موتور حرارتی. راندمان موتور حرارتی

22.04.2019

برای یک دیگ بخار نفتی مدرن، راندمان اغلب به 80 درصد می رسد، مشروط بر اینکه دیگ بخار تمیز و عاری از دوده باشد. با این حال، راندمان واقعی به طور متوسط (برای دیگ هایی که اندازه گیری شد) حدود 65٪ است. بیشتر اوقات، دیگ بخار آنقدر تمیز نیست که بتواند گرما را از شعله دریافت کرده و انتقال دهد بیشترین مقدارآب گرم.

زمانی که تولیدکنندگان دیگ بخار شروع به صحبت از رسیدن به راندمان 95٪ می کنند، وضعیت بسیار دشوارتر است. مشخص نیست که چه شرایطی در تعیین کارایی استفاده شده است و منظور از چه نوع کارایی است.

در حوزه فنی/اقتصادی، حداقل 6 تعریف برای کارایی دیگ بخار استفاده می شود. از آنجایی که بسیاری از افراد شرایط تعیین راندمان دیگ بخار را نمی دانند، تامین کنندگان بدون ترس از متهم شدن به دروغ، راندمان بالایی را ارائه می دهند. با این حال، این ارقام بالا هیچ ارتباطی با واقعیت پرداخت کننده گرما ندارد.

1. راندمان احتراق

راندمان احتراق - مقدار انرژی سوختی که در طی احتراق آزاد می شود.

آزاد شدن انرژی سوخت و تبدیل آن به گرما در اجاق گاز (اجاق گاز) شوفاژخانه نشان دهنده راندمان بالای دیگ خانه نیست. راندمان احتراق توسط برخی از تولیدکنندگان دیگ بخار به عنوان راندمان دیگ بخار ارائه می شود، زیرا 1) این رقم بالا است (حدود 93-95٪) 2) اندازه گیری راندمان احتراق آسان است - باید ابزار را در دودکش ها نصب کنید. .

انتشار گرما از سوخت در بیشتر بویلرهای با راندمان احتراق بالا اتفاق می افتد.

بنابراین: آزاد شدن انرژی سوخت به اضافه تبدیل آن به گرما در اجاق گاز (اجاق گاز) گرمایی نیست که توسط دیگ دریافت می شود!! ما علاقه مند به گرمای دریافتی دیگ هستیم!!

2. راندمان دیگ بخار

بازده اتاق دیگ بخار - مقدار انرژی سوختی که به طور مفید استفاده می شود، یعنی. به یک محیط حامل انرژی دیگر تبدیل می شود.

یکی دیگر از وسایل حامل انرژی، برای مثال، آب گرم است که خانه را گرم می کند.

راندمان دیگ بخار رایج ترین تعریفی است که از راندمان در انواع نیروگاه های احتراق استفاده می شود.

اندازه گیری راندمان یک دیگ بخار دشوارتر از راندمان احتراق است، بنابراین بسیاری از مردم فقط به اندازه گیری راندمان احتراق بسنده می کنند. در واقع راندمان یک دیگ بخار 10-15 درصد کمتر از راندمان احتراق است.

3. کارایی تجهیزات کوره

کارایی فن آوری کوره نشان می دهد که احتراق و دریافت گرما در اتاق دیگ بخار چقدر کارآمد است. حتی این محاسبات اغلب در نتیجه تجزیه و تحلیل گازهای دودکش ارائه می شود.

اغلب از راندمان فناوری کوره به عنوان آنالوگ تقریبی بازده یک دیگ بخار استفاده می شود، زیرا روش اندازه گیری در این موردآسان تر. با استفاده از این تکنیک، می توانید یک رقم تقریبی برای کارایی اتاق دیگ بخار بدست آورید: لازم است به طور مداوم ترکیب اکسیژن یا CO2 در گازهای دودکش را تجزیه و تحلیل کنید. تلفات کم می شود، زیرا، به عنوان مثال، بخشی از گرما در خاکستر / سرباره وجود دارد (این امر به ویژه در مورد سوخت های تشکیل دهنده سرباره صادق است). در مورد سوخت مایع، راندمان فناوری کوره و راندمان دیگ بخار تقریباً یکسان است، زیرا سوخت مایع حاوی خاکستر / سرباره نیست. اما اگر از این مفهوم برای زغال سنگ یا سوخت های زیستی استفاده کنید، خطاها (خطاها) بسیار بیشتر است.

4. راندمان نصب

هنگام محاسبه راندمان یک تاسیسات، نسبت بین مقدار کل انرژی قابل استفاده و مقدار کل انرژی تعیین می شود. مقدار کل انرژی نیز شامل «انرژی کمکی» می شود، به عنوان مثال، انرژی الکتریکی مورد نیاز برای عملکرد پمپ های دیگ بخار، تهویه، دودکش ها و غیره. برای تاسیسات سوخت مایع، "انرژی کمکی" تقریباً معادل 1٪ از کل انرژی سوخت است، برای تاسیسات سوخت جامد "انرژی کمکی" برابر با 5٪ از انرژی سوخت است.
بنابراین راندمان نصب کمتر از دیگ خانه خواهد بود.

5. کارایی سیستم

تعیین کارایی سیستم، مرزهای سیستم را به موارد زیر گسترش می دهد:

تولید گرما با تلفات
- توزیع گرما با تلفات در شبکه های گرمایشی و غیره.
- استفاده از گرما

با توجه به UNICHAL (اتحادیه بین المللی تامین کنندگان حرارت) موارد زیر تلفات معمول لوله در حین توزیع است آب گرمآپارتمان ها دارای:

سوئد - 8٪تلفات لوله، به عنوان مثال گرما به زمین و اطراف لوله های DH منتقل می شود
دانمارک - 20٪
فنلاند - 9٪
بلژیک - 13٪
سوئیس - 13٪
آلمان غربی - 11٪

6. کارایی سالانه

راندمان در سال اساساً با راندمان دیگ بخار مطابقت دارد، اما پس از آن میانگین راندمان دیگ بخار در کل سال محاسبه می شود. بهره وری در سال همچنین شامل دوره هایی با سطوح احتراق ضعیف است، به عنوان مثال، هنگام راه اندازی یک دیگ بخار و غیره.

بازده در سال به اندازه کارخانه، عمر عملیاتی و غیره بستگی دارد.

موارد فوق نشان می دهد که از تعاریف مختلفی برای کارایی استفاده می شود، بنابراین اگر مفهوم و تعریف کارایی روشن نشود، احتمال زیادی وجود دارد که رقم اشتباهی ارائه شود. بنابراین، نباید از بی تدبیری هراس داشت، زیرا در واقع، بسیاری از تولیدکنندگان، با دانش یا بدون دانش، اعداد اشتباهی را ارائه می دهند.

آنچه مهم است اعدادی هستند که واقعیت را منعکس می کنند جنبه اقتصادیسوختی که مصرف کننده خریداری می کند. اگر به دلیل ارائه راندمان بیش از حد بالا اعتماد مصرف کننده را از دست بدهید، پس ظاهر مشکلات بزرگدر بازار اجتناب ناپذیر است.

همانطور که گفته شد، "همه تامین کنندگان" (حداقل بسیاری) زمانی که اطلاعاتی در مورد کارایی کارخانه دیگ ارائه می دهند، راندمان احتراق را ارائه می دهند.

در محاسبه اقتصادی نیروگاه از راندمان احتراق استفاده نکنید!!!

مصرف کننده نه سوخت، بلکه محصولات گرمایی می خرد. این سوخت نیست که باید ارزان باشد، بلکه گرمایی است که مصرف کنندگان در طول کولاک زمستانی دریافت می کنند.

احتمالا همه در مورد کارایی (ضریب کارایی) موتور تعجب کرده اند احتراق داخلی. از این گذشته، هر چه این شاخص بالاتر باشد، کارآمدتر است. واحد قدرت. کارآمدترین برای این لحظهزمان به عنوان یک نوع الکتریکی در نظر گرفته می شود، راندمان آن می تواند به 90 - 95٪ برسد، اما برای موتورهای احتراق داخلی، چه دیزلی یا بنزینی، به بیان ملایم، از ایده آل فاصله زیادی دارد ...

صادقانه بگویم، پس گزینه های مدرنموتورها نسبت به همتایان خود که 10 سال پیش عرضه شدند بسیار کارآمدتر هستند و دلایل زیادی برای این امر وجود دارد. قبل از گزینه 1.6 لیتری خود فکر کنید ، فقط 60 - 70 اسب بخار تولید می کرد. و اکنون این مقدار می تواند به 130 - 150 اسب بخار برسد. این یک کار پر زحمت برای افزایش کارایی است که در آن هر "گام" با آزمون و خطا ارائه می شود. با این حال، اجازه دهید با یک تعریف شروع کنیم.

مقدار نسبت دو کمیت، توانی است که به آن عرضه می شود میل لنگموتور به توان دریافتی توسط پیستون، به دلیل فشار گازهایی که از احتراق سوخت تشکیل می شود.

به زبان ساده، این تبدیل انرژی حرارتی یا حرارتی است که در حین احتراق ظاهر می شود مخلوط سوخت(هوا و بنزین) تا مکانیکی. لازم به ذکر است که قبلاً این اتفاق افتاده است ، به عنوان مثال در مورد بخار نیروگاه ها- همچنین سوخت تحت تاثیر دما پیستون واحدها را هل داد. با این حال ، تأسیسات آنجا چندین برابر بزرگتر بود و خود سوخت جامد بود (معمولاً زغال سنگ یا هیزم) که حمل و نقل و راه اندازی آن را دشوار می کرد ، دائماً لازم بود که آن را با بیل به داخل کوره "تغذیه" کنید. موتورهای احتراق داخلی بسیار فشرده تر و سبک تر از موتورهای بخار هستند و ذخیره و حمل و نقل سوخت بسیار آسان تر است.

بیشتر در مورد ضرر و زیان

با نگاهی به آینده، می توان با اطمینان گفت که راندمان یک موتور بنزینی در محدوده 20 تا 25٪ است. و دلایل زیادی برای این وجود دارد. اگر سوخت ورودی را بگیریم و دوباره آن را به صورت درصد محاسبه کنیم، به نوعی "100٪ انرژی" را دریافت می کنیم که به موتور منتقل می شود و سپس تلفات افزایش می یابد:

1)راندمان سوخت . همه سوخت نمی سوزد، بخش کوچکی از آن با گازهای خروجی از اگزوز خارج می شود، در این سطح ما در حال حاضر تا 25٪ از راندمان را از دست می دهیم. البته الان سیستم های سوخت رسانیبهبود یافته، یک انژکتور ظاهر شد، اما از ایده آل فاصله زیادی دارد.

2) دوم تلفات حرارتی است.و . موتور خود و بسیاری از عناصر دیگر مانند رادیاتورها، بدنه آن، مایعی که در آن در گردش است گرم می کند. همچنین بخشی از گرما از دست می رود گازهای خروجی. برای همه اینها، تا 35٪ از دست دادن کارایی.

3) سومین تلفات مکانیکی است . روی انواع پیستون ها، میله های اتصال، حلقه ها - همه مکان هایی که اصطکاک وجود دارد. این شامل تلفات ناشی از بار ژنراتور می شود، به عنوان مثال، هرچه ژنراتور برق بیشتری تولید کند، چرخش میل لنگ را کاهش می دهد. البته، روان کننده ها نیز پیش قدم شده اند، اما باز هم، هیچ کس هنوز به طور کامل اصطکاک را شکست نداده است - 20٪ ضرر دیگر

بنابراین، در باقیمانده خشک، راندمان حدود 20٪ است! البته گزینه های برجسته ای از گزینه های بنزینی وجود دارد که این رقم در آنها به 25٪ افزایش یافته است، اما تعداد آنها زیاد نیست.

یعنی اگر ماشین شما در هر 100 کیلومتر 10 لیتر بنزین مصرف کند، فقط 2 لیتر از آنها مستقیماً سر کار می رود و مابقی ضرر است!

البته می توانید قدرت را افزایش دهید مثلا با خسته کردن سر در حال تماشای یک ویدیوی کوتاه هستیم.

اگر فرمول را به خاطر بسپارید، دریافت می کنید:

کدام موتور بالاترین راندمان را دارد؟

اکنون می خواهم در مورد گزینه های بنزین و دیزل صحبت کنم و بفهمم کدام یک کارآمدتر است.

به بیان ساده، زبان و نه صعود به طبیعت اصطلاحات فنیسپس - اگر دو راندمان را با هم مقایسه کنیم - البته کارآمدترین آنها گازوئیل است و دلیل آن این است:

1) موتور گازسوزتنها 25 درصد انرژی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند، اما گازوئیل حدود 40 درصد را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.

2) در صورت مجهز بودن نوع دیزلیبا توربوشارژ می توان به بازده 50-53 درصد دست یافت و این بسیار قابل توجه است.

پس چرا اینقدر موثر است؟ ساده است - با وجود نوع کار مشابه (هر دو واحد احتراق داخلی هستند)، یک موتور دیزل کار خود را بسیار کارآمدتر انجام می دهد. تراکم بیشتری دارد و سوخت از اصل دیگری مشتعل می شود. کمتر گرم می شود، یعنی در سرمایش صرفه جویی می کند، دریچه های کمتری دارد (صرفه جویی در اصطکاک)، و همچنین کویل های جرقه زن و شمع های معمولی را ندارد، یعنی نیازی به هزینه اضافی انرژی از ژنراتور ندارد. . در سرعت های پایین تر کار می کند، نیازی نیست میل لنگ را با عصبانیت بچرخانید - این همه کار را انجام می دهد نوع دیزلیقهرمان بهره وری

درباره راندمان سوخت دیزل

از بیشتر ارزش بالاضریب اقدام مفید– به دنبال آن بهره وری سوخت. بنابراین، برای مثال، یک موتور 1.6 لیتری می تواند تنها 3-5 لیتر در شهر مصرف کند، برخلاف نوع بنزینی، که مصرف آن 7 - 12 لیتر است. یک موتور دیزل چیزهای زیادی دارد، خود موتور اغلب فشرده تر و سبک تر است و اخیراً سازگارتر با محیط زیست است. همه این لحظات مثبت به دلیل ارزش بیشتر به دست می آیند، رابطه مستقیمی بین کارایی و فشرده سازی وجود دارد، یک صفحه کوچک را ببینید.

با این حال، با وجود تمام مزایا، معایب زیادی نیز دارد.

همانطور که مشخص شد، راندمان یک موتور احتراق داخلی بسیار ایده آل نیست، بنابراین آینده به وضوح با گزینه های الکتریکی است - فقط باید پیدا کرد باتری های کارآمدکه از یخبندان نمی ترسند و شارژ را برای مدت طولانی نگه می دارند.

بهره وری (بهره وری) - مشخصه کارایی یک سیستم (دستگاه، ماشین) در رابطه با تبدیل یا انتقال انرژی. با نسبت انرژی مفید مصرف شده به کل انرژی دریافتی سیستم تعیین می شود. معمولا به η ("این") نشان داده می شود. η = Wpol/Wcym. بازده یک کمیت بدون بعد است و اغلب به صورت درصد اندازه گیری می شود. از نظر ریاضی، تعریف کارایی را می توان به صورت زیر نوشت:

X 100%

جایی که آ - کار مفید، آ س- انرژی هدر رفته

به موجب قانون بقای انرژی، راندمان همیشه کمتر از واحد یا برابر آن است، یعنی نمی توان کار مفیدتر از انرژی مصرف شده به دست آورد.

راندمان موتور حرارتی- نسبت کار مفید کامل موتور به انرژی دریافتی از بخاری. بهره وری موتور گرماییبا استفاده از فرمول زیر قابل محاسبه است

که در آن - مقدار گرمای دریافتی از بخاری، - مقدار گرمای داده شده به یخچال. بالاترین راندمان در میان ماشین‌های چرخه‌ای که در دمای چشمه‌های گرم معین کار می‌کنند تی 1 و سرد تی 2، موتورهای حرارتی در چرخه کارنو کار می کنند. این بازده محدود کننده برابر است با

همه شاخص هایی که کارایی فرآیندهای انرژی را مشخص می کنند با توضیحات فوق مطابقت ندارند. حتی اگر به طور سنتی یا اشتباه به آنها "کارایی" گفته می شود، ممکن است ویژگی های دیگری نیز داشته باشند، به ویژه، بیش از 100٪.

راندمان دیگ بخار

مقاله اصلی: بالانس حرارتی دیگ

راندمان دیگهای بخار سوخت فسیلی به طور سنتی از ارزش حرارتی خالص محاسبه می شود. فرض بر این است که رطوبت محصولات احتراق به شکل بخار فوق گرم از دیگ خارج می شود. در دیگ های چگالشی، این رطوبت متراکم می شود، از گرمای میعان استفاده می شود. در محاسبه بهره وریاز نظر ارزش کالری کمتر، در نهایت می تواند بیش از یک باشد. در این مورد، صحیح تر است که آن را با توجه به ارزش حرارتی ناخالص در نظر بگیریم که گرمای تراکم بخار را در نظر می گیرد. با این حال، مقایسه عملکرد چنین دیگ بخار با داده های سایر تاسیسات دشوار است.

پمپ های حرارتی و چیلرها

مزیت پمپ های حرارتی به عنوان یک روش گرمایشی، توانایی دریافت گرمای بیشتر از انرژی صرف شده برای کار آنها است. به طور مشابه، یک دستگاه تبرید می تواند گرمای بیشتری را از انتهای خنک شده خارج کند تا اینکه برای سازماندهی فرآیند صرف می شود.

راندمان چنین موتورهای حرارتی مشخص می شود ضریب عملکرد(برای چیلرها) یا نسبت تبدیل(برای پمپ های حرارتی)

کجا گرما از انتهای سرد گرفته می شود (در ماشین های تبرید) یا به انتهای گرم (در پمپ های حرارتی) منتقل می شود. - کار (یا برق) صرف شده در این فرآیند. بهترین عملکردبهره وری برای چنین ماشین هایی دارای چرخه کارنو معکوس است: در آن ضریب عملکرد

که در آن، دمای انتهای گرم و سرد است، . بدیهی است که این مقدار می تواند به طور دلخواه بزرگ باشد. اگرچه عملاً نزدیک شدن به آن دشوار است، ضریب عملکرد همچنان می تواند از وحدت فراتر رود. این با قانون اول ترمودینامیک مغایرتی ندارد، زیرا علاوه بر انرژی در نظر گرفته شده است آ(به عنوان مثال الکتریکی)، به گرما سهمچنین انرژی از یک منبع سرد گرفته می شود.

ادبیات

پریشکین A.V.فیزیک. کلاس هشتم. - Bustard, 2005. - 191 p. - 50000 نسخه. - شابک 5-7107-9459-7.

یادداشت

بنیاد ویکی مدیا 2010 .

مترادف ها:

ببینید «کارایی» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

بهره وری- نسبت توان خروجی به توان اکتیو مصرفی. [OST 45.55 99] ضریب مفید کارایی عملمقداری که کمال فرآیندهای تبدیل، تبدیل یا انتقال انرژی را مشخص می کند، که نسبت مفید ... ... کتابچه راهنمای مترجم فنی

یا ضریب برگشت (Efficiency) مشخصه کیفیت کار هر ماشین یا دستگاهی از نظر کارایی آن است. منظور از K.P.D نسبت مقدار کار دریافتی از ماشین یا انرژی از دستگاه به آن مقدار ... ... دیکشنری دریایی

- (کارایی)، نشانگر کارایی مکانیسم، که به عنوان نسبت کار انجام شده توسط مکانیسم به کار صرف شده برای عملکرد آن تعریف می شود. بهره وری معمولا به صورت درصد بیان می شود. یک مکانیسم ایده آل باید کارایی داشته باشد = ... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

دایره المعارف مدرن

- (کارایی) مشخصه کارایی سیستم (دستگاه، ماشین) در رابطه با تبدیل انرژی؛ با نسبت انرژی مفید مصرف شده (تبدیل به کار در یک فرآیند چرخه ای) به مقدار کل انرژی تعیین می شود، ... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

- (کارایی)، مشخصه کارایی یک سیستم (دستگاه، ماشین) در رابطه با تبدیل یا انتقال انرژی؛ با نسبت t) انرژی مفید استفاده شده (Wpol) به مقدار کل انرژی (Wtotal) دریافت شده توسط سیستم تعیین می شود. h=Wpol…… دایره المعارف فیزیکی

- (بازده) نسبت انرژی مفید W p مثلا. در قالب کار، به مقدار کل انرژی W دریافت شده توسط سیستم (ماشین یا موتور)، W p / W. با توجه به تلفات انرژی اجتناب ناپذیر ناشی از اصطکاک و سایر فرآیندهای غیرتعادلی برای سیستم های واقعی ... ... دایره المعارف فیزیکی

نسبت کار مفید صرف شده یا انرژی دریافتی به ترتیب به کل کار صرف شده یا انرژی مصرف شده. به عنوان مثال، راندمان موتور الکتریکی نسبت مکانیک است. نیرویی که به برق عرضه شده به آن می دهند. قدرت؛ به.… … فرهنگ لغت فنی راه آهن

وجود، تعداد مترادف ها: 8 کارایی (4) بازده (27) بازدهی (10) ... فرهنگ لغت مترادف

بهره وری- مقداری که کمال هر سیستم را در رابطه با هر فرآیند تبدیل یا انتقال انرژی که در آن رخ می دهد مشخص می کند، که به عنوان نسبت کار مفید به کار صرف شده برای انجام عمل تعریف می شود. دایره المعارف اصطلاحات، تعاریف و توضیحات مصالح ساختمانی

بهره وری- (بازده)، یک مشخصه عددی بازده انرژی هر دستگاه یا ماشین (از جمله یک موتور حرارتی). بازده با نسبت انرژی مفید مصرف شده (یعنی تبدیل به کار) به کل انرژی تعیین می شود، ... ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

ضریب عملکرد (COP) - اصطلاحی که شاید بتوان آن را برای هر سیستم و دستگاهی به کار برد. حتی یک فرد دارای کارایی است، اگرچه، احتمالاً، هنوز فرمول عینی برای یافتن آن وجود ندارد. در این مقاله به تفصیل توضیح خواهیم داد که راندمان چیست و چگونه می توان آن را برای سیستم های مختلف محاسبه کرد.

تعریف کارایی

بازده شاخصی است که کارایی یک سیستم خاص را در رابطه با بازگشت یا تبدیل انرژی مشخص می کند. بازده یک مقدار بدون اندازه گیری است و به صورت یک مقدار عددی در محدوده 0 تا 1 یا به صورت درصد نمایش داده می شود.

فرمول کلی

کارایی با نماد Ƞ نشان داده می شود.

فرمول ریاضی کلی برای یافتن بازده به صورت زیر نوشته شده است:

Ƞ=A/Q، که در آن A انرژی مفید/کار انجام شده توسط سیستم است و Q انرژی مصرف شده توسط این سیستم برای سازماندهی فرآیند به دست آوردن یک خروجی مفید است.

متأسفانه ضریب راندمان همیشه کمتر از یک یا مساوی با آن است، زیرا طبق قانون بقای انرژی، نمی‌توانیم بیشتر از انرژی مصرف شده به کار برسیم. علاوه بر این، راندمان، در واقع، به ندرت برابر با یک است، زیرا کار مفید همیشه با تلفات همراه است، به عنوان مثال، برای گرم کردن مکانیسم.

راندمان موتور حرارتی

موتور حرارتی وسیله ای است که انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. در یک موتور حرارتی، کار با تفاوت بین مقدار گرمای دریافتی از بخاری و مقدار گرمای داده شده به کولر تعیین می شود و بنابراین راندمان با فرمول تعیین می شود:

Ƞ=Qн-Qх/Qн که Qn مقدار گرمای دریافتی از بخاری و Qх مقدار گرمای داده شده به کولر است.

باور این است که بالاترین راندمانموتورهایی را ارائه می دهد که در چرخه کارنو کار می کنند. در این مورد، کارایی با فرمول تعیین می شود:

Ƞ=T1-T2/T1، که در آن T1 دمای منبع گرم است، T2 دمای منبع سرد است.

راندمان موتور الکتریکی

موتور الکتریکی وسیله ای است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند، بنابراین راندمان در این حالت نسبت بازده دستگاه نسبت به تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. فرمول یافتن کارایی موتور الکتریکیبه نظر می رسد که:

Ƞ=P2/P1، جایی که P1 - شکست خورد قدرت الکتریکی، P2 - مفید است قدرت مکانیکیتولید شده توسط موتور

توان الکتریکی به عنوان حاصل ضرب جریان و ولتاژ سیستم (P=UI) و توان مکانیکی به عنوان نسبت کار به واحد زمان (P=A/t) یافت می‌شود.

راندمان ترانسفورماتور

ترانسفورماتور وسیله ای است که تبدیل می کند جریان متناوبیک ولتاژ به یک جریان متناوب ولتاژ دیگر، با حفظ فرکانس. علاوه بر این، ترانسفورماتورها همچنین می توانند AC را به DC تبدیل کنند.

کارایی ترانسفورماتور با فرمول بدست می آید:

Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n)، جایی که P0 - از دست دادن حالت حرکت بیکار، PL - تلفات بار، P2 - توان فعال تحویلی به بار، n - درجه نسبی بارگذاری.

کارایی یا عدم کارایی؟

شایان ذکر است که علاوه بر راندمان، تعدادی شاخص وجود دارد که کارایی فرآیندهای انرژی را مشخص می کند و گاهی اوقات می توان توصیفاتی از نوع - بازدهی در حد 130٪ پیدا کرد، اما در این مورد، شما نیاز دارید. درک اینکه این اصطلاح کاملاً درست استفاده نمی شود و به احتمال زیاد نویسنده یا سازنده با این مخفف ویژگی کمی متفاوت را درک می کند.

به عنوان مثال، پمپ های حرارتی با این واقعیت متمایز می شوند که می توانند گرمای بیشتری نسبت به مصرف خود منتشر کنند. بنابراین، دستگاه تبرید می تواند گرمای بیشتری نسبت به انرژی مصرف شده برای سازماندهی حذف، از جسم خنک شده خارج کند. نشانگر راندمان یک دستگاه سردخانه ضریب عملکرد نامیده می شود که با حرف Ɛ نشان داده می شود و با فرمول تعیین می شود: Ɛ=Qx/A، که در آن Qx گرمای حذف شده از انتهای سرد است، A کار صرف شده بر روی دستگاه است. فرآیند حذف اما گاهی اوقات ضریب عملکرد را راندمان دستگاه تبرید نیز می گویند.

همچنین جالب است که راندمان دیگ های بخار کار بر روی سوخت آلی، معمولاً با توجه به مقدار کالری کمتر محاسبه می شود ، در حالی که می تواند بیش از یک باشد. با این حال، هنوز به طور سنتی به عنوان کارایی شناخته می شود. می توان بازده دیگ را با ارزش حرارتی ناخالص تعیین کرد و سپس همیشه کمتر از یک خواهد بود، اما در این حالت مقایسه عملکرد دیگ ها با داده های سایر تاسیسات ناخوشایند خواهد بود.

اهمیت اصلی فرمول (5.12.2) به دست آمده توسط کارنو برای راندمان یک ماشین ایده آل این است که حداکثر بازده ممکن هر موتور حرارتی را تعیین می کند.

کارنو بر اساس قانون دوم ترمودینامیک* قضیه زیر را اثبات کرد: هر موتور حرارتی واقعی که با بخاری دما کار می کندتی 1 و دمای یخچالتی 2 ، نمی تواند بازدهی بیش از راندمان یک موتور حرارتی ایده آل داشته باشد.

* کارنو در واقع قانون دوم ترمودینامیک را قبل از کلازیوس و کلوین ایجاد کرد، زمانی که قانون اول ترمودینامیک هنوز به طور دقیق تدوین نشده بود.

ابتدا در نظر بگیرید موتور گرماییکار بر روی یک چرخه برگشت پذیر با گاز واقعی. چرخه می تواند هر باشد، فقط مهم است که دمای بخاری و یخچال باشد تی 1 و تی 2 .

فرض کنید راندمان یک موتور حرارتی دیگر (که طبق چرخه کارنو کار نمی کند) η ’ > η . ماشین ها با یک بخاری مشترک و یک کولر مشترک کار می کنند. بگذارید ماشین کارنو در چرخه معکوس (مانند ماشین تبرید) و ماشین دیگر در چرخه رو به جلو کار کند (شکل 5.18). موتور حرارتی طبق فرمول های (5.12.3) و (5.12.5) کار را برابر انجام می دهد:

دستگاه تبرید همیشه می تواند به گونه ای طراحی شود که مقدار گرمای یخچال را بگیرد س 2 = ||

سپس طبق فرمول (5.12.7) روی آن کار انجام می شود

(5.12.12)

از آنجایی که طبق شرط η" > η , که A" > A.بنابراین، موتور حرارتی می تواند موتور تبرید را به حرکت درآورد و هنوز کار اضافی وجود خواهد داشت. این کار اضافی با هزینه گرمای گرفته شده از یک منبع انجام می شود. از این گذشته ، گرما تحت تأثیر دو دستگاه به طور همزمان به یخچال منتقل نمی شود. اما این با قانون دوم ترمودینامیک در تضاد است.

اگر فرض کنیم η > η ", سپس می توانید ماشین دیگری را در یک چرخه معکوس و ماشین کارنو را در یک خط مستقیم قرار دهید. باز هم با قانون دوم ترمودینامیک به تناقض می رسیم. بنابراین، دو ماشینی که در چرخه های برگشت پذیر کار می کنند، کارایی یکسانی دارند: η " = η .

اگر ماشین دوم در یک چرخه غیرقابل برگشت کار کند، موضوع متفاوت است. اگر اجازه دهیم η " > η , سپس دوباره به تناقض با قانون دوم ترمودینامیک می رسیم. با این حال، فرض m|"< г| не противоречит второму закону термодинамики, так как необратимая тепловая машина не может работать как холодильная машина. Следовательно, КПД любой тепловой машины η" ≤ η، یا

این نتیجه اصلی است:

(5.12.13)

کارایی موتورهای حرارتی واقعی

فرمول (5.12.13) حد تئوری را برای حداکثر بازده موتورهای حرارتی می دهد. این نشان می دهد که موتور حرارتی کارآمدتر است، دمای بخاری بالاتر و دمای یخچال پایین تر است. فقط زمانی که دمای یخچال برابر با صفر مطلق، η = 1 باشد.

اما دمای یخچال عملا نمی تواند خیلی کمتر از دمای محیط باشد. می توانید دمای بخاری را افزایش دهید. با این حال، هر ماده (جامد) مقاومت حرارتی یا مقاومت حرارتی محدودی دارد. هنگامی که گرم می شود، به تدریج خاصیت ارتجاعی خود را از دست می دهد و در دمای به اندازه کافی بالا ذوب می شود.

اکنون تلاش اصلی مهندسان در جهت افزایش است راندمان موتوربا کاهش اصطکاک قطعات آنها، تلفات سوخت ناشی از احتراق ناقص و غیره. فرصت های واقعی برای افزایش راندمان در اینجا هنوز زیاد است. بنابراین، برای یک توربین بخار، دمای اولیه و نهایی بخار تقریباً به شرح زیر است: تی 1 = 800 K و تی 2 = 300 K. در این دماها، حداکثر مقدار بازده برابر است با: