Det som kalles effektivitetsfaktoren. Temaet effektivitet og drivstoffeffektivitet

Fysikk er en vitenskap som studerer prosesser som skjer i naturen. Denne vitenskapen er veldig interessant og nysgjerrig, fordi hver enkelt av oss ønsker å tilfredsstille oss selv mentalt ved å få kunnskap og forståelse for hvordan og hva som fungerer i vår verden. Fysikken, hvis lover har blitt utledet gjennom århundrer og av dusinvis av forskere, hjelper oss med denne oppgaven, og vi bør bare glede oss og absorbere kunnskapen som gis.

Men samtidig er fysikk en langt fra enkel vitenskap, som faktisk naturen selv, men det ville vært veldig interessant å forstå det. I dag skal vi snakke om koeffisienten nyttig handling. Vi vil lære hva effektivitet er og hvorfor det er nødvendig. La oss se på alt klart og interessant.

Forklaring av forkortelsen - effektivitet. Men selv denne tolkningen er kanskje ikke spesielt klar første gang. Denne koeffisienten karakteriserer effektiviteten til et system eller en hvilken som helst individuell kropp, og oftere en mekanisme. Effektivitet er preget av produksjon eller konvertering av energi.

Denne koeffisienten gjelder nesten alt som omgir oss, og til og med oss selv, og inn i større grad. Det gjør vi tross alt nyttig arbeid hele tiden, men hvor ofte og hvor viktig det er er et annet spørsmål, og begrepet "effektivitet" brukes sammen med det.

Det er viktig å vurdere det denne koeffisienten er en ubegrenset verdi, representerer det vanligvis enten matematiske verdier, for eksempel 0 og 1, eller, som oftere er tilfellet, som en prosentandel.

I fysikk er denne koeffisienten betegnet med bokstaven Ƞ, eller, som det vanligvis kalles, Eta.

Nyttig arbeid

Når vi bruker noen mekanismer eller enheter, utfører vi nødvendigvis arbeid. Som regel er det alltid større enn det vi trenger for å fullføre oppgaven. Basert på disse fakta skilles to typer arbeid: dette er brukt, som er utpekt stor bokstav, A med en liten z (Az), og nyttig - A med bokstaven p (Ap). La oss for eksempel ta denne saken: vi har en oppgave å løfte en brostein med en viss masse av en viss høyde. I dette tilfellet karakteriserer arbeid bare å overvinne tyngdekraften, som igjen virker på lasten.

I tilfellet når en annen enhet enn brosteinens gravitasjon brukes til å løfte, er det også viktig å ta hensyn til tyngdekraften til delene av denne enheten. Og foruten alt dette er det viktig å huske at mens vi vinner i styrke, vil vi alltid tape på veien. Alle disse fakta leder til en konklusjon om at arbeidet som brukes uansett vil være mer nyttig, Az > An, spørsmålet er hvor mye mer det er, fordi du kan redusere denne forskjellen så mye som mulig og dermed øke effektiviteten, vår eller enheten vår.

Nyttig arbeid er den delen av brukt arbeid som vi gjør ved hjelp av en mekanisme. Og effektivitet er nettopp det fysisk mengde, som viser hvilken del som er nyttig arbeid av det totale forbruket.

Resultat:

Det brukte arbeidet Az er alltid større enn nyttearbeidet Ap.
Jo større forholdet mellom nyttig og brukt, jo høyere koeffisient, og omvendt.
Ap finnes ved å multiplisere massen med tyngdeakselerasjonen og stigningshøyden.

Det er en viss formel for å finne effektivitet. Det går slik: for å finne effektivitet i fysikk, må du dele energimengden på arbeidet som gjøres av systemet. Det vil si at effektivitet er forholdet mellom energi brukt og utført arbeid. Av dette kan vi trekke en enkel konklusjon om at jo bedre og mer effektivt systemet eller kroppen er, jo mindre energi brukes på å gjøre arbeidet.

Selve formelen ser kort og veldig enkel ut: den vil være lik A/Q. Det vil si Ƞ = A/Q. Denne korte formelen fanger opp elementene vi trenger for beregningen. Det vil si at A i dette tilfellet er den brukte energien som forbrukes av systemet under drift, og stor bokstav Q vil på sin side være den brukte A, eller igjen den brukte energien.

Ideelt sett er effektiviteten lik enhet. Men, som det vanligvis skjer, er han mindre enn henne. Dette skjer på grunn av fysikk og på grunn av, selvfølgelig, loven om bevaring av energi.

Saken er at loven om bevaring av energi antyder at mer A ikke kan oppnås enn energi som mottas. Og selv denne koeffisienten vil være lik en ekstremt sjelden, siden energi alltid er bortkastet. Og arbeid er ledsaget av tap: for eksempel i en motor ligger tapet i overdreven oppvarming.

Så effektivitetsformelen:

Ƞ=A/Q, Hvor

A er det nyttige arbeidet systemet utfører.
Q er energien som forbrukes av systemet.

Søknad innen ulike felt av fysikk

Det er bemerkelsesverdig at effektivitet ikke eksisterer som et nøytralt konsept, hver prosess har sin egen effektivitet, den er ikke en friksjonskraft, den kan ikke eksistere alene.

La oss se på noen få eksempler på prosesser med effektivitet.

f.eks. la oss ta en elektrisk motor. Jobben til en elektrisk motor er å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. I dette tilfellet vil koeffisienten være effektiviteten til motoren når det gjelder å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Det er også en formel for denne saken, og den ser slik ut: Ƞ=P2/P1. Her er P1 kraften i den generelle versjonen, og P2 er den nyttige kraften som motoren selv produserer.

Det er ikke vanskelig å gjette at strukturen til koeffisientformelen alltid er bevart, bare dataene som må erstattes i den endres. De avhenger av det spesifikke tilfellet, hvis det er en motor, som i tilfellet ovenfor, er det nødvendig å operere med forbruket, hvis det er en jobb, vil den opprinnelige formelen være annerledes.

Nå vet vi definisjonen av effektivitet og vi har en idé om det fysisk konsept, samt om dens individuelle elementer og nyanser. Fysikk er en av de største vitenskapene, men den kan brytes ned i små biter for å forstå den. I dag har vi undersøkt en av disse brikkene.

Video

Denne videoen vil hjelpe deg å forstå hva effektivitet er.

Fikk du ikke svar på spørsmålet ditt? Foreslå et emne til forfatterne.

Effektivitetsfaktor (effektivitet) er et begrep som kan brukes på, kanskje, alle systemer og enheter. Selv mennesker har effektivitet, selv om det sannsynligvis ikke er noen objektiv formel for å finne det ennå. I denne artikkelen vil vi forklare i detalj hva effektivitet er og hvordan den kan beregnes for ulike systemer.

Effektivitetsdefinisjon

Effektivitet er en indikator som karakteriserer effektiviteten til et system når det gjelder energiproduksjon eller konvertering. Effektivitet er en umålelig størrelse og representeres enten som en numerisk verdi i området fra 0 til 1, eller som en prosentandel.

Generell formel

Effektiviteten er angitt med symbolet Ƞ.

Den generelle matematiske formelen for å finne effektivitet er skrevet som følger:

Ƞ=A/Q, hvor A er den nyttige energien/arbeidet som utføres av systemet, og Q er energien som forbrukes av dette systemet for å organisere prosessen med å oppnå nyttig utgang.

Effektivitetsfaktoren er dessverre alltid mindre enn eller lik enhet, siden vi i henhold til loven om energibevaring ikke kan oppnå mer arbeid enn energien som brukes. I tillegg er effektiviteten faktisk ekstremt sjelden lik enhet, siden nyttig arbeid alltid er ledsaget av tilstedeværelsen av tap, for eksempel for oppvarming av mekanismen.

Varmemotoreffektivitet

En varmemotor er en enhet som konverterer Termisk energi til mekanisk. I en varmemotor bestemmes arbeid av forskjellen mellom mengden varme mottatt fra varmeren og mengden varme som gis til kjøleren, og derfor bestemmes effektiviteten av formelen:

Ƞ=Qн-Qх/Qн, der Qн er mengden varme som mottas fra varmeren, og Qх er mengden varme som gis til kjøleren.

Det antas at den høyeste effektiviteten er gitt av motorer som kjører på Carnot-syklusen. I dette tilfellet bestemmes effektiviteten av formelen:

Ƞ=T1-T2/T1, der T1 er temperaturen til den varme kilden, T2 er temperaturen til den kalde kilden.

Effektivitet for elektrisk motor

En elektrisk motor er en enhet som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi, så effektivitet i dette tilfellet er effektivitetsforholdet til enheten når det gjelder konvertering elektrisk energi til mekanisk. Formelen for å finne effektiviteten til en elektrisk motor ser slik ut:

Ƞ=P2/P1, hvor P1 er den tilførte elektriske kraften, P2 er den nyttige mekaniske kraften som genereres av motoren.

Elektrisk kraft finnes som produktet av systemstrøm og spenning (P=UI), og mekanisk kraft som forholdet mellom arbeid per tidsenhet (P=A/t)

Transformatoreffektivitet

En transformator er en enhet som konverterer vekselstrøm av en spenning til vekselstrøm av en annen spenning samtidig som frekvensen opprettholdes. I tillegg kan transformatorer også konvertere vekselstrøm til likestrøm.

Effektiviteten til transformatoren er funnet av formelen:

Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), hvor P0 er tomgangstapet, PL er lasttapet, P2 er den aktive effekten som tilføres lasten, n er den relative graden av belastning.

Effektivitet eller ikke effektivitet?

Det er verdt å merke seg at i tillegg til effektivitet, er det en rekke indikatorer som karakteriserer effektiviteten til energiprosesser, og noen ganger kan vi komme over beskrivelser som - effektivitet i størrelsesorden 130%, men i dette tilfellet må vi forstå at begrepet brukes ikke helt korrekt, og mest sannsynlig forstår forfatteren eller produsenten denne forkortelsen som en litt annen egenskap.

f.eks. varmepumper skiller seg ved at de kan avgi mer varme enn de forbruker. Dermed kan en kjølemaskin fjerne mer varme fra objektet som kjøles enn det som ble brukt i energiekvivalent for å organisere fjerningen. Effektivitetsindikatoren til en kjølemaskin kalles kjølingskoeffisienten, betegnet med bokstaven Ɛ og bestemt av formelen: Ɛ=Qx/A, der Qx er varmen som fjernes fra den kalde enden, A er arbeidet som er brukt på fjerningsprosessen . Noen ganger kalles imidlertid kjølingskoeffisienten også effektiviteten til kjølemaskinen.

Det er også interessant at effektiviteten til kjeler som opererer på organisk drivstoff, beregnes vanligvis basert på den lavere brennverdien, men den kan være større enn enhet. Imidlertid kalles det fortsatt tradisjonelt effektivitet. Det er mulig å bestemme effektiviteten til en kjele med den høyere brennverdien, og da vil den alltid være mindre enn én, men i dette tilfellet vil det være upraktisk å sammenligne ytelsen til kjeler med data fra andre installasjoner.

Innhold:

Hvert system eller enhet har en viss ytelseskoeffisient (effektivitet). Denne indikatoren karakteriserer effektiviteten av deres arbeid med å frigjøre eller konvertere enhver type energi. Når det gjelder dens verdi, er effektivitet en umålelig størrelse, representert i formen numerisk verdi fra 0 til 1, eller som en prosentandel. Denne egenskapen gjelder fullt ut alle typer elektriske motorer.

Effektivitetsegenskaper i elektriske motorer

Elektriske motorer tilhører kategorien enheter som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi. Effektiviteten til disse enhetene bestemmer deres effektivitet i å utføre hovedfunksjonen.

Hvordan finne motorens effektivitet? Formelen for elektrisk motoreffektivitet ser slik ut: ƞ = P2/P1. I denne formelen er P1 den elektriske kraften som leveres og P2 er den nyttige mekaniske kraften som produseres av motoren. Verdien av elektrisk kraft (P) bestemmes av formelen P = UI, og mekanisk kraft - P = A/t, som forholdet mellom arbeid per tidsenhet.

Effektivitetsfaktoren må tas i betraktning ved valg av elektrisk motor. Veldig viktig har effektivitetstap knyttet til reaktive strømmer, effektreduksjon, motoroppvarming og andre negative faktorer.

Konverteringen av elektrisk energi til mekanisk energi er ledsaget av et gradvis tap av kraft. Effektivitetstap er oftest forbundet med varmeavgivelse når elmotoren varmes opp under drift. Årsakene til tap kan være magnetiske, elektriske og mekaniske, som oppstår under påvirkning av friksjon. Derfor er det beste eksemplet en situasjon der 1000 rubler verdt elektrisk energi ble forbrukt, men bare 700-800 rubler verdt nyttig arbeid ble produsert. Dermed vil effektiviteten i dette tilfellet være 70-80%, og hele forskjellen konverteres til termisk energi, som varmer opp motoren.

For å kjøle ned elektriske motorer brukes vifter til å drive luft gjennom spesielle hull. I henhold til etablerte standarder kan A-klasse motorer varme opp til 85-90 0 C, B-klasse - opp til 110 0 C. Hvis motortemperaturen overstiger de etablerte standardene, indikerer dette en mulig nært forestående.

Avhengig av belastningen kan effektiviteten til den elektriske motoren endre verdien:

For tomgangshastighet - 0;
Ved 25% belastning - 0,83;
Ved 50% belastning - 0,87;
Ved 75% belastning - 0,88;
Ved full 100 % belastning er virkningsgraden 0,87.

En av årsakene til en reduksjon i effektiviteten til en elektrisk motor kan være strømasymmetri, når en annen spenning vises på hver av de tre fasene. For eksempel, hvis det i 1. fase er 410 V, i 2. - 402 V, i 3. - 288 V, vil den gjennomsnittlige spenningsverdien være (410 + 402 + 388) / 3 = 400 V. Spenningsasymmetri vil har verdi: 410 - 388 = 22 volt. Dermed vil effektivitetstapet av denne grunn være 22/400 x 100 = 5 %.

Nedgang i effektivitet og totale tap i den elektriske motoren

Det er mange negative faktorer, under påvirkning av hvilken mengden totale tap i elektriske motorer legges sammen. Det er spesielle teknikker som lar deg bestemme dem på forhånd. For eksempel kan du bestemme tilstedeværelsen av et gap gjennom hvilket strøm delvis tilføres fra nettverket til statoren, og deretter til rotoren.

Krafttapene som oppstår i selve starteren består av flere komponenter. For det første er dette tap forbundet med delvis magnetiseringsreversering av statorkjernen. Stålelementer har en ubetydelig påvirkning og blir praktisk talt ikke tatt i betraktning. Dette skyldes statorens rotasjonshastighet, som betydelig overstiger hastigheten magnetisk fluks. I dette tilfellet må rotoren rotere i strengt samsvar med de deklarerte tekniske egenskapene.

Betydning mekanisk kraft rotoraksel lavere enn elektromagnetisk kraft. Forskjellen er mengden tap som oppstår i viklingen. Mekaniske tap inkluderer friksjon i lagre og børster, samt effekten av luftbarrierer på roterende deler.

Asynkrone elektriske motorer er preget av tilstedeværelsen av ytterligere tap på grunn av tilstedeværelsen av tenner i statoren og rotoren. I tillegg kan det forekomme virvelstrømmer i individuelle motorkomponenter. Alle disse faktorene til sammen reduserer effektiviteten med ca. 0,5 % av enhetens merkeeffekt.

Ved beregning av mulige tap brukes også motoreffektivitetsformelen, som lar en beregne reduksjonen i denne parameteren. Først av alt tas de totale krafttapene, som er direkte relatert til motorbelastningen, i betraktning. Når belastningen øker, øker tapene proporsjonalt og effektiviteten reduseres.

Designene til asynkrone elektriske motorer tar hensyn til alle mulige tap i nærvær av maksimale belastninger. Derfor er effektivitetsområdet til disse enhetene ganske bredt og varierer fra 80 til 90%. I motorer med høy effekt kan dette tallet nå 90-96%.

Moderne realiteter krever utstrakt bruk av varmemotorer. Tallrike forsøk på å erstatte dem med elektriske motorer har så langt mislyktes. Problemer knyttet til akkumulering av elektrisitet i autonome systemer er vanskelig å løse.

Problemene med produksjonsteknologi for elektriske batterier, tatt i betraktning deres langsiktige bruk, er fortsatt relevante. Hastighetsegenskapene til elektriske kjøretøy er langt fra de til biler med forbrenningsmotorer.

De første trinnene for å lage hybridmotorer kan redusere skadelige utslipp i megabyer betydelig, og løse miljøproblemer.

Litt historie

Muligheten for å omdanne dampenergi til bevegelsesenergi var kjent i antikken. 130 f.Kr.: Filosofen Heron av Alexandria presenterte et dampleketøy - aeolipile - for publikum. Kulen fylt med damp begynte å rotere under påvirkning av strålene som strømmet ut fra den. Denne prototypen av moderne dampturbiner ble ikke brukt på den tiden.

I mange år og århundrer ble filosofens utvikling ansett som bare et morsomt leketøy. I 1629 skapte italieneren D. Branchi en aktiv turbin. Dampen drev en skive utstyrt med blader.

Fra det øyeblikket begynte den raske utviklingen av dampmaskiner.

Varmemotor

Konverteringen av drivstoff til energien til bevegelse av maskindeler og mekanismer brukes i varmemotorer.

Hoveddelene av maskinene: varmeapparat (system for å hente energi fra utsiden), arbeidsvæske (utfører en nyttig handling), kjøleskap.

Varmeren er utformet for å sikre at arbeidsvæsken samler seg tilstrekkelig indre energiå gjøre nyttig arbeid. Kjøleskapet fjerner overflødig energi.

Hovedkarakteristikken til effektivitet kalles effektiviteten til varmemotorer. Denne verdien viser hvor mye av energien som brukes på oppvarming som brukes på å gjøre nyttig arbeid. Jo høyere effektivitet, desto mer lønnsom er driften av maskinen, men denne verdien kan ikke overstige 100%.

Effektivitetsberegning

La varmeren få fra utsiden energi lik Q 1 . Arbeidsvæsken utførte arbeid A, mens energien som ble gitt til kjøleskapet utgjorde Q 2.

Basert på definisjonen beregner vi effektivitetsverdien:

η= A/Q 1 . La oss ta i betraktning at A = Q 1 - Q 2.

Derfor lar effektiviteten til varmemotoren, hvis formel er η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, oss trekke følgende konklusjoner:

Effektiviteten kan ikke overstige 1 (eller 100 %);
for å maksimere denne verdien, er det nødvendig enten å øke energien mottatt fra varmeren eller å redusere energien som gis til kjøleskapet;
øke varmeenergien oppnås ved å endre kvaliteten på drivstoffet;
redusere energien som gis til kjøleskapet lar deg oppnå designfunksjoner motorer.

Ideell varmemotor

Er det mulig å lage en motor hvis effektivitet vil være maksimal (ideelt lik 100%)? Den franske teoretiske fysikeren og talentfulle ingeniøren Sadi Carnot prøvde å finne svaret på dette spørsmålet. I 1824 ble hans teoretiske beregninger om prosesser som forekommer i gasser offentliggjort.

Hovedideen som ligger i den ideelle maskinen kan betraktes som implementering av reversible prosesser med ideell gass. Vi starter med å utvide gassen isotermisk ved temperatur T 1 . Mengden varme som kreves for dette er Q 1. Etterpå ekspanderer gassen uten varmeveksling Etter å ha nådd temperaturen T 2, komprimeres gassen isotermisk, og overfører energi Q 2 til kjøleskapet. Gassen går tilbake til sin opprinnelige tilstand adiabatisk.

Ideell effektivitet varmemotor Når den er nøyaktig beregnet, er Carnot lik forholdet mellom temperaturforskjellen mellom varme- og kjøleenhetene og temperaturen på varmeren. Det ser slik ut: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Den mulige effektiviteten til en varmemotor, hvis formel er: η = 1 - T 2 / T 1, avhenger bare av temperaturene til varmeren og kjøleren og kan ikke være mer enn 100%.

Dessuten lar dette forholdet oss bevise at effektiviteten til varmemotorer kan være lik enhet bare når kjøleskapet når temperaturer. Som kjent er denne verdien uoppnåelig.

Carnots teoretiske beregninger gjør det mulig å bestemme den maksimale effektiviteten til en varmemotor av ethvert design.

Teoremet bevist av Carnot er som følger. Under ingen omstendigheter kan en vilkårlig varmemotor ha en effektivitet som er større enn den samme virkningsgraden til en ideell varmemotor.

Eksempel på problemløsning

Eksempel 1. Hva er effektiviteten til en ideell varmemotor hvis varmeapparatets temperatur er 800 o C og kjøleskapstemperaturen er 500 o C lavere?

T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, η - ?

Per definisjon: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Vi får ikke temperaturen på kjøleskapet, men ∆T= (T 1 - T 2), derav:

η= ∆T / T 1 = 500 K/1073 K = 0,46.

Svar: Effektivitet = 46 %.

Eksempel 2. Bestem effektiviteten til en ideell varmemotor hvis det utføres et nyttig arbeid på 650 J på grunn av den ervervede en kilojoule varmemotoren. Hva er temperaturen på varmemotoren hvis kjøletemperaturen er 400 K?

Q 1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T 2 = 400 K, η - ?, T 1 = ?

I dette problemet vi snakker om om en termisk installasjon, hvis effektivitet kan beregnes ved hjelp av formelen:

For å bestemme varmeapparatets temperatur bruker vi formelen for effektiviteten til en ideell varmemotor:

η = (T 1 - T 2)/ T 1 = 1 - T 2 / T 1.

Etter å ha utført matematiske transformasjoner får vi:

Ti = T2/(1- n).

T1 = T2/(1-A/Q1).

La oss regne ut:

η= 650 J/1000 J = 0,65.

T 1 = 400 K / (1 - 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.

Svar: η= 65 %, T 1 = 1142,8 K.

Reelle forhold

En ideell varmemotor er designet med ideelle prosesser i tankene. Arbeid utføres bare i isotermiske prosesser, verdien bestemmes som arealet, begrenset av tidsplanen Carnot syklus.

I virkeligheten er det umulig å skape betingelser for at prosessen med å endre tilstanden til en gass kan skje uten medfølgende temperaturendringer. Det er ingen materialer som vil utelukke varmeveksling med omkringliggende gjenstander. Den adiabatiske prosessen blir umulig å gjennomføre. Ved varmeveksling må gasstemperaturen nødvendigvis endres.

Effektivitet av varmemotorer skapt i reelle forhold, skiller seg betydelig fra effektiviteten til ideelle motorer. Merk at prosessene i ekte motorer skjer så raskt at variasjonen i den interne termiske energien til arbeidsstoffet i ferd med å endre volumet ikke kan kompenseres av tilstrømningen av varme fra varmeren og overføring til kjøleskapet.

Andre varmemotorer

Ekte motorer opererer på forskjellige sykluser:

Otto-syklus: en prosess med konstant volum endres adiabatisk, og skaper en lukket syklus;
Diesel syklus: isobar, adiabatisk, isokore, adiabatisk;
prosessen som skjer ved konstant trykk erstattes av en adiabatisk, og lukker syklusen.

Lag likevektsprosesser i ekte motorer (for å bringe dem nærmere ideelle) under forhold moderne teknologi virker ikke mulig. Effektiviteten til varmemotorer er mye lavere, selv med tanke på det samme temperaturforhold, som i en ideell termisk installasjon.

Men rollen til effektivitetsberegningsformelen bør ikke reduseres, siden det er nettopp dette som blir utgangspunktet i prosessen med å arbeide for å øke effektiviteten til ekte motorer.

Måter å endre effektivitet på

Når du sammenligner ideelle og ekte varmemotorer, er det verdt å merke seg at temperaturen på kjøleskapet til sistnevnte ikke kan være noen. Vanligvis regnes atmosfæren som et kjøleskap. Temperaturen i atmosfæren kan bare aksepteres i omtrentlige beregninger. Erfaring viser at temperaturen på kjølevæsken er lik temperaturen på eksosgassene i motorene, slik tilfellet er i forbrenningsmotorer (forkortet ICE).

ICE er den vanligste varmemotoren i vår verden. Effektiviteten til varmemotoren i dette tilfellet avhenger av temperaturen som skapes av det brennende drivstoffet. En betydelig forskjell mellom forbrenningsmotorer og dampmotorer er sammenslåingen av funksjonene til varmeren og arbeidsvæsken til enheten i luft-drivstoffblandingen. Når blandingen brenner, skaper den trykk på de bevegelige delene av motoren.

En økning i temperaturen til arbeidsgassene oppnås, noe som endrer drivstoffets egenskaper betydelig. Dette kan dessverre ikke gjøres på ubestemt tid. Ethvert materiale som forbrenningskammeret til en motor er laget av, har sitt eget smeltepunkt. Varmemotstanden til slike materialer er hovedkarakteristikken til motoren, samt evnen til å påvirke effektiviteten betydelig.

Motoreffektivitetsverdier

Hvis vi vurderer temperaturen på arbeidsdampen ved hvis innløp er 800 K, og eksosgassen - 300 K, er effektiviteten til denne maskinen 62%. I virkeligheten overstiger ikke denne verdien 40%. Denne reduksjonen oppstår på grunn av varmetap ved oppvarming av turbinhuset.

Den høyeste verdien av intern forbrenning overstiger ikke 44 %. Å øke denne verdien er et spørsmål om nær fremtid. Å endre egenskapene til materialer og drivstoff er et problem som menneskehetens beste hoder jobber med.

Ikke en eneste utført handling skjer uten tap - de eksisterer alltid. Resultatet som oppnås er alltid mindre enn innsatsen som må brukes for å oppnå det. Ytelseskoeffisienten (effektivitet) angir hvor store tapene er ved utførelse av arbeid.

Hva skjuler seg bak denne forkortelsen? I hovedsak er dette effektivitetskoeffisienten til mekanismen eller indikatoren rasjonell bruk energi. Effektivitetsverdien har ingen måleenheter den er uttrykt i prosent. Denne koeffisienten bestemmes som forholdet mellom det nyttige arbeidet til enheten og arbeidet som er brukt på driften. Å beregne Effektivitetsformel Regnestykket vil se slik ut:

Effektivitet =100* (nyttig arbeid utført/brukt arbeid)

Ulike enheter bruker for å beregne dette forholdet. forskjellige betydninger. For elektriske motorer vil effektiviteten se ut som forholdet mellom nyttig arbeid utført og elektrisk energi mottatt fra nettverket. For vil bli definert som forholdet mellom det utførte nyttearbeidet og mengden varme som brukes.

Til bestemmelse av effektivitet Det er nødvendig at alle er forskjellige og arbeidet kommer til uttrykk i de samme enhetene. Det vil da være mulig å sammenligne eventuelle objekter, som strømgeneratorer og biologiske objekter, med tanke på effektivitet.

Som allerede nevnt, på grunn av uunngåelige tap under driften av mekanismer, er effektivitetsfaktoren alltid mindre enn 1. Dermed når effektiviteten til termiske stasjoner 90%, effektiviteten til forbrenningsmotorer er mindre enn 30%, og effektiviteten til en elektrisk transformator er 98%. Begrepet effektivitet kan brukes både på mekanismen som helhet og på dens individuelle komponenter. På helhetsvurdering effektiviteten til mekanismen som helhet (dens effektivitet) tas som produktet av effektiviteten til individet komponenter denne enheten.

Problem effektiv bruk drivstoff dukket ikke opp i dag. Med den kontinuerlige økningen i kostnadene for energiressurser, blir spørsmålet om å øke effektiviteten til mekanismer fra et rent teoretisk til et praktisk problem. Hvis effektiviteten til en vanlig bil ikke overstiger 30 %, så kaster vi rett og slett 70 % av pengene våre brukt på å fylle drivstoff på bilen.

Betraktning av effektiviteten til forbrenningsmotoren (ICE) viser at tap oppstår i alle stadier av driften. Dermed forbrennes bare 75 % av det innkommende drivstoffet i motorsylindrene, og 25 % slippes ut i atmosfæren. Av alt det brente drivstoffet brukes bare 30-35% av den frigjorte varmen til å utføre nyttig arbeid; resten av varmen går enten tapt i eksosgassene eller forblir i bilens kjølesystem. Av den mottatte kraften brukes ca. 80 % til nyttig arbeid; hjelpemekanismer bil.

Selv på dette enkelt eksempel analyse av effektiviteten til mekanismen lar oss bestemme retningene som arbeidet skal utføres for å redusere tap. Et av de prioriterte områdene er således å sikre fullstendig forbrenning av drivstoff. Dette oppnås ved ytterligere forstøvning av drivstoff og økt trykk, og det er grunnen til at motorer med direkte innsprøytning og turbolading blir så populære. Varmen som fjernes fra motoren brukes til å varme drivstoffet for bedre fordampning, og mekaniske tap reduseres ved bruk av moderne kvaliteter

Her har vi vurdert et slikt konsept, som beskrevet, hva det er og hva det påvirker. Ved å bruke eksemplet med en forbrenningsmotor vurderes effektiviteten av dens drift, og retninger og måter å øke egenskapene til denne enheten, og følgelig effektivitet, bestemmes.