Для сучасної котельні на рідкому паливі ККД часто досягатиме 80% за умови, що котельня чиста, без сажі. Однак реальний ККД у середньому (у тих котелень, які вимірювалися) приблизно 65%. Найчастіше котельня не настільки чиста, щоб вона могла прийняти тепло від полум'я та передати максимальна кількістьтепла води.
Набагато складніше складається ситуація, коли виробники котелень починають говорити про ККД, що сягає 95%. Незрозуміло, які умови були щодо ККД, і який ККД мають на увазі.
У технічній/економічній області використовується щонайменше 6 визначень для ККД котельні. Оскільки багатьом людям невідомі умови визначення ККД котельні, постачальники, не боячись бути звинуваченими у брехні, дають високий ККД. Однак ці високі цифри не мають нічого спільного з дійсністю платника за тепло.
1. ККД ГОРІННЯ
ККД горіння - кількість енергії палива, що звільняється при спалюванні.
Звільнення енергії палива та її перехід у тепло в осередку (пічці) котельні не говорить про високий ККД котельні. ККД горіння надається деякими виробниками котелень як ККД котельні, оскільки 1) цифра висока (приблизно 93-95%) 2) легко виміряти ККД горіння - потрібно встановити інструмент у димові труби.
Звільнення тепла з палива відбувається у більшості котелень із високим ККД горіння.
Отже: Звільнення енергії палива плюс її перехід у тепло в осередку (пічці) це не те тепло, яке приймається котлом!! Ми ж зацікавлені в тому теплі, яке приймається казаном!!
2. ККД КОТЕЛЬНОЇ
ККД котельні - кількість енергії палива, яке корисно використовується, тобто. перетворюється на інше енергонесуче середовище.
Під іншим енергетичним середовищем мається на увазі, наприклад, тепла води, яка обігріває будинок.
ККД котельні - це визначення ККД у всіх типах установок зі спалювання.
ККД котельні виміряти складніше, ніж ККД горіння, тому багато хто задовольняється лише вимірюванням ККД горіння. Насправді ККД котельні на 10-15% нижче, ніж ККД горіння.
3. ККД ТОПОЧНОЇ ТЕХНІКИ
ККД ТОПОЧНОЇ ТЕХНІКИ ПОКАЗУЄ, ЯК ЕФЕКТИВНО відбувається ГОРІННЯ І ПРИЙОМ ТЕПЛА В КОТЕЛЬНІЙ. Навіть ці розрахунки часто надаються в результаті аналізу димогарних газів.
Часто ККД топкової техніки використовується як прикладний аналог ККД котельні, так як техніка вимірювання в даному випадкулегше. За допомогою цієї техніки можна отримати зразкову цифру для ККД котельні: необхідно постійно проводити аналіз складу кисню або СО2 у димарних газах. Забираються втрати, оскільки, наприклад, у золі/шлаках є частина тепла (особливо це стосується шлакообразующих видів палива). Що стосується рідкого палива, то ККД топкової техніки та ККД котельні приблизно однаковий, оскільки рідке паливо не містить золи/шлаків. Але якщо використовувати це поняття для вугілля чи біопаливо, то похибки (помилки) значно вищі.
4. ККД ВСТАНОВЛЕННЯ
При обчисленні ККД установки визначається відношення між загальним обсягом корисної енергії та загальною кількістю енергії. У загальну кількість енергії входить також допоміжна енергія, наприклад, електрична енергія необхідна для роботи насосів котельні, вентиляції, димоходів і т.д. Для установки на рідкому паливі "допоміжна енергія" відповідає приблизно 1% загальної енергії палива, для установок на твердому паливі "допоміжна енергія" дорівнює 5% енергії палива.
ККД установки, таким чином, буде нижчим, ніж ККД котельні.
5. ККД СИСТЕМИ
Визначення ККД системи розширює межі системи до:
Виробництва тепла із втратами
- розподілу тепла із втратами у теплотрасах тощо.
- Використання тепла
Згідно з UNICHAL (Міжнародний союз постачальників тепла) такі типові втрати в трубах при поширенні гарячої водиу квартири мають місце:
Швеція – 8%втрат у трубах, тобто. тепло віддається землі та оточенню труб ЦТ
Данія – 20%
Фінляндія – 9%
Бельгія – 13%
Швейцарія – 13%
Західна Німеччина – 11%
6. ККД річний
ККД на рік у принципі відповідає ККД котельні, але тоді розраховується середнє ККД котельні протягом усього року. У ККД на рік входять також періоди з поганим рівнем горіння, наприклад, при запуску котельні і т.д.
ККД на рік залежить від розміру установки, терміну експлуатації тощо.
Викладене вище, показує, що використовуються різні визначення для ККД, тому є велика ймовірність того, що буде дано помилкову цифру, якщо поняття та визначення ККД не уточнено. Таким чином, не варто боятися бути нетактовним, оскільки насправді багато виробників, володіючи або не володіючи знаннями, надають помилкові цифри.
Важливими є ті цифри, які відображають реальну економічний біктого палива, яке споживач купує. Якщо втратити довіру споживача через надання надто високого ККД, то поява великих проблемринку неминуче.
Як сказано, "всі постачальники" (принаймні багато) дають ККД горіння, коли вони пропонують інформацію про ККД котельні.
Не можна використовувати ККД горіння при розрахунку економіки установки!
Споживач КУПУЄ НЕ ПАЛИВО, А ЗАСІБ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ТЕПЛА. Не паливо має бути дешевим, а тепло, яке споживачі отримують під час зимових завірюх.
Напевно, кожен ставив питання про ККД (Коефіцієнт Корисної Дії) двигуна внутрішнього згоряння. Адже що вище цей показник, то ефективніше працює силовий агрегат. Найефективнішим на Наразічасу вважається електричний тип, його ККД може досягати до 90 - 95%, а ось у моторів внутрішнього згоряння, чи то дизель чи бензин він м'яко сказати, далекий від ідеалу.
Якщо чесно, то сучасні варіантимоторів набагато ефективніші за своїх побратимів, які були випущені років так 10 тому, і причин цьому маса. Самі подумайте раніше варіант 1,6 літра, видавав лише 60 – 70 к.с. Нині ж це значення може досягати 130 – 150 к.с. Це копітка робота над збільшенням ККД, в який кожен «крок» дається методом спроб і помилок. Однак почнемо з визначення.
- Це значення відношення двох величин, потужності яка подається на колінчастий валдвигуна до потужності одержуваної поршнем, за рахунок тиску газів, що утворилися шляхом займання палива.
Якщо сказати простою мовою, то це перетворення термічної або теплової енергії, яка з'являється при згорянні паливної суміші(повітря та бензин) в механічну. Потрібно відзначити, що таке вже бувало, наприклад у парових. силових установок- також паливо під впливом температури штовхало поршні агрегатів. Однак там установки були в рази більші, та й саме паливо було тверде (зазвичай вугілля чи дрова), що ускладнювало його перевезення та експлуатацію, постійно потрібно було «піддавати» в піч лопатами. Мотори внутрішнього згоряння набагато компактніші і легші за «парові», та й паливо набагато простіше зберігати і перевозити.
Детальніше про втрати
Якщо забігати вперед, то можна впевнено сказати, що ККД бензинового двигуна знаходиться в межах від 20 до 25 %. І на це є багато причин. Якщо взяти паливо, що надходить, і перерахувати його на відсотки, то ми ніби отримуємо «100% енергії», яка передається двигуну, а далі пішли втрати:
1)Паливна ефективність . Не все паливо згоряє, невелика його частина йде з відпрацьованими газами, на цьому рівні ми вже втрачаємо до 25% ККД. Звичайно, зараз паливні системипокращуються, з'явився інжектор, але й він далекий від ідеалу.
2) Друге це теплові втратиі . Двигун прогріває себе та безліч інших елементів, такі як радіатори, свій корпус, рідина, яка в ньому циркулює. Також частина тепла йде з вихлопними газами. На це ще до 35% втрати ККД.
3) Третє це механічні втрати . На різного роду поршні, шатуни, кільця – всі місця, де є тертя. Сюди можна віднести й втрати від навантаження генератора, наприклад, чим більше електрики виробляє генератор, тим сильніше він гальмує обертання коленвала. Звичайно, мастила також зробили крок вперед, але знову ж таки повністю тертя ще нікому не вдалося перемогти - втрати ще 20%
Таким чином, у сухому залишку ККД дорівнює близько 20%! Звичайно з бензинових варіантів є варіанти, що виділяються, у яких цей показник збільшений до 25%, але їх не так багато.
Тобто якщо ваш автомобіль витрачає палива 10 літрів на 100 км, то з них всього 2 літри підуть безпосередньо на роботу, а решта це втрати!
Звичайно можна збільшити потужність, наприклад, за рахунок розточування головки, дивимося невелике відео.
Якщо згадати формулу, то виходить:
Який двигун має найбільший ККД?
Тепер хочу поговорити про бензиновий та дизельний варіанти, і з'ясувати хто ж із них найбільш ефективний.
Якщо сказати простими, язиком і не лізти в нетрі технічних термінівто – якщо порівняти два ККД – ефективніше з них, звичайно ж дизель і ось чому:
1) Бензиновий двигунперетворює лише 25% енергії на механічну, а от дизельний близько 40%.
2) Якщо оснастити дизельний типтурбонаддувом, то можна досягти ККД у 50-53%, а це дуже суттєво.
То чому він такий ефективний? Все просто - не дивлячись на подібний тип роботи (і той і інший є агрегатами внутрішнього згоряння) дизель виконує свою роботу набагато ефективніше. У нього більший стиск, та й паливо спалахує від іншого принципу. Він менше нагрівається, а значить відбувається економія на охолодженні, у нього менше клапанів (економія на терті), також у нього немає звичних нам котушок запалення і свічок, а значить не потрібні додаткові енергетичні витрати від генератора. Працює він із меншими оборотами, не треба шалено розкручувати колінвал — все це робить дизельний варіантчемпіоном з ККД.
Про паливну ефективність дизеля
З більш високого значеннякоефіцієнта корисної дії- Випливає і паливна ефективність. Так, наприклад, двигун 1,6 літра може витрачати по місту всього 3 – 5 літрів, на відміну від бензинового типу, Де витрати 7 - 12 літрів. У дизеля набагато , сам двигун часто компактніше і легше, а так само останнім часом і екологічніше. Всі ці позитивні моменти, що досягаються завдяки більшому значенню, є пряма залежність ККД і стиснення, дивимося невелику табличку.
Однак, незважаючи на всі плюси, у нього також багато і мінусів.
Як стає зрозуміло, ККД двигуна внутрішнього згоряння далекий від ідеалу, тому майбутнє однозначно за електричними варіантами - залишилося тільки знайти ефективні акумулятори, які не бояться морозу та довго тримають заряд.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) - характеристика ефективності системи (пристрою, машини) щодо перетворення чи передачі енергії. Визначається ставленням корисно використаної енергії до сумарної кількості енергії, отриманої системою; позначається зазвичай η («ця»). η = Wпол/Wcyм. ККД є безрозмірною величиною і часто вимірюється у відсотках. Математично визначення ККД може бути записане у вигляді:
X 100%,
де А - корисна робота, а Q- Витрачена енергія.
Через закон збереження енергії ККД завжди менше одиниці чи дорівнює їй, тобто неможливо отримати корисної роботи більше, ніж витрачено енергії.
ККД теплового двигуна- Відношення здійсненої корисної роботи двигуна до енергії, отриманої від нагрівача. ККД теплового двигунаможе бути обчислений за такою формулою
,де – кількість теплоти, отримана від нагрівача, – кількість теплоти, віддана холодильнику. Найбільшим ККД серед циклічних машин, що оперують при заданих температурах гарячого джерела T 1 та холодного T 2, мають теплові двигуни, що працюють за циклом Карно; цей граничний ККД дорівнює
.Не всі показники, що характеризують ефективність енергетичних процесів, відповідають наведеному вище опису. Навіть якщо вони традиційно чи помилково називаються «коефіцієнт корисної дії», вони можуть мати інші властивості, зокрема, перевищувати 100%.
ККД котлів
Основна стаття: Тепловий баланс котла
ККД котлів на органічному паливі традиційно розраховується за нижчою теплотою згоряння; при цьому передбачається, що волога продуктів згоряння залишає котел у вигляді перегрітої пари. У конденсаційних казанах ця волога конденсується, теплота конденсації корисно використовується. При розрахунку ККДпо нижчій теплоті згоряння він може вийти більше одиниці. В даному випадку коректніше було б вважати його за найвищою теплотою згоряння, що враховує теплоту конденсації пари; Однак при цьому показники такого котла важко порівнювати з даними про інші установки.
Теплові насоси та холодильні машини
Перевагою теплових насосів як нагрівальної техніки є можливість іноді отримувати більше теплоти, ніж витрачається енергія на їх роботу; аналогічно холодильна машина може відвести від охолоджуваного кінця більше теплоти, ніж витрачається на організацію процесу.
Ефективність таких теплових машин характеризують холодильний коефіцієнт(для холодильних машин) або коефіцієнт трансформації(Для теплових насосів)
,де - тепло, яке відбирається від холодного кінця (у холодильних машинах) або передається до гарячого (у теплових насосах); - робота, що витрачається на цей процес (або електроенергія). Найкращими показникамипродуктивності для таких машин має зворотний цикл Карно: в ньому холодильний коефіцієнт
,де , - Температури гарячого і холодного кінців, . Ця величина, очевидно, може бути як завгодно велика; хоча практично до неї важко наблизитися, холодильний коефіцієнт все ж таки може перевищувати одиницю. Це не суперечить першому початку термодинаміки , оскільки, крім енергії, що приймається в розрахунок A(напр. електричної), тепло Qйде й енергія, що відбирається від холодного джерела.
Література
- Перишкін А. В.фізика. 8 клас. – Дрофа, 2005. – 191 с. - 50 000 екз. - ISBN 5-7107-9459-7.
Примітки
Wikimedia Foundation. 2010 .
Синоніми:Дивитись що таке "Коефіцієнт корисної дії" в інших словниках:
коефіцієнт корисної дії- Відношення потужності, що віддається, до споживаної активної потужності. [ОСТ 45.55 99] коефіцієнт корисного дії ККДВеличина, що характеризує досконалість процесів перетворення, перетворення чи передачі енергії, що є ставленням корисною… … Довідник технічного перекладача
Або коефіцієнт віддачі (Efficiency) – характеристика якості роботи будь-якої машини або апарату з боку її економічності. Під К. П. Д. мається на увазі відношення кількості отриманої від машини роботи або енергії від апарата до тієї кількості.
- (К.п.д.), показник ефективності дії механізму, що визначається як відношення роботи, що здійснюється механізмом, до роботи, витраченої на його функціонування. К.п.д. зазвичай виражають у відсотках. Ідеальний механізм мав би мати к.п.д =… … Науково-технічний енциклопедичний словник
Сучасна енциклопедія
- (ККД) характеристика ефективності системи (пристрою, машини) щодо перетворення енергії; визначається ставленням корисно використаної енергії (перетвореної на роботу при циклічному процесі) до сумарної кількості енергії, … Великий Енциклопедичний словник
- (ККД), характеристика ефективності системи (пристрою, машини) щодо перетворення або передачі енергії; визначається ставленням т) корисно використаної енергії (Wпол) до сумарного колу енергії (Wсум), отриманого системою; h=Wпол… … Фізична енциклопедія
- (ККД) відношення корисно використовуваної енергії W п, напр. у вигляді роботи, до загальної кількості енергії W, одержуваної системою (машиною або двигуном), W п/W. Через неминучі втрати енергії на тертя та ін. нерівноважні процеси для реальних систем. Фізична енциклопедія
Відношення корисно витрачається роботи або одержуваної енергії до всієї витраченої роботи або споживаної енергії. Напр., К. п. д. електродвигуна відношення механ. потужності, що їм віддається, до електр. потужності; К.… … Технічний залізничний словник
Сущ., кількість у синонімів: 8 ккд (4) віддача (27) плідність (10) … Словник синонімів
Коефіцієнт корисної дії- - величина, що характеризує досконалість будь-якої системи по відношенню до будь-якого процесу перетворення або передачі енергії, що протікає в ній, яка визначається як відношення корисної роботи, до роботи, витраченої на приведення в дію. Енциклопедія термінів, визначень та пояснень будівельних матеріалів
Коефіцієнт корисної дії- (ккд), числова характеристика енергетичної ефективності будь-якого пристрою чи машини (зокрема теплової машини). Ккд визначається ставленням корисно використаної енергії (тобто перетвореної на роботу) до сумарної кількості енергії, … Ілюстрований енциклопедичний словник
Коефіцієнт корисної дії (ККД) - термін, який можна застосувати, мабуть, до кожної системи та пристрою. Навіть у людини є ККД, правда, напевно, поки що не існує об'єктивної формули для її знаходження. У цій статті докладно розповімо, що таке ККД і як його можна розрахувати для різних систем.
ККД-визначення
ККД - це показник, що характеризує ефективність тієї чи іншої системи щодо віддачі чи перетворення енергії. ККД - безмірна величина і є або числовим значенням в діапазоні від 0 до 1, або у відсотках.
Загальна формула
ККД позначається символом Ƞ.
Загальна математична формула знаходження ККД записується так:
?=А/Q, де А - корисна енергія/робота, виконана системою, а Q - енергія, що споживається цією системою для організації процесу отримання корисного виходу.
Коефіцієнт корисної дії, на жаль, завжди менше одиниці або дорівнює їй, оскільки згідно із законом збереження енергії ми не можемо отримати роботи більше, ніж витрачено енергії. Крім того, ККД насправді вкрай рідко дорівнює одиниці, оскільки корисна робота завжди супроводжується наявністю втрат, наприклад, на нагрівання механізму.
ККД теплового двигуна
Тепловий двигун - це пристрій, що перетворює теплову енергію на механічну. У тепловому двигуні робота визначається різницею кількості теплоти, отриманої від нагрівача, та кількості теплоти, відданої охолоджувачу, а тому ККД визначається за формулою:
- ?=Qн-Qх/Qн, де Qн - кількість теплоти, отримана від нагрівача, а Qх - кількість теплоти, віддане охолоджувачу.
Вважається що найвищий ККДзабезпечують двигуни, що працюють за циклом Карно. У цьому випадку ККД визначається за такою формулою:
- Ƞ=T1-T2/T1, де Т1 – температура гарячого джерела, T2 – температура холодного джерела.
ККД електричного двигуна
Електричний двигун - це пристрій, який перетворює електричну енергію на механічну, так що ККД у даному випадку - це коефіцієнт ефективності пристрою щодо перетворення електричної енергії на механічну. Формула знаходження ККД електричного двигунавиглядає так:
- ?=P2/P1, де P1 - підведена електрична потужність, P2 - корисна механічна потужність, Вироблена двигуном.
Електрична потужність знаходиться як добуток струму та напруги системи (P=UI), а механічна - як відношення роботи до одиниці часу (P=A/t)
ККД трансформатора
Трансформатор - це пристрій, який перетворює змінний струмодного напруження в змінний струм іншого напруження, зберігаючи частоту. Крім того, трансформатори також можуть перетворювати змінний струм на постійний.
Коефіцієнт корисної дії трансформатора знаходиться за формулою:
- ?=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), де P0 - втрати режиму холостого ходу, PL - втрати навантаження, P2 - активна потужність, що віддається навантаженню, n - відносний ступінь навантаження.
ККД чи не ККД?
Варто зауважити, що крім ККД існує ще ряд показників, які характеризують ефективність енергетичних процесів, і іноді ми можемо зустріти описи типу - ККД близько 130%, проте в даному випадку потрібно розуміти, що термін застосований не зовсім коректно, і найімовірніше автор або виробник розуміє під даною абревіатурою дещо іншу характеристику.
Наприклад, теплові насоси відрізняються тим, що можуть віддавати більше теплоти, ніж витрачають. Так, холодильна машина може відвести від об'єкта, що охолоджується, більше теплоти, ніж витрачено в енергетичному еквіваленті на організацію відведення. Показник ефективності холодильної машини називається холодильним коефіцієнтом, позначається літерою і визначається за формулою: Qx/A, де Qx - тепло, що відводиться від холодного кінця, A - робота, витрачена на процес відведення. Однак іноді холодильний коефіцієнт називають і ККД холодильної машини.
Цікаво також, що ККД котлів, що працюють на органічному паливі, Розраховується зазвичай по нижчій теплоті згоряння, при цьому він може вийти більше одиниці. Проте його все одно традиційно називають ККД. Можна визначати ККД котла за вищою теплотою згоряння, і тоді він завжди буде менше одиниці, проте в цьому випадку незручно порівнюватиме показники котлів з даними інших установок.
Головне значення отриманої Карно формули (5.12.2) для ККД ідеальної машини полягає в тому, що вона визначає максимально можливий ККД будь-якої теплової машини.
Карно довів, спираючись на другий закон термодинаміки*, наступну теорему: будь-яка реальна теплова машина, що працює з нагрівачем температуриТ 1 та холодильником температуриТ 2 , не може мати коефіцієнт корисної дії, що перевищує ККД ідеальної теплової машини
Карно фактично встановив другий закон термодинаміки до Клаузіуса і Кельвіна, коли ще перший закон термодинаміки не був сформульований суворо.
Розглянемо спочатку теплову машину, що працює за оборотним циклом з реальним газом. Цикл може бути будь-яким, важливо лише, щоб температури нагрівача та холодильника були Т 1 і Т 2 .
Припустимо, що ККД іншої теплової машини (що не працює за циклом Карно) η ’ > η . Машини працюють із загальним нагрівачем та загальним холодильником. Нехай машина Карно працює за зворотним циклом (як холодильна машина), а інша машина - за прямим циклом (рис. 5.18). Теплова машина здійснює роботу, рівну згідно з формулами (5.12.3) та (5.12.5):
Холодильну машину завжди можна сконструювати так, щоб вона брала від холодильника кількість теплоти Q 2
= |
|
Тоді згідно з формулою (5.12.7) над нею здійснюватиметься робота
(5.12.12)
Оскільки за умовою η" > η , то А» > А.Тому теплова машина може привести в дію холодильну машину та ще залишиться надлишок роботи. Ця надлишкова робота відбувається за рахунок теплоти, взятої від одного джерела. Адже холодильнику при дії одразу двох машин теплота не передається. Але це суперечить другому закону термодинаміки.
Якщо припустити, що η > η ", то можна іншу машину змусити працювати за зворотним циклом, а машину Карно - за прямим. Ми знову дійдемо суперечності з другим законом термодинаміки. Отже, дві машини, що працюють за оборотними циклами, мають однакові ККД: η " = η .
Інша річ, якщо друга машина працює за незворотним циклом. Якщо допустити η "
>
η ,
то ми знову дійдемо суперечності з другим законом термодинаміки. Однак припущення т |< г| не противоречит второму закону
термодинамики, так как необратимая
тепловая машина не может работать как
холодильная машина. Следовательно, КПД
любой тепловой машины η"
≤ η, або 
Це і є основний результат:
(5.12.13)
ККД реальних теплових машин
Формула (5.12.13) дає теоретичну межу для максимального значення ККД теплових двигунів. Вона показує, що тепловий двигун тим ефективніший, чим вище температура нагрівача і нижче температура холодильника. Лише за температури холодильника, що дорівнює абсолютному нулю, η = 1.
Але температура холодильника практично не може бути набагато нижчою за температуру навколишнього повітря. Підвищувати температуру нагрівача можна. Однак будь-який матеріал (тверде тіло) має обмежену теплостійкість, або жароміцність. При нагріванні він поступово втрачає свої пружні властивості, а за досить високої температури плавиться.
Наразі основні зусилля інженерів спрямовані на підвищення ККД двигунівза рахунок зменшення тертя їх частин, втрат палива внаслідок його неповного згоряння тощо. буд. Реальні можливості підвищення ККД тут досі залишаються великими. Так, для парової турбіни початкові та кінцеві температури пари приблизно такі: Т 1 = 800 К та Т 2 = 300 К. При цих температурах максимальне значення коефіцієнта корисної дії дорівнює:
Справді ж значення ККДчерез різноманітних енергетичних втрат приблизно дорівнює 40%. Максимальний ККД – близько 44% – мають двигуни внутрішнього згоряння.
Коефіцієнт корисної дії будь-якого теплового двигуна не може перевищувати максимально можливого значення 
,
де Т 1
-
абсолютна температура нагрівача, а Т 2
-
абсолютна температура холодильника.
Підвищення ККД теплових двигунів та наближення його до максимально можливого- найважливіше технічне завдання.
