भौतिकी सूत्र में दक्षता क्या है? दक्षता और ईंधन दक्षता का विषय

किया गया कोई भी कार्य बिना नुकसान के नहीं होता - वे हमेशा मौजूद रहते हैं। प्राप्त परिणाम हमेशा उस प्रयास से कम होता है जो उसे प्राप्त करने के लिए खर्च करना पड़ता है। गुणांक इंगित करता है कि कार्य करते समय कितना बड़ा नुकसान हुआ है। उपयोगी क्रिया(क्षमता)।

इस संक्षिप्त नाम के पीछे क्या छिपा है? संक्षेप में, यह तंत्र या संकेतक का दक्षता गुणांक है तर्कसंगत उपयोगऊर्जा। दक्षता मान में माप की कोई इकाई नहीं होती है, इसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह गुणांक डिवाइस के उपयोगी कार्य और उसके संचालन पर खर्च किए गए कार्य के अनुपात के रूप में निर्धारित किया जाता है। दक्षता की गणना करने के लिए, गणना सूत्र इस तरह दिखेगा:

दक्षता =100* (किया गया उपयोगी कार्य/व्यय किया गया कार्य)

इस अनुपात की गणना के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है। विभिन्न अर्थ. के लिए बिजली की मोटरेंदक्षता नेटवर्क से प्राप्त विद्युत ऊर्जा के लिए किए गए उपयोगी कार्य के अनुपात की तरह दिखेगी। के लिए खर्च की गई गर्मी की मात्रा के लिए किए गए उपयोगी कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाएगा।

के लिए दक्षता का निर्धारणयह आवश्यक है कि हर कोई अलग हो और कार्य एक ही इकाई में व्यक्त हो। तब दक्षता के संदर्भ में किसी भी वस्तु, जैसे बिजली जनरेटर और जैविक वस्तुओं की तुलना करना संभव होगा।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, तंत्र के संचालन के दौरान अपरिहार्य नुकसान के कारण, दक्षता कारक हमेशा 1 से कम होता है। इस प्रकार, थर्मल स्टेशनों की दक्षता 90% तक पहुंच जाती है, आंतरिक दहन इंजन की दक्षता 30% से कम होती है, और की दक्षता एक विद्युत ट्रांसफार्मर 98% है। दक्षता की अवधारणा को संपूर्ण तंत्र और उसके व्यक्तिगत घटकों दोनों पर लागू किया जा सकता है। पर समग्री मूल्यांकनसमग्र रूप से तंत्र की दक्षता (इसकी दक्षता) को व्यक्ति की दक्षता के उत्पाद के रूप में लिया जाता है अवयवयह डिवाइस।

संकट प्रभावी उपयोगईंधन आज दिखाई नहीं दिया. ऊर्जा संसाधनों की लागत में निरंतर वृद्धि के साथ, तंत्र की दक्षता बढ़ाने का मुद्दा विशुद्ध सैद्धांतिक से व्यावहारिक मुद्दे में बदल जाता है। यदि एक नियमित कार की दक्षता 30% से अधिक नहीं है, तो हम कार में ईंधन भरने पर खर्च किए गए अपने पैसे का 70% बर्बाद कर देते हैं।

आंतरिक दहन इंजन (आईसीई) की दक्षता पर विचार करने से पता चलता है कि इसके संचालन के सभी चरणों में नुकसान होता है। इस प्रकार, आने वाले ईंधन का केवल 75% इंजन सिलेंडर में जलाया जाता है, और 25% वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है। सभी जलाए गए ईंधन में से, जारी गर्मी का केवल 30-35% उपयोगी कार्य करने के लिए उपयोग किया जाता है, बाकी गर्मी या तो निकास गैसों में खो जाती है या कार की शीतलन प्रणाली में रह जाती है; प्राप्त शक्ति से उपयोगी कार्यलगभग 80% का उपयोग किया जाता है, शेष शक्ति घर्षण बलों पर काबू पाने में खर्च की जाती है और इसका उपयोग किया जाता है सहायक तंत्रकार।

इस पर भी सरल उदाहरणतंत्र की दक्षता का विश्लेषण हमें उन दिशाओं को निर्धारित करने की अनुमति देता है जिनमें घाटे को कम करने के लिए काम किया जाना चाहिए। इस प्रकार, प्राथमिकता वाले क्षेत्रों में से एक ईंधन का पूर्ण दहन सुनिश्चित करना है। यह ईंधन के अतिरिक्त परमाणुकरण और बढ़े हुए दबाव द्वारा प्राप्त किया जाता है, यही कारण है कि प्रत्यक्ष इंजेक्शन और टर्बोचार्जिंग वाले इंजन इतने लोकप्रिय हो रहे हैं। इंजन से निकाली गई गर्मी का उपयोग बेहतर वाष्पीकरण के लिए ईंधन को गर्म करने के लिए किया जाता है, और आधुनिक ग्रेड के उपयोग के माध्यम से यांत्रिक नुकसान को कम किया जाता है

यहां हमने ऐसी अवधारणा पर विचार किया है, जैसा कि वर्णित है, यह क्या है और इसका क्या प्रभाव पड़ता है। आंतरिक दहन इंजन के उदाहरण का उपयोग करते हुए, इसके संचालन की दक्षता पर विचार किया जाता है और इस उपकरण की क्षमताओं को बढ़ाने के निर्देश और तरीके, और, परिणामस्वरूप, दक्षता निर्धारित की जाती है।

दक्षता किसी उपकरण या मशीन की परिचालन दक्षता की एक विशेषता है। दक्षता को सिस्टम के आउटपुट पर उपयोगी ऊर्जा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है कुल गणनासिस्टम को ऊर्जा की आपूर्ति की गई। दक्षता एक आयामहीन मूल्य है और इसे अक्सर प्रतिशत के रूप में निर्धारित किया जाता है।

फॉर्मूला 1 - दक्षता

कहाँ- एउपयोगी कार्य

—क्यूकुल कार्य जो व्यय किया गया

कोई भी तंत्र जो कोई कार्य करता है उसे बाहर से ऊर्जा प्राप्त करनी होगी, जिसकी सहायता से कार्य किया जाएगा। उदाहरण के लिए, एक वोल्टेज ट्रांसफार्मर लें। इनपुट की आपूर्ति की जाती है मुख्य वोल्टेज 220 वोल्ट, 12 वोल्ट को आउटपुट से पावर में हटा दिया जाता है, उदाहरण के लिए, एक गरमागरम लैंप। तो ट्रांसफार्मर इनपुट पर ऊर्जा को आवश्यक मूल्य में परिवर्तित करता है जिस पर लैंप काम करेगा।

लेकिन नेटवर्क से ली गई सारी ऊर्जा लैंप तक नहीं पहुंच पाएगी, क्योंकि ट्रांसफार्मर में नुकसान होता है। उदाहरण के लिए, ट्रांसफार्मर के कोर में चुंबकीय ऊर्जा की हानि। या वाइंडिंग्स के सक्रिय प्रतिरोध में हानि। कहाँ विद्युतीय ऊर्जाउपभोक्ता तक पहुंचने से पहले गर्मी में बदल जाएगा। यह तापीय ऊर्जा इस प्रणाली में बेकार है।

चूँकि किसी भी प्रणाली में बिजली हानि से बचा नहीं जा सकता, दक्षता हमेशा एकता से नीचे होती है।

दक्षता पर पूरे सिस्टम के लिए विचार किया जा सकता है, जिसमें कई अलग-अलग हिस्से शामिल हैं। अतः प्रत्येक भाग की दक्षता अलग-अलग निर्धारित करें, तो कुल दक्षता होगी उत्पाद के बराबरइसके सभी तत्वों की दक्षता गुणांक।

निष्कर्ष में, हम कह सकते हैं कि दक्षता ऊर्जा संचारित या परिवर्तित करने के अर्थ में किसी भी उपकरण की पूर्णता का स्तर निर्धारित करती है। यह यह भी दर्शाता है कि सिस्टम को आपूर्ति की गई कितनी ऊर्जा उपयोगी कार्यों पर खर्च की गई है।

जैसा कि ज्ञात है, पर इस समयअभी तक ऐसे तंत्र नहीं बनाए गए हैं जो एक प्रकार की ऊर्जा को पूरी तरह से दूसरे प्रकार में परिवर्तित कर सकें। ऑपरेशन के दौरान, कोई भी मानव निर्मित उपकरण ऊर्जा का कुछ हिस्सा प्रतिरोध करने वाली ताकतों पर खर्च करता है या इसे व्यर्थ में बर्बाद करता है। पर्यावरण. बंद विद्युत परिपथ में भी यही होता है। जब आवेश चालकों के माध्यम से प्रवाहित होते हैं, तो कुल प्रतिरोध होता है और पेलोडबिजली का काम. उनके अनुपातों की तुलना करने के लिए, आपको प्रदर्शन के गुणांक (दक्षता) की गणना करने की आवश्यकता होगी।

आपको दक्षता की गणना करने की आवश्यकता क्यों है?

विद्युत परिपथ की दक्षता उपयोगी ऊष्मा और कुल ऊष्मा का अनुपात है।

स्पष्टता के लिए, आइए एक उदाहरण दें। मोटर की दक्षता ज्ञात करके, यह निर्धारित करना संभव है कि क्या इसका प्राथमिक परिचालन कार्य खपत की गई बिजली की लागत को उचित ठहराता है। यानी, इसकी गणना से यह स्पष्ट तस्वीर मिल जाएगी कि डिवाइस प्राप्त ऊर्जा को कितनी अच्छी तरह परिवर्तित करता है।

ध्यान देना!एक नियम के रूप में, दक्षता का कोई मूल्य नहीं होता है, बल्कि यह प्रतिशत या 0 से 1 के संख्यात्मक समकक्ष होता है।

कार्यकुशलता पाई जाती है सामान्य सूत्रसामान्य तौर पर सभी उपकरणों के लिए गणना। लेकिन किसी विद्युत परिपथ में इसका परिणाम प्राप्त करने के लिए, आपको सबसे पहले बिजली का बल ज्ञात करना होगा।

संपूर्ण परिपथ में धारा ज्ञात करना

भौतिकी से ज्ञात होता है कि किसी भी धारा जनरेटर का अपना प्रतिरोध होता है, जिसे आंतरिक शक्ति भी कहा जाता है। इस अर्थ के अलावा बिजली के स्रोत की भी अपनी शक्ति होती है।

आइए श्रृंखला के प्रत्येक तत्व को मान दें:

• प्रतिरोध - आर;
• वर्तमान ताकत - ई;

तो, वर्तमान ताकत को खोजने के लिए, जिसका पदनाम I होगा, और रोकनेवाला के पार वोल्टेज - U, चार्ज q = lt के पारित होने के साथ समय - t लगेगा।

इस तथ्य के कारण कि बिजली की शक्ति स्थिर है, जनरेटर का काम पूरी तरह से आर और आर को जारी गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। इस राशि की गणना जूल-लेनज़ कानून का उपयोग करके की जा सकती है:

क्यू = आई2 + आई2 आरटी = आई2 (आर + आर) टी।

फिर सूत्र के दाहिने पक्ष बराबर हैं:

EIt = I2 (R + r) t.

कटौती करने के बाद, गणना प्राप्त होती है:

सूत्र को पुनर्व्यवस्थित करने पर, परिणाम है:

यह अंतिम मान इस उपकरण में विद्युत बल होगा।

इस प्रकार प्रारंभिक गणना करने के बाद, अब दक्षता निर्धारित की जा सकती है।

विद्युत परिपथ दक्षता की गणना

वर्तमान स्रोत से प्राप्त शक्ति को उपभोग कहा जाता है, इसकी परिभाषा लिखी गयी है - P1. यदि यह हो तो भौतिक मात्राजनरेटर से पूरे सर्किट में गुजरता है, इसे उपयोगी माना जाता है और नीचे लिखा जाता है - P2।

किसी सर्किट की दक्षता निर्धारित करने के लिए ऊर्जा संरक्षण के नियम को याद करना आवश्यक है। इसके अनुसार, रिसीवर P2 की शक्ति हमेशा P1 की बिजली खपत से कम होगी। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि ऑपरेशन के दौरान रिसीवर में हमेशा परिवर्तित ऊर्जा की अपरिहार्य बर्बादी होती है, जो तारों, उनके म्यान, एड़ी धाराओं आदि को गर्म करने पर खर्च की जाती है।

ऊर्जा रूपांतरण के गुणों का आकलन खोजने के लिए, एक दक्षता की आवश्यकता होती है, जो शक्तियों P2 और P1 के अनुपात के बराबर होगी।

इसलिए, विद्युत सर्किट बनाने वाले संकेतकों के सभी मूल्यों को जानने के बाद, हम इसका उपयोगी और पूर्ण संचालन पाते हैं:

• और उपयोगी. = qU = IUt =I2Rt;
• और कुल = qE = IEt = I2(R+r)t.

इन मूल्यों के अनुसार, हम वर्तमान स्रोत की शक्ति पाते हैं:

• पी2 = ए उपयोगी /टी = आईयू = आई2 आर;
• P1 = कुल /t = IE = I2 (R + r).

सभी चरणों को पूरा करने के बाद, हमें दक्षता सूत्र प्राप्त होता है:

n = A उपयोगी / A कुल = P2 / P1 =U / E = R / (R +r).

इस सूत्र से पता चलता है कि R अनंत से ऊपर है, और n 1 से ऊपर है, लेकिन इन सबके साथ, सर्किट में करंट कम स्थिति में रहता है, और इसकी उपयोगी शक्ति छोटी होती है।

हर कोई बढ़ी हुई कार्यक्षमता पाना चाहता है। ऐसा करने के लिए, ऐसी स्थितियाँ खोजना आवश्यक है जिनके तहत P2 अधिकतम होगा। इष्टतम मान होंगे:

• पी2 = आई2 आर = (ई/आर + आर)2 आर;
• dP2 / dR = (E2 (R + r)2 - 2 (r + R) E2 R) / (R + r)4 = 0;
• E2 ((R + r) -2R) = 0.

इस अभिव्यक्ति में, ई और (आर + आर) 0 के बराबर नहीं हैं, इसलिए, कोष्ठक में अभिव्यक्ति इसके बराबर है, यानी, (आर = आर)। तब यह पता चलता है कि शक्ति का अधिकतम मूल्य है, और दक्षता = 50% है।

यह ज्ञात है कि विद्युत ऊर्जा उपभोक्ताओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्तर से अधिक वोल्टेज पर लंबी दूरी तक प्रसारित होती है। वोल्टेज को आवश्यक मूल्यों में परिवर्तित करने, बिजली ट्रांसमिशन प्रक्रिया की गुणवत्ता बढ़ाने और परिणामी नुकसान को कम करने के लिए ट्रांसफार्मर का उपयोग आवश्यक है।

ट्रांसफार्मर के संचालन का विवरण और सिद्धांत

ट्रांसफार्मर एक उपकरण है जिसका उपयोग वोल्टेज को कम या बढ़ाने, चरणों की संख्या को बदलने और, दुर्लभ मामलों में, प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति को बदलने के लिए किया जाता है।

निम्नलिखित डिवाइस प्रकार मौजूद हैं:

• शक्ति;
• मापना;
• कम बिजली;
• नाड़ी;
• शिखर ट्रांसफार्मर.

एक स्थिर उपकरण में निम्नलिखित मुख्य संरचनात्मक तत्व होते हैं: दो (या अधिक) वाइंडिंग और एक चुंबकीय सर्किट, जिसे कोर भी कहा जाता है। ट्रांसफार्मर में, वोल्टेज को प्राथमिक वाइंडिंग में आपूर्ति की जाती है और परिवर्तित रूप में सेकेंडरी से हटा दिया जाता है। वाइंडिंग्स प्रेरक रूप से, के माध्यम से जुड़े हुए हैं चुंबकीय क्षेत्रमूल में.

अन्य कन्वर्टर्स के साथ, ट्रांसफार्मर में एक दक्षता कारक (संक्षिप्त रूप में) होता है क्षमता), साथ प्रतीक. यह गुणांक सिस्टम से उपभोग की गई ऊर्जा के लिए प्रभावी रूप से उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के अनुपात को दर्शाता है। इसे लोड द्वारा खपत की गई बिजली और नेटवर्क से डिवाइस द्वारा खपत की गई बिजली के अनुपात के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है। दक्षता एक ट्रांसफार्मर द्वारा किए गए कार्य की दक्षता को दर्शाने वाले प्राथमिक मापदंडों में से एक है।

ट्रांसफार्मर में हानियों के प्रकार

प्राथमिक वाइंडिंग से सेकेंडरी वाइंडिंग में बिजली स्थानांतरित करने की प्रक्रिया नुकसान के साथ होती है। इस कारण से, सारी ऊर्जा स्थानांतरित नहीं होती, बल्कि अधिकांश ऊर्जा स्थानांतरित होती है।

अन्य विद्युत मशीनों के विपरीत, डिवाइस के डिज़ाइन में घूमने वाले हिस्से शामिल नहीं हैं। यह इसमें यांत्रिक हानियों की अनुपस्थिति की व्याख्या करता है।

तो, डिवाइस में निम्नलिखित नुकसान हैं:

• विद्युत, तांबे की वाइंडिंग्स में;
• चुंबकीय, स्टील कोर में.

ऊर्जा आरेख और ऊर्जा संरक्षण का नियम

डिवाइस के संचालन के सिद्धांत को ऊर्जा आरेख के रूप में योजनाबद्ध रूप से प्रस्तुत किया जा सकता है, जैसा कि छवि 1 में दिखाया गया है। आरेख ऊर्जा हस्तांतरण की प्रक्रिया को दर्शाता है, जिसके दौरान विद्युत और चुंबकीय नुकसान उत्पन्न होते हैं .

आरेख के अनुसार, प्रभावी शक्ति P2 निर्धारित करने का सूत्र इस प्रकार है:

P 2 =P 1 -ΔP el1 -ΔP el2 -ΔP m (1)

जहां, पी 2 उपयोगी है, और पी 1 नेटवर्क से डिवाइस द्वारा खपत की गई बिजली है।

कुल हानि ΔP को दर्शाते हुए, ऊर्जा संरक्षण का नियम इस प्रकार दिखेगा: P 1 =ΔP+P 2 (2)

इस सूत्र से यह स्पष्ट है कि P 1 को P 2 पर खर्च किया जाता है, साथ ही कुल हानि ΔP पर भी। इसलिए, ट्रांसफार्मर की दक्षता आपूर्ति की गई (उपयोगी) बिजली और खपत की गई बिजली (पी 2 और पी 1 का अनुपात) के अनुपात के रूप में प्राप्त की जाती है।

दक्षता का निर्धारण

डिवाइस की गणना के लिए आवश्यक सटीकता के साथ, पहले से प्राप्त दक्षता मान तालिका संख्या 1 से लिया जा सकता है:

जैसा कि तालिका में दिखाया गया है, पैरामीटर का मान सीधे कुल शक्ति पर निर्भर करता है।

प्रत्यक्ष माप द्वारा दक्षता का निर्धारण

दक्षता की गणना का सूत्र कई संस्करणों में प्रस्तुत किया जा सकता है:

यह अभिव्यक्ति स्पष्ट रूप से दर्शाती है कि ट्रांसफार्मर का दक्षता मान एक से अधिक नहीं है, तथा इसके बराबर भी नहीं है।

निम्नलिखित अभिव्यक्ति शुद्ध शक्ति मान निर्धारित करती है:

पी 2 =यू 2 *जे 2 *कॉसφ 2 , (4)

जहां U 2 और J 2 लोड के द्वितीयक वोल्टेज और करंट हैं, और cosφ 2 पावर फैक्टर है, जिसका मान लोड के प्रकार पर निर्भर करता है।

चूँकि P 1 =ΔP+P 2, सूत्र (3) निम्नलिखित रूप लेता है:

प्राथमिक वाइंडिंग ΔP el1n की विद्युत हानि उसमें प्रवाहित धारा के वर्ग पर निर्भर करती है। इसलिए, उन्हें इस प्रकार परिभाषित किया जाना चाहिए:

(6)

के बदले में:

(7)

जहां आर एमपी सक्रिय वाइंडिंग प्रतिरोध है।

चूंकि विद्युत चुम्बकीय उपकरण का संचालन रेटेड मोड तक सीमित नहीं है, वर्तमान लोड की डिग्री निर्धारित करने के लिए लोड फैक्टर के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो इसके बराबर है:

β=J 2 /J 2н, (8)

जहाँ J 2n द्वितीयक वाइंडिंग का रेटेड करंट है।

यहां से, हम द्वितीयक वाइंडिंग धारा का निर्धारण करने के लिए भाव लिखते हैं:

जे 2 =β*जे 2एन (9)

यदि हम इस समानता को सूत्र (5) में प्रतिस्थापित करते हैं, तो हमें निम्नलिखित अभिव्यक्ति मिलती है:

ध्यान दें कि अंतिम अभिव्यक्ति का उपयोग करके दक्षता मूल्य निर्धारित करना GOST द्वारा अनुशंसित है।

प्रस्तुत जानकारी को सारांशित करते हुए, हम ध्यान दें कि ट्रांसफार्मर की दक्षता रेटेड मोड पर डिवाइस की प्राथमिक और माध्यमिक वाइंडिंग के पावर मूल्यों द्वारा निर्धारित की जा सकती है।

अप्रत्यक्ष विधि द्वारा दक्षता का निर्धारण

बड़े दक्षता मूल्यों के कारण, जो 96% या उससे अधिक के बराबर हो सकता है, साथ ही प्रत्यक्ष माप पद्धति की अलाभकारी प्रकृति के कारण, उच्च स्तर की सटीकता के साथ पैरामीटर की गणना करना संभव नहीं है। इसलिए, इसका निर्धारण आमतौर पर अप्रत्यक्ष विधि द्वारा किया जाता है।

सभी प्राप्त अभिव्यक्तियों को सारांशित करते हुए, हम दक्षता की गणना के लिए निम्नलिखित सूत्र प्राप्त करते हैं:

η=(P 2 /P 1)+ΔP m +ΔP el1 +ΔP el2, (11)

संक्षेप में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक उच्च दक्षता संकेतक विद्युत चुम्बकीय उपकरण के कुशल संचालन को इंगित करता है। GOST के अनुसार, वाइंडिंग्स और कोर स्टील में नुकसान, अनुभव या शॉर्ट सर्किट द्वारा निर्धारित किया जाता है, और उन्हें कम करने के उद्देश्य से किए गए उपाय उच्चतम संभव दक्षता मूल्यों को प्राप्त करने में मदद करेंगे, जिसके लिए हमें प्रयास करने की आवश्यकता है।

दक्षता कारक (दक्षता)ऊर्जा के रूपांतरण या स्थानांतरण के संबंध में सिस्टम के प्रदर्शन की एक विशेषता है, जो सिस्टम द्वारा प्राप्त कुल ऊर्जा के लिए उपयोग की गई उपयोगी ऊर्जा के अनुपात से निर्धारित होती है।

क्षमता- एक आयामहीन मात्रा, जिसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है:

दक्षता कारक (दक्षता) इंजन गर्म करेंसूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: , जहां A = Q1Q2। ऊष्मा इंजन की दक्षता सदैव 1 से कम होती है।

कार्नोट चक्रएक प्रतिवर्ती गोलाकार गैस प्रक्रिया है, जिसमें काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ क्रमिक रूप से दो इज़ोटेर्मल और दो एडियाबेटिक प्रक्रियाएं होती हैं।

एक वृत्ताकार चक्र, जिसमें दो इज़ोटेर्म और दो एडियाबेट शामिल हैं, अधिकतम दक्षता से मेल खाता है।

1824 में फ्रांसीसी इंजीनियर सादी कार्नोट ने एक आदर्श ताप इंजन की अधिकतम दक्षता के लिए सूत्र निकाला, जहां कार्यशील तरल पदार्थ होता है आदर्श गैस, जिसके चक्र में दो इज़ोटेर्म और दो एडियाबेट्स शामिल थे, यानी कार्नोट चक्र। कार्नोट चक्र एक ताप इंजन का वास्तविक कार्य चक्र है जो एक आइसोथर्मल प्रक्रिया में कार्यशील तरल पदार्थ को आपूर्ति की गई गर्मी के कारण कार्य करता है।

कार्नोट चक्र की दक्षता, यानी ऊष्मा इंजन की अधिकतम दक्षता का सूत्र इस प्रकार है: , जहां T1 - निरपेक्ष तापमानहीटर, T2 - रेफ्रिजरेटर का पूर्ण तापमान।

ऊष्मा इंजन- ये ऐसी संरचनाएं हैं जिनमें तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

हीट इंजन डिज़ाइन और उद्देश्य दोनों में विविध हैं। इनमें भाप इंजन, भाप टरबाइन, आंतरिक दहन इंजन और जेट इंजन शामिल हैं।

हालाँकि, विविधता के बावजूद, सिद्धांत रूप में विभिन्न ऊष्मा इंजनों का संचालन होता है सामान्य सुविधाएं. प्रत्येक ताप इंजन के मुख्य घटक हैं:

• हीटर;
• कार्यात्मक द्रव;
• फ़्रिज।

हीटर उत्सर्जित करता है थर्मल ऊर्जा, कार्यशील द्रव को गर्म करते समय, जो इंजन के कार्यशील कक्ष में स्थित होता है। कार्यशील द्रव भाप या गैस हो सकता है।

ऊष्मा की मात्रा ग्रहण करने पर गैस फैलती है, क्योंकि इसका दबाव बाहरी दबाव से अधिक होता है, और पिस्टन को गति देता है, जिससे सकारात्मक कार्य होता है। साथ ही इसका दबाव कम हो जाता है और इसका आयतन बढ़ जाता है।

यदि हम किसी गैस को समान अवस्थाओं से गुजरते हुए, लेकिन विपरीत दिशा में संपीड़ित करते हैं, तो हम वही निरपेक्ष मान, लेकिन नकारात्मक कार्य करेंगे। परिणामस्वरूप, प्रति चक्र सभी कार्य शून्य होंगे।

ऊष्मा इंजन का कार्य शून्य से भिन्न होने के लिए गैस संपीड़न का कार्य विस्तार के कार्य से कम होना चाहिए।

संपीड़न का कार्य विस्तार के कार्य से कम हो, इसके लिए यह आवश्यक है कि संपीड़न प्रक्रिया कम तापमान पर हो, इसके लिए कार्यशील द्रव को ठंडा किया जाना चाहिए, यही कारण है कि डिज़ाइन में एक रेफ्रिजरेटर शामिल किया गया है ऊष्मा इंजन का. कार्यशील तरल पदार्थ रेफ्रिजरेटर के संपर्क में आने पर गर्मी को रेफ्रिजरेटर में स्थानांतरित करता है।