واقعیت های مدرن شامل عملیات گسترده موتورهای حرارتی است. تلاش های متعدد برای جایگزینی آنها با موتورهای الکتریکی تاکنون شکست خورده است. مشکلات مربوط به تجمع برق در سیستم های خودمختاربا سختی زیاد حل می شوند.
با در نظر گرفتن استفاده طولانی مدت از آنها، هنوز مشکلات فناوری برای ساخت باتری های برقی مرتبط است. ویژگی های سرعتخودروهای برقی با خودروهای موتوری فاصله زیادی دارند احتراق داخلی.
اولین قدم برای ایجاد موتورهای هیبریدیمی تواند به میزان قابل توجهی کاهش دهد انتشارات مضردر کلان شهرها، حل مشکلات زیست محیطی.
کمی تاریخ
امکان تبدیل انرژی بخار به انرژی حرکتی در دوران باستان شناخته شده بود. 130 قبل از میلاد: هرون فیلسوف اسکندریه یک اسباب بازی بخار - aeolipil را به حاضران ارائه کرد. یک کره پر از بخار تحت تأثیر جت های خارج شده از آن شروع به چرخش کرد. این نمونه اولیه از مدرن توربین های بخاردر آن زمان برنامه ای پیدا نکرد.
برای سال ها و قرن ها، رشد فیلسوف فقط یک اسباب بازی سرگرم کننده در نظر گرفته می شد. در سال 1629، D. Branchi ایتالیایی یک توربین فعال ایجاد کرد. بخار دیسک مجهز به تیغه را به حرکت در می آورد.
از آن لحظه توسعه سریع آغاز شد موتور بخار.
موتور گرمایی
تبدیل سوخت به انرژی برای حرکت قطعات ماشین آلات و مکانیزم ها در موتورهای حرارتی استفاده می شود.
قسمت های اصلی ماشین آلات: بخاری (سیستمی برای دریافت انرژی از خارج)، سیال کار (عمل مفیدی انجام می دهد)، یخچال.
بخاری به گونه ای طراحی شده است که اطمینان حاصل شود که سیال کار منبع کافی از انرژی داخلی را برای انجام کار مفید جمع کرده است. یخچال انرژی اضافی را از بین می برد.
مشخصه اصلی راندمان راندمان موتورهای حرارتی نامیده می شود. این مقدار نشان می دهد که چه بخشی از انرژی صرف شده برای گرمایش صرف انجام کارهای مفید می شود. هر چه راندمان بالاتر باشد، شغل سودآورترماشین، اما این مقدار نمی تواند از 100٪ تجاوز کند.
محاسبه بازده
اجازه دهید بخاری از خارج انرژی برابر Q 1 دریافت کند. بدنه کارکار A را انجام داد، در حالی که انرژی داده شده به یخچال Q 2 بود.
بر اساس تعریف، کارایی را محاسبه می کنیم:
η= A / Q 1 . ما در نظر می گیریم که A \u003d Q 1 - Q 2.
از اینجا راندمان حرارتیماشینی که فرمول آن η \u003d (Q 1 - Q 2) / Q 1 \u003d 1 - Q 2 / Q 1 است ، به ما امکان می دهد نتایج زیر را بگیریم:
- راندمان نباید از 1 (یا 100%) تجاوز کند.
- برای به حداکثر رساندن این مقدار، یا افزایش انرژی دریافتی از بخاری یا کاهش انرژی داده شده به یخچال ضروری است.
- افزایش انرژی بخاری با تغییر کیفیت سوخت حاصل می شود.
- کاهش انرژی داده شده به یخچال، به شما این امکان را می دهد که به دست آورید ویژگی های طراحیموتورها
موتور حرارتی ایده آل
آیا امکان ایجاد چنین موتور، ضریب وجود دارد اقدام مفیدحداکثر (در حالت ایده آل - برابر با 100٪) کدام خواهد بود؟ سعدی کارنو، فیزیکدان نظری فرانسوی و مهندس با استعداد، تلاش کرد تا پاسخ این سوال را بیابد. در سال 1824، محاسبات نظری او در مورد فرآیندهایی که در گازها اتفاق می افتد، عمومی شد.
ایده اصلی پشت ماشین کامل، می توانیم فرآیندهای برگشت پذیر را با گاز ایده آل انجام دهیم. ما با انبساط گاز به صورت همدما در دمای T 1 شروع می کنیم. مقدار گرمای مورد نیاز برای این کار Q 1 است. پس از اینکه گاز بدون تبادل حرارت منبسط شد، پس از رسیدن به دمای T 2، گاز به صورت همدما فشرده می شود و انرژی Q2 را به یخچال منتقل می کند. بازگشت گاز به حالت اولیه آدیاباتیک است.
بهره وری ایده آل موتور گرماییکارنو وقتی به طور دقیق محاسبه شود برابر است با نسبت اختلاف دمایی دستگاه های گرمایشی و سرمایشی به دمایی که بخاری دارد. به نظر می رسد: η=(T 1 - T 2)/ T 1.
راندمان احتمالی یک موتور حرارتی که فرمول آن این است: η= 1 - T 2 / T 1 فقط به دمای بخاری و کولر بستگی دارد و نمی تواند بیش از 100٪ باشد.
علاوه بر این، این نسبت به ما امکان می دهد ثابت کنیم که راندمان موتورهای حرارتی تنها زمانی که یخچال به دما می رسد می تواند برابر با واحد باشد. همانطور که می دانید این ارزش دست نیافتنی است.
محاسبات نظری کارنو امکان تعیین حداکثر بازده موتور حرارتی با هر طرحی را فراهم می کند.
قضیه اثبات شده توسط کارنو به شرح زیر است. رایگان موتور گرماییتحت هیچ شرایطی قادر به داشتن ضریب راندمان بیشتر از مقدار مشابه بازده یک موتور حرارتی ایده آل نیست.
نمونه ای از حل مسئله
مثال 1 اگر دمای بخاری 800 درجه سانتیگراد و دمای یخچال 500 درجه سانتیگراد کمتر باشد، بازده یک موتور حرارتی ایده آل چقدر است؟
T 1 \u003d 800 o C \u003d 1073 K، ∆T \u003d 500 o C \u003d 500 K، η -؟
طبق تعریف: η=(T 1 - T 2)/ T 1.
دمای یخچال به ما داده نمی شود، اما ∆T = (T 1 - T 2)، از اینجا:
η \u003d ∆T / T 1 \u003d 500 K / 1073 K \u003d 0.46.
پاسخ: راندمان = 46٪.
مثال 2 راندمان یک موتور حرارتی ایده آل را در صورتی که 650 ژول کار مفید به دلیل یک کیلوژول انرژی بخاری به دست آمده انجام شود، تعیین کنید، اگر دمای مایع خنک کننده 400 کلوین باشد، دمای بخاری موتور حرارتی چقدر است؟
Q 1 \u003d 1 kJ \u003d 1000 J, A \u003d 650 J, T 2 \u003d 400 K, η -?, T 1 \u003d?
در این مشکل، ما در مورد یک تاسیسات حرارتی صحبت می کنیم که بازده آن را می توان با فرمول محاسبه کرد:
برای تعیین دمای بخاری از فرمول راندمان یک موتور حرارتی ایده آل استفاده می کنیم:
η \u003d (T 1 - T 2) / T 1 \u003d 1 - T 2 / T 1.
پس از انجام تبدیل های ریاضی، به دست می آوریم:
T 1 \u003d T 2 / (1- η).
T 1 \u003d T 2 / (1- A / Q 1).
بیایید محاسبه کنیم:
η= 650 J / 1000 J = 0.65.
T 1 \u003d 400 K / (1- 650 J / 1000 J) \u003d 1142.8 K.
پاسخ: η \u003d 65٪، T 1 \u003d 1142.8 K.
شرایط واقعی
موتور حرارتی ایده آل با در نظر گرفتن فرآیندهای ایده آل طراحی شده است. کار فقط در فرآیندهای همدما انجام می شود، مقدار آن به عنوان ناحیه محدود شده توسط نمودار چرخه کارنو تعریف می شود.
در واقع، ایجاد شرایط برای فرآیند تغییر حالت گاز بدون تغییرات دما غیرممکن است. هیچ ماده ای وجود ندارد که تبادل حرارت با اجسام اطراف را حذف کند. فرآیند آدیاباتیک دیگر امکان پذیر نیست. در مورد انتقال حرارت، دمای گاز لزوما باید تغییر کند.
راندمان موتورهای حرارتی ایجاد شده در شرایط واقعی به طور قابل توجهی با راندمان متفاوت است موتورهای ایده آل. توجه داشته باشید که فرآیندهای در موتورهای واقعیبه قدری سریع رخ می دهد که تغییر در انرژی حرارتی داخلی ماده کار در فرآیند تغییر حجم آن را نمی توان با هجوم گرما از بخاری جبران کرد و به کولر بازگشت.
سایر موتورهای حرارتی
موتورهای واقعی در چرخه های مختلف کار می کنند:
- چرخه اتو: فرآیند در حجم ثابت به صورت آدیاباتیک تغییر می کند و یک چرخه بسته ایجاد می کند.
- چرخه دیزل: ایزوبار، آدیابات، ایزوکر، آدیابات;
- فرآیندی که در فشار ثابت اتفاق می افتد با یک آدیاباتیک جایگزین می شود و چرخه را می بندد.
ایجاد فرآیندهای تعادلی در موتورهای واقعی (برای نزدیک کردن آنها به موتورهای ایده آل) تحت شرایط فن آوری پیشرفتهممکن به نظر نمی رسد راندمان موتورهای حرارتی حتی با در نظر گرفتن همین موضوع بسیار کمتر است شرایط دماییمانند یک نصب حرارتی ایده آل.
اما شما نباید نقش فرمول محاسبه راندمان را کاهش دهید، زیرا این است که نقطه شروع در روند کار برای افزایش راندمان موتورهای واقعی است.
راه های تغییر کارایی
هنگام مقایسه موتورهای حرارتی ایده آل و واقعی، شایان ذکر است که دمای یخچال دومی نمی تواند هیچ باشد. معمولاً جو را یخچال می دانند. دمای جو را فقط در محاسبات تقریبی می توان اندازه گیری کرد. تجربه نشان می دهد که دمای مایع خنک کننده با دمای گازهای خروجی در موتورها برابر است، همانطور که در موتورهای احتراق داخلی (موتورهای احتراق داخلی به اختصار) چنین است.
ICE رایج ترین موتور حرارتی در جهان ما است. راندمان یک موتور حرارتی در این مورد به دمای ایجاد شده توسط سوخت سوزان بستگی دارد. تفاوت قابل توجه بین موتور احتراق داخلی و موتورهای بخار، ادغام عملکرد بخاری و سیال کار دستگاه در مخلوط هوا و سوخت. در حال سوختن، مخلوط باعث ایجاد فشار بر روی قسمت های متحرک موتور می شود.
افزایش دمای گازهای کار با تغییر قابل توجه خواص سوخت حاصل می شود. متأسفانه انجام این کار به طور نامحدود امکان پذیر نیست. هر ماده ای که محفظه احتراق موتور از آن ساخته شده باشد، نقطه ذوب خاص خود را دارد. مقاومت حرارتی چنین موادی ویژگی اصلی موتور و همچنین توانایی تأثیر قابل توجهی بر راندمان است.
مقادیر راندمان موتور
اگر دمای بخار کاری که در ورودی آن 800 کلوین و گاز خروجی آن 300 کلوین است را در نظر بگیریم، بازده این دستگاه 62 درصد است. در واقع، این مقدار از 40٪ تجاوز نمی کند. چنین کاهشی به دلیل تلفات حرارتی در هنگام گرم کردن محفظه توربین رخ می دهد.
بالاترین مقدار احتراق داخلی از 44٪ تجاوز نمی کند. افزایش این ارزش موضوعی در آینده نزدیک است. تغییر خواص مواد، سوخت مشکلی است که روی آن کار می شود بهترین ذهن هابشریت.
در حقیقت، کاری که با کمک هر وسیله ای انجام می شود، همیشه کار مفیدتری است، زیرا بخشی از کار در برابر نیروهای اصطکاک که در داخل مکانیسم و هنگام جابجایی قطعات جداگانه آن عمل می کنند انجام می شود. بنابراین، درخواست بلوک متحرک، مرتکب شدن اضافه کار، بلند کردن خود بلوک و طناب و غلبه بر نیروهای اصطکاک در بلوک.
اجازه دهید نماد زیر را معرفی کنیم: کار مفیدنشان دهنده $A_p$، کار کامل- $A_(کامل)$. در انجام این کار، ما داریم:
تعریف
ضریب عملکرد (COP)نسبت کار مفید به کامل نامیده می شود. کارایی را با حرف $\eta $ نشان می دهیم، سپس:
\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\ \چپ(2\راست).\]
بیشتر اوقات ، کارایی به صورت درصد بیان می شود ، سپس تعریف آن فرمول است:
\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\ \چپ(2\راست).\]
هنگام ایجاد مکانیسم ها، آنها سعی می کنند کارایی خود را افزایش دهند، اما مکانیسم هایی با کارایی برابر یک (و حتی بیشتر از یک) وجود ندارند.
و بنابراین، ضریب کارایی یک کمیت فیزیکی است که سهم کار مفید را از همه کارهای انجام شده نشان می دهد. با کمک کارایی، کارایی دستگاه (مکانیسم، سیستم) که انرژی را تبدیل یا انتقال می دهد که کار را انجام می دهد، ارزیابی می شود.
برای افزایش کارایی مکانیسم ها، می توانید سعی کنید اصطکاک در محورهای آنها، جرم آنها را کاهش دهید. اگر بتوان از اصطکاک چشم پوشی کرد، جرم مکانیسم به طور قابل توجهی کمتر از جرم، به عنوان مثال، باری است که مکانیسم آن را بلند می کند، در این صورت راندمان کمی کمتر از واحد است. سپس کار انجام شده تقریباً برابر با کار مفید است:
قانون طلایی مکانیک
باید به خاطر داشت که با یک مکانیسم ساده نمی توان به سود در کار دست یافت.
اجازه دهید هر یک از کارهای فرمول (3) را به عنوان حاصل ضرب نیروی متناظر در مسیر طی شده تحت تأثیر این نیرو بیان کنیم، سپس فرمول (3) را به شکل تبدیل کنیم:
عبارت (4) نشان می دهد که با استفاده از یک مکانیسم ساده، به همان اندازه که در راه از دست می دهیم، قدرت می گیریم. این قانون"قانون طلایی" مکانیک نامیده می شود. این قانون در یونان باستان توسط هرون اسکندریه تدوین شد.
این قانون کار برای غلبه بر نیروهای اصطکاک را در نظر نمی گیرد، بنابراین تقریبی است.
کارایی در انتقال نیرو
ضریب کارایی را می توان به عنوان نسبت کار مفید به انرژی صرف شده برای اجرای آن ($Q$) تعریف کرد:
\[\eta =\frac(A_p)(Q)\cdot 100\%\ \left(5\right).\]
برای محاسبه راندمان یک موتور حرارتی از فرمول زیر استفاده می شود:
\[\eta =\frac(Q_n-Q_(ch))(Q_n)\left(6\راست)،\]
که در آن $Q_n$ مقدار گرمای دریافتی از بخاری است. $Q_(ch)$ - مقدار گرمای منتقل شده به یخچال.
راندمان یک موتور حرارتی ایده آل که طبق چرخه کارنو کار می کند عبارت است از:
\[\eta =\frac(T_n-T_(ch))(T_n)\left(7\راست)،\]
جایی که $T_n$ - دمای بخاری؛ $T_(ch)$ - دمای یخچال.
نمونه هایی از وظایف برای کارایی
مثال 1
ورزش.موتور جرثقیل قدرتی معادل N$ دارد. برای بازه زمانی برابر با $\Delta t$، او باری به جرم $m$ را به ارتفاع $h$ برد. کارایی جرثقیل چقدر است؟\textit()
راه حل.کار مفید در مسئله مورد بررسی برابر است با کار بلند کردن بدن به ارتفاع $h$ از بار جرم $m$، این کار غلبه بر نیروی گرانش است. برابر است با:
کل کاری که هنگام بلند کردن بار انجام می شود را می توان با استفاده از تعریف توان پیدا کرد:
بیایید از تعریف ضریب کارایی برای پیدا کردن آن استفاده کنیم:
\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\left(1.3\راست).\]
فرمول (1.3) را با استفاده از عبارات (1.1) و (1.2) تبدیل می کنیم:
\[\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%.\]
پاسخ.$\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%$
مثال 2
ورزش.یک گاز ایده آل یک چرخه کارنو را انجام می دهد، در حالی که بازده چرخه برابر با $\eta $ است. کار در چرخه تراکم گاز در چیست؟ دمای ثابت? کار انجام شده توسط گاز در حین انبساط $A_0$ است
راه حل.بازده چرخه به صورت زیر تعریف می شود:
\[\eta =\frac(A_p)(Q)\left(2.1\راست).\]
چرخه کارنو را در نظر بگیرید، تعیین کنید که در کدام فرآیندها گرما تامین می شود ($Q$ خواهد بود).
از آنجایی که چرخه کارنو از دو ایزوترم و دو آدیابات تشکیل شده است، بلافاصله می توان گفت که در فرآیندهای آدیاباتیک (فرایندهای 2-3 و 4-1) انتقال حرارت وجود ندارد. در فرآیند همدما 1-2 گرما تامین می شود (شکل 1 $Q_1$)، در فرآیند همدما 3-4 گرما حذف می شود ($Q_2$). معلوم می شود که در عبارت (2.1) $Q=Q_1$. ما می دانیم که مقدار گرمای (قانون اول ترمودینامیک) که در طی یک فرآیند همدما به سیستم داده می شود به طور کامل برای انجام کار توسط گاز می رود، به این معنی:
گاز کار مفیدی انجام می دهد که برابر است با:
مقدار گرمایی که در فرآیند همدما 3-4 حذف می شود برابر است با کار فشرده سازی (کار منفی است) (از آنجایی که T=const، سپس $Q_2=-A_(34)$). در نتیجه داریم:
فرمول (2.1) را با در نظر گرفتن نتایج (2.2) - (2.4) تبدیل می کنیم:
\[\eta =\frac(A_(12)+A_(34))(A_(12))\to A_(12)\eta =A_(12)+A_(34)\به A_(34)=( \eta -1)A_(12)\ چپ (2.4\راست).\]
از آنجایی که با شرط $A_(12)=A_0،\ در نهایت $ دریافت می کنیم:
پاسخ.$A_(34)=\left(\eta -1\right)A_0$
مثال. میانگین نیروی کشش موتور 882 نیوتن است و در هر 100 کیلومتر 7 کیلوگرم بنزین مصرف می کند. کارایی موتور آن را تعیین کنید. ابتدا یک کار مفید پیدا کنید. برابر است با حاصل ضرب نیروی F در فاصله S که توسط جسم تحت تأثیر آن غلبه می کند Ап=F∙S. مقدار گرمایی که هنگام سوزاندن 7 کیلوگرم بنزین آزاد می شود را تعیین کنید، این مقدار کار صرف شده Az = Q = q∙m خواهد بود، جایی که q برابر است سوخت خاص، برای بنزین برابر است با 42∙10^6 J/kg و m جرم این سوخت است. راندمان موتور برابر با بازده=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30% خواهد بود.
که در مورد کلیبرای یافتن کارایی هر موتور حرارتی (موتور احتراق داخلی، موتور بخارو غیره)، جایی که کار توسط گاز انجام می شود، دارای ضریب است مفید اقداماتبرابر با اختلاف حرارتی که بخاری Q1 دریافت می کند و یخچال Q2 دریافت می کند، اختلاف گرمای بخاری و یخچال را پیدا کنید و بر گرمای بخاری تقسیم کنید Efficiency = (Q1-Q2)/Q1 . در اینجا بازده در ضلع های فرعی از 0 تا 1 است، برای ترجمه نتیجه، آن را در 100 ضرب کنید.
برای به دست آوردن راندمان یک موتور حرارتی ایده آل (موتور کارنو)، نسبت اختلاف دمای بخاری T1 و کولر T2 را به دمای بخاری COP=(T1-T2)/T1 بیابید. این حداکثر بازده ممکن برای نوع خاصی از موتورهای حرارتی با دمای معین بخاری و یخچال است.
مشترک را تعریف کنید. این نوع اطلاعات را می توان با مراجعه به اطلاعات سرشماری نفوس به دست آورد. برای تعیین نرخ کل تولد، مرگ، ازدواج و طلاق، باید حاصل ضرب کل جمعیت و دوره تخمینی را پیدا کنید. عدد حاصل را در مخرج بنویسید.
یک نشانگر مربوط به نسبی مورد نظر را روی شمارنده قرار دهید. به عنوان مثال، اگر با تعیین نرخ باروری کل مواجه هستید، به جای شمارشگر باید عددی وجود داشته باشد که منعکس کننده تعداد کل تولدها برای دوره مورد نظر شما باشد. اگر هدف شما نرخ مرگ و میر یا ازدواج است، تعداد مرگ و میرها را به جای شمارنده قرار دهید. دوره صورتحسابیا تعداد افراد متاهل به ترتیب.
عدد حاصل را در 1000 ضرب کنید. این ضریب کلی خواهد بود که به دنبال آن هستید. اگر با وظیفه یافتن نرخ رشد کل مواجه هستید، نرخ مرگ و میر را از نرخ تولد کم کنید.
ویدیو های مرتبط
منابع:
- نرخ های حیاتی عمومی
کلمه "کار" در درجه اول به فعالیت هایی اطلاق می شود که به انسان امرار معاش می کند. به عبارت دیگر در ازای آن پاداش مالی دریافت می کند. با این وجود، مردم در اوقات فراغت خود به صورت رایگان یا با هزینه ای صرفاً نمادین آماده هستند تا در کارهای مفید اجتماعی با هدف کمک به نیازمندان، محوطه سازی حیاط ها و خیابان ها، کاشت درختان و درختچه ها و غیره شرکت کنند. تعداد این گونه داوطلبان قطعاً بیشتر خواهد بود، اما آنها اغلب نمی دانند که در کجا ممکن است به خدمات آنها نیاز باشد.
ضریب رطوبت یک شاخص ویژه است که توسط هواشناسان برای ارزیابی درجه رطوبت آب و هوا در یک منطقه خاص ایجاد شده است. در عین حال در نظر گرفته شد که اقلیم یک ویژگی بلند مدت است شرایط آب و هواییدر این محل بنابراین، همچنین تصمیم گرفته شد که ضریب رطوبت در یک بازه زمانی طولانی در نظر گرفته شود: به عنوان یک قاعده، این ضریب بر اساس داده های جمع آوری شده در طول سال محاسبه می شود.
بنابراین، ضریب رطوبت نشان می دهد که در این مدت در منطقه مورد نظر چه مقدار بارندگی می بارد. این به نوبه خود یکی از عوامل اصلی تعیین کننده نوع پوشش گیاهی غالب در منطقه است.
محاسبه ضریب رطوبت
فرمول محاسبه ضریب رطوبت به شرح زیر است: K = R / E. در فرمول نشان داده شده، نماد K نشان دهنده خود ضریب رطوبت است و نماد R نشان دهنده میزان بارندگی است که در یک منطقه معین در طول سال باریده است. در میلی متر بیان می شود. در نهایت، نماد E نشان دهنده مقدار بارندگی است که از سطح زمین برای همان مدت زمان است.مقدار مشخص شده بارندگی که بر حسب میلی متر نیز بیان می شود، به دمای یک منطقه معین در یک دوره زمانی خاص و عوامل دیگر بستگی دارد. بنابراین با وجود سادگی ظاهری فرمول فوق، محاسبه ضریب رطوبت نیازمند تعداد زیادیاندازه گیری های اولیه با کمک ابزار دقیق و تنها توسط تیم نسبتاً بزرگی از هواشناسان قابل انجام است.
به نوبه خود، مقدار ضریب رطوبت در یک منطقه خاص، با در نظر گرفتن تمام این شاخص ها، به عنوان یک قاعده، اجازه می دهد تا درجه بالاقابلیت اطمینان برای تعیین اینکه کدام نوع پوشش گیاهی در این منطقه غالب است. بنابراین، اگر ضریب رطوبت از 1 بیشتر شود، این نشان می دهد سطح بالارطوبت در این منطقه، که مستلزم غلبه انواع گونه های گیاهی مانند تایگا، تندرا یا جنگل-تندرا است.
سطح رطوبت کافی با ضریب رطوبت برابر با 1 مطابقت دارد و معمولاً با غلبه مخلوط یا مشخص می شود. ضریب رطوبت از 0.6 تا 1 برای توده های جنگلی-استپی، از 0.3 تا 0.6 - برای استپ ها، از 0.1 تا 0.3 - برای مناطق نیمه بیابانی و از 0 تا 0.1 - برای بیابان ها معمول است.
منابع:
- رطوبت، ضرایب رطوبت
کار انجام شده توسط موتور:
این فرآیند برای اولین بار توسط مهندس و دانشمند فرانسوی N. L. S. Carnot در سال 1824 در کتاب Reflections on the force motor of fire و ماشین هایی که قادر به توسعه این نیرو هستند مورد توجه قرار گرفت.
هدف از تحقیق کارنو کشف دلایل ناقص بودن موتورهای حرارتی آن زمان (با راندمان ≤ 5 درصد) و یافتن راه هایی برای بهبود آنها بود.
چرخه کارنو از همه کارآمدتر است. کارایی آن حداکثر است.
شکل، فرآیندهای ترمودینامیکی چرخه را نشان می دهد. در فرآیند انبساط همدما (1-2) در یک دما تی 1 کار با تغییر انرژی داخلی بخاری یعنی تامین مقدار حرارت به گاز انجام می شود. س:
آ 12 = س 1 ,
خنک شدن گاز قبل از فشرده سازی (3-4) در طول انبساط آدیاباتیک (2-3) رخ می دهد. تغییر در انرژی درونی ΔU 23 در یک فرآیند آدیاباتیک ( Q=0) کاملاً به کار مکانیکی تبدیل می شود:
آ 23 = -ΔU 23 ,
دمای گاز در نتیجه انبساط آدیاباتیک (2-3) تا دمای یخچال کاهش می یابد. تی 2 < تی 1 . در فرآیند (3-4)، گاز به صورت همدما فشرده می شود و مقدار گرما را به یخچال منتقل می کند. Q2:
A 34 = Q 2,
این چرخه با فرآیند فشرده سازی آدیاباتیک (4-1) تکمیل می شود، که در آن گاز تا یک دما گرم می شود. T 1.
بیشترین ارزش کاراییموتورهای حرارتی روشن گاز ایده آلبا توجه به چرخه کارنو:
.
ماهیت فرمول در اثبات شده بیان شده است با. قضیه کارنوکه راندمان هر موتور حرارتی نمی تواند از بازده چرخه کارنو که در همان دمای بخاری و یخچال انجام می شود بیشتر باشد.
ضریب عملکرد (COP) یک واحد دیگ بخار به عنوان نسبت گرمای مفید مورد استفاده برای تولید بخار (یا آب گرم، به گرمای موجود (گرمای عرضه شده به واحد دیگ بخار). در عمل، تمام گرمای مفید انتخاب شده توسط واحد دیگ برای مصرف کنندگان ارسال نمی شود. بخشی از گرما صرف نیازهای خود می شود. بسته به این، بازده واحد با گرمای آزاد شده به مصرف کننده مشخص می شود (بازده خالص).
تفاوت بین گرمای تولید شده و آزاد شده، مصرف برای نیازهای خود دیگ بخار است. نیازهای شخصی نه تنها گرما، بلکه انرژی الکتریکی را نیز مصرف می کند (به عنوان مثال، برای راندن یک اگزوز دود، یک فن، پمپ های تغذیه، تامین سوخت و مکانیسم های آماده سازی گرد و غبار و غیره)، بنابراین مصرف برای نیازهای خود شامل مصرف همه انواع می شود. انرژی صرف شده برای تولید بخار یا آب گرم.
راندمان ناخالص یک واحد دیگ بخار درجه آن را مشخص می کند برتری فنیو کارایی خالص - سودآوری تجاری.
راندمان ناخالص واحد دیگ بخار ŋ br٪ را می توان با معادله تعادل مستقیم تعیین کرد
ŋ br \u003d 100 (طبقه Q / Q p p)
یا با معادله تعادل معکوس
ŋ br \u003d 100-(q y.g + q x.n + q m.n + q n.o + q f.sh),
جایی که طبقه Qگرمای مفید مورد استفاده برای تولید بخار (یا آب گرم)؛ Q p p- گرمای موجود واحد دیگ بخار؛ q c.g +q c.n +q m.n +q n.o +q f.sh- تلفات حرارتی نسبی بر اساس موارد مصرف گرما.
بازده خالص با توجه به معادله تراز معکوس به عنوان تفاوت تعریف می شود
ŋ net = ŋ br -q s.n.,
جایی که q s.n- مصرف نسبی انرژی برای نیازهای خود، ٪.
ضریب راندمان مطابق معادله تعادل مستقیم عمدتاً هنگام گزارش برای یک دوره معین (دهه، ماه) استفاده می شود و ضریب بازده مطابق معادله تعادل معکوس هنگام آزمایش واحدهای دیگ بخار استفاده می شود. تعریف کاراییبا توجه به تعادل معکوس، بسیار دقیق تر است، زیرا اشتباهات در اندازه گیری تلفات حرارتی کمتر از تعیین مصرف سوخت است، به خصوص در هنگام سوزاندن سوخت جامد.
بنابراین، برای بهبود راندمان واحدهای دیگ بخار، تلاش برای کاهش تلفات حرارتی کافی نیست. همچنین لازم است به هر طریق ممکن هزینه گرما و انرژی الکتریکی برای نیازهای شخصی کاهش یابد. بنابراین، مقایسه راندمان عملکرد واحدهای مختلف دیگ بخار باید در نهایت با توجه به بازده خالص آنها انجام شود.
به طور کلی بازده واحد دیگ بسته به بار آن متفاوت است. برای ایجاد این وابستگی، باید تمام تلفات واحد دیگ بخار را از 100٪ کم کرد. اسq عرق \u003d q y.g + q x.n + q m.n + q n.oکه به بار بستگی دارد.
همانطور که از شکل 1.14 مشاهده می شود، بازده واحد دیگ بخار در یک بار معین دارای حداکثر مقدار است، یعنی عملکرد دیگ در این بار اقتصادی ترین است.
شکل 1.14 - وابستگی راندمان دیگ به بار آن: q c.g، q x.n, q m.s., q n.o.,S q عرق- تلفات حرارتی با گازهای خروجی، از احتراق ناقص شیمیایی، از احتراق ناقص مکانیکی، از سرمایش خارجی و تلفات کل
