Effektiviteten av varme motoren. Motor termisk virkningsgrad - formel for å bestemme

Arbeidet med mange typer maskiner karakteriserer en så viktig figur som effektiviteten av varme motoren. Ingeniører hvert år søke å skape en mer avansert teknikk som med mindre drivstoff ville gi de beste resultatene fra å bruke den.

termisk motor apparat

Før du forstår hva som er effektiviteten (effektivitet), må du forstå hvordan denne mekanismen fungerer. Uten kunnskap om prinsippene for sin drift kan ikke finne ut innholdet av denne indikatoren. Heat-motoren er en enhet som gjør arbeidet gjennom bruk av indre energi. Enhver varmekraftmaskin som omdanner termisk energi til mekanisk, termisk utvidelse av materialene som benyttes ved høyere temperaturer. SSD-systemer kan ikke bare endre volumet av stoffet, men også formen på legemet. Handlingen av en slik motor er underlagt lovene i termodynamikk.

Prinsippet for operasjonen

For å forstå hvordan en varmekraftmaskin, er det nødvendig å vurdere grunnlaget for sin design. For drift av anordningen krever to organer: en varm (varmeapparat) og kald (kjøleskap, chiller). Prinsippet for drift av varmekraftmaskiner (effektivitet av varmemotorer) avhenger av deres slag. Ofte tjener et kjøleskap dampkondensator og et varmeapparat - enhver form for brensel i ovnen. Effektiviteten av en ideell varmemaskin er av den følgende formel:

Effektivitet = (Tnagrev -.. Tholod) / Tnagrev. x 100%.

I dette tilfellet, kan den virkelige motorvirkningsgrad aldri overstige den verdi som oppnås i henhold til denne formel. Dessuten vil dette tallet aldri overstige verdiene ovenfor. For å bedre effektiviteten, oftere øke og redusere temperaturen i ovnen temperaturen i kjøleskapet. Begge disse prosessene vil være begrenset til de faktiske forholdene i utstyret.

Effektivitet varmekraftmaskin (formel)

Under drift, oppstår det varme motordrift, så som gass begynner å tape energi og blir avkjølt til en viss temperatur. Sistnevnte er vanligvis noen få grader høyere enn den omgivende atmosfære. Denne lavere temperatur. En slik spesiell anordning beregnet for nedkjøling og påfølgende kondensering av avdampen. Der det er kondensatorer, noen ganger kjøleskapstemperatur under omgivelsestemperatur.

Den varme motoren kroppen ved oppvarming og utvide ikke er i stand til å sende all sin indre energi til å utføre arbeid. En del av den varme vil bli overført til kjøle sammen med avgassene eller damp. Denne delen av varmen av indre energi er uunngåelig tapt. Den arbeidsfluid under forbrenningen av brennstoffet med varmeelementet får en viss mengde varme Q _1. Dermed utfører en annen arbeids A, der overfører en del av kjøleskapet varme: Q ₂ 1.

Motoreffekten karakteriserer effektiviteten i energiomlegging og overføring. Denne indikatoren er ofte måles som en prosentandel. Effektivitet formel:

η * A / Qx100%, hvor Q - forbrukt energi, og - en nyttig arbeid.

Basert på loven om bevaring av energi, kan vi konkludere med at effektiviteten er alltid mindre enn enhet. Med andre ord, vil det gode arbeidet aldri være mer enn det tok makten.

Motoreffekten - forholdet mellom nyttig energi til arbeidet rapportert av ovnen. Den kan representeres som en formel:

η = (Q ₁ Q ₂₎ / Q _1, hvor Q ₁ - varmen mottatt fra varmeapparatet, og _Q2 - for å gi kjøleskapet.

Arbeid varme motoren

Arbeidet utført av varmemaskinen, blir beregnet ved formelen:

A = | Q _H | - | Q _X |, hvor A - verk, Q _H - varmemengde som mottas fra oppvarmeren, Q _X - mengden av varme som avgis kjøligere.

Effektivitet varmekraftmaskin (formel):

| Q _H | _{- | Q X |) / |} Q H | = 1 _{- | Q X | / | Q} H |

Han er forholdet mellom det arbeidet som gjør motoren til mengden av varme produsert. En del av den termiske energien går tapt i løpet av denne overføringen.

Carnot motor

Maksimal effektivitet av den termiske motoren er observert i anordningen Carnot. Dette skyldes det faktum at dette systemet er avhengig bare av den absolutte temperatur av varmeelementet (TH) og kjøleren (Tx). Effektivitet varmekraftmaskin som arbeider etter det Carnot-syklusen er bestemt av følgende formel:

(Tn - tx) / Tn = - Tx - Tn.

De termodynamiske lover å beregne tillatt maksimal effektivitet, noe som er mulig. For første gang dette tallet har beregnet en fransk vitenskapsmann og ingeniør Sadi Carnot. Han oppfant en varmekraftmaskin, som drives av en ideell gass. Hun arbeider i en syklus av 2 isotermer og 2 heat. Hvordan det fungerer er ganske enkel: å fartøyet med en gass ovn leveres en kontakt, slik at arbeidsmediet ekspanderer isotermisk. I dette tilfellet virker den og får en viss mengde varme. Etter fartøy isolere. Til tross for dette fortsetter gassen til å utvide seg, men adiabatisk (uten varmeveksling med omgivelsene). På dette tidspunkt avtar temperaturen til kjøleytelse. På dette tidspunkt ble gassen bringes i kontakt med en kondensator, hvorved det gir en viss mengde varme i løpet av den isometriske kontraksjon. Deretter isolere fartøyet igjen. Når gassen adiabatisk komprimert til den opprinnelige tilstand og volum.

arter

I dag er det mange typer varme motorer som opererer på ulike prinsipper og ulike drivstoff. De har alle sin effektivitet. Disse inkluderer følgende:

• en forbrenningsmotor (stempel), som er en mekanisme der den brennende delen av brensel kjemisk energi omformes til mekanisk energi. Slike enheter kan være gass og væske. Skille 2- og 4-takts motorer. De kan ha en driftssyklus på kontinuerlig drift. I analogi til fremstillingen av slike brennstoffblandinger er forgassermotorer (med ekstern blanding dannelse) og diesel (intern). Av type energiomformer er delt inn i stempelet, jet, turbin og kombinert. Effektiviteten av slike maskiner ikke overstiger målet på 0,5.

• Stirling motor - en anordning hvor arbeidsmediet er i et avgrenset område. Det er en form for ekstern forbrenningsmotor. Prinsippet for driften er basert på en periodisk kjøle- / varmelegemet til energiutbytte på grunn av endringer i dets volum. Dette er en av de mest effektive motorer.

• turbin (roterende) motor med utvendig forbrenning av brennstoffet. Slike anlegg er de vanligste varmekraftverk.

• Turbinen (rotor), blir den forbrenningsmotor som benyttes i termiske kraftverk i topp-modus. Ikke så mye felles som andre.

• Turbinovintovoy motor på grunn av noen av skruene skaper skyvekraft. Resten får han følge av avgassene. Dens struktur er en rotasjonsmotor (gassturbin), hvis aksel er skjøvet propell.

Andre typer varme motorer

• missil, turbojet og jetmotorer, som er oppnådd skyvekraft på grunn av virkningen av avgasser.

• SSD-stasjoner brukes som et fast brensel. I drift, vil det ikke endre volum og form. Når du betjener utstyret som brukes er ekstremt liten temperaturforskjell.

Som kan øke effektiviteten

Enten effektivisering av en varmekraftmaskin mulig? Svaret må søkes i termodynamikk. Det studerer den innbyrdes omdannelse av forskjellige energiformer. Det er blitt fastslått at det er umulig å omdanne all den tilgjengelige varmeenergi i elektrisk, mekanisk og m. N. Av denne omdanner dem til varme finner sted uten noen restriksjoner. Dette er mulig på grunn av det faktum at arten av varmeenergi, basert på uordnede (kaotisk) bevegelse av partikler.

Jo sterkere legemet varmes opp, så vil bevege dens komponentmolekyler raskere. Bevegelsen av partiklene vil bli enda mer ujevn. Sammen med dette, alle vet at ordren kan lett omgjort til kaos, noe som er svært vanskelig å organisere.