıcısıyla çalışan herhangi bir gerçek ısı motoruT 1 ve buzdolabı sıcaklığıT 2 İdeal bir ısı makinesinin verimini aşan bir verime sahip olamaz.

* Carnot aslında termodinamiğin ikinci yasasını Clausius ve Kelvin'den önce, termodinamiğin birinci yasası henüz kesin olarak formüle edilmemişken ortaya koydu.

Öncelikle gerçek gazla tersinir çevrimde çalışan bir ısı motorunu ele alalım. Döngü herhangi bir şey olabilir, yalnızca ısıtıcının ve buzdolabının sıcaklıklarının aynı olması önemlidir. T 1 Ve T 2 .

Carnot çevrimine göre çalışmayan başka bir ısı motorunun veriminin η olduğunu varsayalım. ’ > η . Makineler ortak ısıtıcı ve ortak buzdolabı ile çalışmaktadır. Carnot makinesinin ters çevrimde (soğutma makinesi gibi) çalışmasına izin verin ve diğer makinenin ileri çevrimde çalışmasına izin verin (Şekil 5.18). Isı motoru, (5.12.3) ve (5.12.5) formüllerine göre aşağıdakilere eşit iş yapar:

Bir soğutma makinesi her zaman ısı miktarını buzdolabından alacak şekilde tasarlanabilir. Q 2 = ||

Daha sonra formül (5.12.7)'ye göre üzerinde çalışma yapılacaktır.

(5.12.12)

η" > η koşuluna göre , O A">A. Bu nedenle, bir ısı motoru bir soğutma makinesini çalıştırabilir ve yine de fazla iş kalacaktır. Bu fazla iş, tek bir kaynaktan alınan ısı ile yapılır. Sonuçta iki makine aynı anda çalıştığında ısı buzdolabına aktarılmıyor. Ancak bu termodinamiğin ikinci yasasıyla çelişiyor.

η > η olduğunu varsayarsak ", o zaman başka bir makinenin ters çevrimde ve bir Carnot makinesinin ileri çevrimde çalışmasını sağlayabilirsiniz. Termodinamiğin ikinci yasasıyla yine çelişkiye düşeceğiz. Sonuç olarak, tersinir çevrimlerde çalışan iki makine aynı verime sahiptir: η " = η .

İkinci makinenin geri dönüşü olmayan bir döngüde çalışması farklı bir konudur. η varsayarsak " > η , o zaman yine termodinamiğin ikinci yasasıyla çelişkiye düşeriz. Ancak varsayım 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 veya

Bu ana sonuçtur:

(5.12.13)

Gerçek ısı motorlarının verimliliği

Formül (5.12.13), ısı motorlarının maksimum verim değeri için teorik sınırı verir. Bu, ısıtıcının sıcaklığı ne kadar yüksek ve buzdolabının sıcaklığı ne kadar düşük olursa, bir ısı motorunun o kadar verimli olduğunu göstermektedir. Yalnızca mutlak sıfıra eşit bir buzdolabı sıcaklığında η = 1 olur.

Ancak buzdolabının sıcaklığı pratikte ortam sıcaklığından çok daha düşük olamaz. Isıtıcı sıcaklığını artırabilirsiniz. Bununla birlikte, herhangi bir malzemenin (katı gövde) sınırlı ısı direnci veya ısı direnci vardır. Isıtıldığında yavaş yavaş elastik özelliklerini kaybeder ve yeterince yüksek bir sıcaklıkta erir.

Artık mühendislerin ana çabaları artırmayı hedefliyor Motor verimliliği parçalarının sürtünmesini, eksik yanma nedeniyle oluşan yakıt kayıplarını vb. azaltarak. Burada verimliliği artırmaya yönelik gerçek fırsatlar hala büyük. Dolayısıyla bir buhar türbini için başlangıç ​​ve son buhar sıcaklıkları yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir: T 1 = 800K ve T 2 = 300 K. Bu sıcaklıklarda maksimum verim değeri:

Çeşitli enerji kayıpları nedeniyle gerçek verim değeri yaklaşık %40'tır. Maksimum verimlilik (yaklaşık %44) içten yanmalı motorlarla elde edilir.

Herhangi bir ısı motorunun verimliliği mümkün olan maksimum değeri aşamaz
, nerede 1 - ısıtıcının mutlak sıcaklığı ve T 2 - buzdolabının mutlak sıcaklığı.

Isı motorlarının verimliliğinin artırılması ve mümkün olan maksimum seviyeye yaklaştırılması- en önemli teknik zorluktur.

Modern gerçeklikler ısı motorlarının yaygın kullanımını gerektirmektedir. Bunları elektrik motorlarıyla değiştirmeye yönelik çok sayıda girişim şu ana kadar başarısız oldu. Enerji depolamayla ilgili sorunlar otonom sistemler büyük zorluklarla çözülüyor.

Elektrik pilleri için üretim teknolojisinin sorunları, uzun süreli kullanımları dikkate alındığında hala geçerlidir. Elektrikli araçların hız özellikleri içten yanmalı motorlu araçlara göre oldukça farklıdır.

Hibrit motorlar yaratmanın ilk adımları, mega şehirlerdeki zararlı emisyonları önemli ölçüde azaltarak çevre sorunlarını çözebilir.

Biraz tarih

Buhar enerjisini hareket enerjisine dönüştürme olanağı eski çağlardan beri biliniyordu. MÖ 130: İskenderiyeli filozof Heron, izleyicilere bir buhar oyuncağı - aeolipile - sundu. Buharla dolu küre, içinden çıkan jetlerin etkisi altında dönmeye başladı. Modern buhar türbinlerinin bu prototipi o günlerde kullanılmıyordu.

Uzun yıllar ve yüzyıllar boyunca filozofun gelişmeleri yalnızca dikkate alındı. komik oyuncak. 1629'da İtalyan D. Branchi aktif bir türbin yarattı. Buhar, bıçaklarla donatılmış bir diski hareket ettiriyordu.

O andan itibaren buhar motorlarının hızlı gelişimi başladı.

Isıtma motoru

Yakıtın makine parçalarının ve mekanizmalarının hareket enerjisine dönüştürülmesi ısı motorlarında kullanılmaktadır.

Makinelerin ana parçaları: ısıtıcı (dışarıdan enerji elde etmek için sistem), çalışma sıvısı (yararlı bir işlem gerçekleştirir), buzdolabı.

Isıtıcı, çalışma sıvısının faydalı iş gerçekleştirmek için yeterli miktarda iç enerji kaynağı biriktirmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Buzdolabı fazla enerjiyi ortadan kaldırır.

Verimliliğin temel özelliğine ısı motorlarının verimliliği denir. Bu değer, ısınmaya harcanan enerjinin ne kadarının faydalı işlere harcandığını gösterir. Verimlilik ne kadar yüksek olursa makinenin çalışması da o kadar karlı olur ancak bu değer %100'ü geçemez.

Verimlilik hesaplaması

Isıtıcının dışarıdan Q1'e eşit enerji almasına izin verin. Çalışma akışkanı A işi yaparken, buzdolabına verilen enerji Q2 idi.

Tanıma dayanarak verimlilik değerini hesaplıyoruz:

η= A / Q 1 . A = Q 1 - Q 2 olduğunu dikkate alalım.

Dolayısıyla formülü η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1 olan ısı motorunun verimliliği aşağıdaki sonuçları çıkarmamızı sağlar:

• Verimlilik 1'i (veya %100'ü) aşamaz;
• Bu değeri maksimuma çıkarmak için ya ısıtıcıdan alınan enerjinin arttırılması ya da buzdolabına verilen enerjinin azaltılması gerekir;
• ısıtıcı enerjisinin arttırılması yakıtın kalitesinin değiştirilmesiyle sağlanır;
• buzdolabına verilen enerjinin azaltılması, elde etmenizi sağlar Tasarım özellikleri motorlar.

İdeal ısı motoru

Verimliliği maksimum (ideal olarak %100) olacak bir motor yaratmak mümkün müdür? Fransız teorik fizikçi ve yetenekli mühendis Sadi Carnot bu sorunun cevabını bulmaya çalıştı. 1824 yılında gazlarda meydana gelen süreçlere ilişkin teorik hesaplamaları kamuoyuna açıklandı.

İdeal makinenin doğasında var olan ana fikrin, ideal bir gazla tersinir işlemleri gerçekleştirmek olduğu düşünülebilir. Gazı T1 sıcaklığında izotermal olarak genişleterek başlıyoruz. Bunun için gerekli olan ısı miktarı Q 1'dir. Daha sonra gaz, ısı değişimi olmadan genleşir. T 2 sıcaklığına ulaşan gaz, izotermal olarak sıkıştırılarak Q 2 enerjisini buzdolabına aktarır. Gaz adyabatik olarak orijinal durumuna geri döner.

İdeal bir Carnot ısı motorunun verimi, doğru bir şekilde hesaplandığında, ısıtma ve soğutma cihazları arasındaki sıcaklık farkının ısıtıcının sıcaklığına oranına eşittir. Şuna benzer: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Formülü η = 1 - T2 / T1 olan bir ısı motorunun olası verimliliği yalnızca ısıtıcı ve soğutucunun sıcaklıklarına bağlıdır ve %100'den fazla olamaz.

Üstelik bu ilişki, ısı motorlarının verimliliğinin ancak buzdolabı sıcaklıklara ulaştığında birliğe eşit olabileceğini kanıtlamamıza olanak tanır. Bilindiği üzere bu değer ulaşılamaz bir değerdir.

Carnot'un teorik hesaplamaları, herhangi bir tasarımdaki bir ısı motorunun maksimum verimliliğini belirlemeyi mümkün kılar.

Carnot'nun kanıtladığı teorem aşağıdaki gibidir. Hiçbir durumda keyfi bir ısı makinesinin verimi, ideal bir ısı makinesinin aynı verim değerinden daha yüksek olamaz.

Problem çözme örneği

Örnek 1. Isıtıcı sıcaklığı 800 o C ve buzdolabı sıcaklığı 500 o C daha düşük ise ideal bir ısı motorunun verimliliği nedir?

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

Tanım gereği: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Bize buzdolabının sıcaklığı değil, ∆T= (T 1 - T 2) veriliyor, dolayısıyla:

η= ∆T / T 1 = 500 K/1073 K = 0,46.

Cevap: Verimlilik = %46.

Örnek 2. İdeal bir ısı motorunun verimini, elde edilen bir kilojoule ısıtıcı enerjisinden dolayı, faydalı iş 650 J. Soğutucu sıcaklığı 400 K ise ısıtıcı ısıtıcının sıcaklığı nedir?

Q 1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T 2 = 400 K, η - ?, T 1 = ?

Bu problemde Hakkında konuşuyoruz verimliliği aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilen bir termal kurulum hakkında:

Isıtıcı sıcaklığını belirlemek için ideal bir ısı motorunun verimliliğine ilişkin formülü kullanırız:

η = (T 1 - T 2)/ T 1 = 1 - T 2 / T 1.

Matematiksel dönüşümleri gerçekleştirdikten sonra şunu elde ederiz:

T 1 = T 2 /(1- η).

T 1 = T 2 /(1- A / Q 1).

Hesaplayalım:

η= 650 J/ 1000 J = 0,65.

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

Cevap: η= %65, T 1 = 1142,8 K.

Gerçek koşullar

İdeal bir ısı motoru, ideal süreçler göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. İş yalnızca içinde yapılır izotermal süreçler değeri Carnot çevriminin grafiğiyle sınırlanan alan olarak tanımlanır.

Gerçekte, sıcaklık değişiklikleri olmadan bir gazın durumunu değiştirme işleminin gerçekleşmesi için koşullar yaratmak imkansızdır. Çevredeki nesnelerle ısı alışverişini engelleyecek hiçbir malzeme yoktur. Adyabatik sürecin gerçekleştirilmesi imkansız hale gelir. Isı değişimi durumunda, gaz sıcaklığının mutlaka değişmesi gerekir.

Gerçek koşullarda oluşturulan ısı motorlarının verimliliği, ideal motorların verimliliğinden önemli ölçüde farklıdır. Gerçek motorlardaki işlemlerin o kadar hızlı gerçekleştiğini unutmayın ki, hacmini değiştirme sürecinde çalışma maddesinin iç termal enerjisindeki değişimin, ısıtıcıdan gelen ısı akışı ve buzdolabına aktarılmasıyla telafi edilemeyeceğine dikkat edin.

Diğer ısı motorları

Gerçek motorlar farklı çevrimlerde çalışır:

• Otto döngüsü: sabit hacimli bir süreç adyabatik olarak değişerek kapalı bir döngü oluşturur;
• Dizel çevrimi: izobar, adyabatik, izokor, adyabatik;
• sabit basınçta meydana gelen sürecin yerini adyabatik bir süreç alır ve döngü kapatılır.

Koşullar altında gerçek motorlarda (onları ideal olanlara yaklaştırmak için) denge süreçleri oluşturun modern teknoloji mümkün görünmüyor. Isı motorlarının verimliliği aynı dikkate alınsa bile çok daha düşüktür. sıcaklık koşullarıİdeal bir termal kurulumda olduğu gibi.

Ama rolünüzü azaltmamalısınız hesaplama formülüüzerinde çalışma sürecinde başlangıç ​​noktası haline geldiğinden verimlilik verimliliği arttırmak gerçek motorlar.

Verimliliği değiştirmenin yolları

İdeal ve gerçek ısı motorlarını karşılaştırırken, ikincisinin buzdolabının sıcaklığının herhangi bir olamayacağını belirtmekte fayda var. Genellikle atmosfer bir buzdolabı olarak kabul edilir. Atmosferin sıcaklığı ancak yaklaşık hesaplamalarla kabul edilebilir. Deneyimler, içten yanmalı motorlarda (ICE olarak kısaltılır) olduğu gibi, soğutucu sıcaklığının motorlardaki egzoz gazlarının sıcaklığına eşit olduğunu göstermektedir.

BUZ dünyamızdaki en yaygın ısı motorudur. Bu durumda ısı motorunun verimliliği yanan yakıtın yarattığı sıcaklığa bağlıdır. İçten yanmalı motorlar ile buhar motorları arasındaki önemli bir fark, ısıtıcının fonksiyonlarının ve cihazın çalışma sıvısının hava-yakıt karışımında birleştirilmesidir. Karışım yandıkça motorun hareketli parçaları üzerinde basınç oluşturur.

Yakıtın özelliklerini önemli ölçüde değiştirerek çalışma gazlarının sıcaklığında bir artış elde edilir. Ne yazık ki, bu süresiz olarak yapılamaz. Bir motorun yanma odasının yapıldığı her malzemenin kendi erime noktası vardır. Bu tür malzemelerin ısıya dayanıklılığı, motorun temel özelliğinin yanı sıra verimliliği önemli ölçüde etkileme yeteneğidir.

Motor verim değerleri

Girişindeki 800 K ve egzoz gazı - 300 K olan çalışma buharının sıcaklığını dikkate alırsak, bu makinenin verimliliği% 62'dir. Gerçekte bu değer %40'ı geçmez. Bu azalma, türbin muhafazasının ısıtılması sırasında oluşan ısı kayıplarından kaynaklanmaktadır.

İçten yanmanın en yüksek değeri %44'ü geçmez. Bu değerin artması yakın gelecek meselesidir. Malzemelerin ve yakıtın özelliklerini değiştirmek, insanlığın en iyi beyinlerinin üzerinde çalıştığı bir sorundur.

Verimlilik faktörü (verimlilik), belirli bir mekanizmanın (motor, sistem) alınan enerjiyi faydalı işe dönüştürmedeki verimliliğini yüzde olarak ifade eden bir değerdir.

Bu makalede okuyun

Dizel verimliliği neden daha yüksektir?

Farklı motorlar için verimlilik göstergesi büyük ölçüde değişebilir ve bir dizi faktöre bağlıdır. nedeniyle nispeten düşük verimliliğe sahip Büyük bir sayı bu tip bir güç ünitesinin çalışması sırasında ortaya çıkan mekanik ve termal kayıplar.

İkinci faktör ise eşleşen parçaların etkileşimi sırasında ortaya çıkan sürtünmedir. Masrafın büyük kısmı faydalı enerji Motor pistonlarının tahrik edilmesinin yanı sıra, motor içinde yapısal olarak yataklara sabitlenmiş parçaların dönmesinden oluşur. Benzinin yanma enerjisinin yaklaşık% 60'ı yalnızca bu birimlerin çalışmasını sağlamak için harcanmaktadır.

Ek kayıplar diğer mekanizmaların, sistemlerin ve ekler. Bir sonraki yakıt ve hava yükünün kabul edildiği andaki direnç kayıplarının yüzdesi ve ardından egzoz gazlarının içten yanmalı motor silindirinden salınması da dikkate alınır.

Dizel ünite ile benzinli motoru karşılaştırırsak, dizel motor, benzinli üniteye kıyasla gözle görülür derecede daha yüksek verime sahiptir. Benzinli güç üniteleri, alınan toplam enerji miktarının yaklaşık% 25-30'u kadar verimliliğe sahiptir.

Yani motorun çalışması için harcanan 10 litre benzinden sadece 3 litresi faydalı iş yapmak için kullanılıyor. Yakıtın yanmasından elde edilen enerjinin geri kalanı kaybedildi.

Aynı deplasmanla, doğal emişli benzinli motorun gücü daha yüksektir, ancak daha yüksek hızlarda elde edilir. Motorun "döndürülmesi" gerekiyor, kayıplar artıyor, yakıt tüketimi artıyor. Kelime anlamı olarak motordan tekerleklere iletilen ve arabayı hareket ettiren kuvvet anlamına gelen torktan da bahsetmek gerekir. Benzinli içten yanmalı motorlar daha yüksek hızlarda maksimum torka ulaşır.

Benzer bir doğal emişli dizel motor, düşük hızlarda en yüksek torka ulaşırken faydalı işler yapmak için daha az dizel yakıt kullanır, bu da daha yüksek verimlilik ve yakıt ekonomisi anlamına gelir.

Dizel yakıt, benzine göre daha fazla ısı üretir, dizel yakıtın yanma sıcaklığı daha yüksek, patlama direnci daha yüksektir. Dizel içten yanmalı motorun belirli bir miktarda yakıtla daha faydalı iş ürettiği ortaya çıktı.

Dizel yakıt ve benzinin enerji değeri

Dizel yakıt, benzine göre daha ağır hidrokarbonlardan oluşur. Bir benzin ünitesinin dizel motora kıyasla daha düşük verimliliği aynı zamanda benzinin enerji bileşeninde ve yanma özelliklerinde de yatmaktadır. Eşit miktarda dizel yakıt ve benzinin tamamen yanması ilk durumda daha fazla ısı üretecektir. Dizel içten yanmalı motordaki ısı daha tamamen faydalı mekanik enerjiye dönüştürülür. Birim zamanda aynı miktarda yakıt yakıldığında dizel motorun daha fazla iş yapacağı ortaya çıktı.

Ayrıca enjeksiyonun özelliklerini ve karışımın tamamen yanması için uygun koşulların yaratılmasını da dikkate almak gerekir. Dizel motorda yakıt havadan ayrı olarak beslenir, emme manifolduna değil, sıkıştırma strokunun en sonunda doğrudan silindire enjekte edilir. Sonuç, daha yüksek bir sıcaklık ve çalışan yakıt-hava karışımının bir kısmının en eksiksiz yanmasıdır.

Sonuçlar

Tasarımcılar sürekli olarak hem dizel hem de dizel yakıtların verimliliğini artırmaya çalışıyorlar. benzinli motor. Silindir başına emme ve egzoz valfi sayısının artırılması, aktif kullanım yakıt enjeksiyonunun, gaz kelebeği valfinin ve diğer çözümlerin elektronik kontrolü verimliliği önemli ölçüde artırabilir. Bu daha çok dizel motor için geçerlidir.

Bu özellikler sayesinde modern bir dizel motor, silindirdeki hidrokarbonlarla doyurulmuş dizel yakıtın bir kısmını tamamen yakabilmekte ve düşük devirlerde yüksek tork üretebilmektedir. Düşük devir sayısı, daha az sürtünme kaybı ve bunun sonucunda ortaya çıkan sürtünme anlamına gelir. Bu nedenle günümüzde dizel motor, verimliliği çoğu zaman %50'yi aşan, en verimli ve ekonomik içten yanmalı motor türlerinden biridir.

Ayrıca okuyun

Sürüşten önce motoru ısıtmak neden daha iyidir: yağlama, yakıt, soğuk parçaların aşınması. Kışın dizel motor nasıl düzgün şekilde ısıtılır?

En güvenilir benzin listesi ve dizel motorlar: 4 silindirli güç üniteleri, sıralı 6 silindirli içten yanmalı motorlar ve V şekilli enerji santralleri. Değerlendirme.