Կազմում, Միջնակարգ կրթություն եւ դպրոցները
Արդյունավետությունը ջերմային շարժիչների. Արդյունավետությունը մի ջերմաշարժիչ - Formula
Ժամանակակից պահանջում Heat շարժիչների լայն գործողությունը: Բազմաթիվ փորձեր փոխարինել նրանց Էլեկտրաշարժիչների, իսկ ենթարկվում ձախողումը. Այդ խնդիրների հետ կապված կուտակման իշխանության ինքնավար համակարգերի, լուծվում են մեծ դժվարությամբ:
Դեռեւս համապատասխան խնդիրները արտադրող էներգիայի մարտկոցի տեխնոլոգիաների հիման վրա իրենց երկարաժամկետ օգտագործման համար. Speed բնութագրերը էլեկտրական մեքենաների հեռու են նրանք, ովքեր մեքենաների, ներքին այրման շարժիչների համար.
Առաջին քայլերը ստեղծման հիբրիդային շարժիչների կարող է զգալիորեն նվազեցնել թունավոր արտանետումները մետրոպոլիայի տարածքում, բնապահպանական խնդիրների լուծմանը:
Մի քիչ պատմություն
Հնարավորությունը վերափոխման էներգիայի գոլորշու մեջ կինետիկ էներգիայի արդեն հայտնի է հնագույն ժամանակներից: 130 BC: Փիլիսոփա Geron Aleksandriysky ներկայացրել է հանդիսատեսին Գոլորշի խաղալիք - eolipil. Ոլորտը լցված գոլորշու, մտաւ ռոտացիայի ազդեցության տակ բխող իր jets. Այս նախատիպն է ժամանակակից Գոլորշի Գազատուրբինային պահին դիմումը չի գտնվել:
Երկար տարիներ, եւ դարի փիլիսոփա զարգացման համարվում էր ընդամենը մի զվարճալի խաղալիք. 1629-ին իտալական Դ Branca Տեղադրված է պրոակտիվ տուրբինի: Զույգերի սահմանել շարժման սկավառակը տրամադրվել շեղբեր.
Այդ պահին սկսեց արագ զարգացումը գոլորշու շարժիչներ:
ջերմաշարժիչ
Վերափոխումը ներքին էներգիայի վառելիքի մեջ էներգիայի շարժման մեքենաների մասեր եւ մեխանիզմների օգտագործվող ջերմային շարժիչների.
Հիմնական մասեր մեքենաների `ա վառարան (համակարգը էներգիա ստանալու դրսից), որ աշխատանքային մարմինը (կատարում է բարերար ազդեցություն), սառնարան:
Վառարան նախատեսված է աշխատանքային հեղուկ է կուտակել բավարար պաշարների ներքին էներգիայի օգտակար աշխատանքի: Սառնարան տանում հեռու ավելցուկային էներգիան:
Հիմնական բնորոշ արդյունավետության կոչվում արդյունավետությունը ջերմային շարժիչների. Այս քանակն ցույց է տալիս, թե ինչ մասն էներգիայի ծախսված է ջեռուցման որ ծախսվել է կատարել օգտակար աշխատանք: Որքան բարձր է արդյունավետության, որ ձեռնտու շահագործումը մեքենայի, բայց այդ արժեքը չի կարող գերազանցել 100%:
Հաշվարկը արդյունավետության
Թող վառարան Առանձին ձեռք բերված էներգիան հավասար է Q 1: Գործիքներ մարմինը պարտավորվել է աշխատել մի, իսկ էներգետիկ տրված սառնարան էր Q 2:
Հիման վրա որոշման, մենք հաշվարկել արդյունավետությունը արժեքը:
η = A / Q 1: Մենք ենթադրում ենք, որ A = Q 1 - Q 2.
Հետեւաբար արդյունավետությունը ջերմաշարժիչ, բանաձեւը, որը տրվում է Ուրանի արտաքին = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, թույլ է տալիս հետեւյալ եզրակացությունները.
- Արդյունավետությունը չի կարող գերազանցել է 1 (կամ 100%).
- Ինչպես առավելագույնի հասցնել այս քանակի պետք է բարձրացնել ո'չ էներգետիկայի ձեռք բերված մի վառարան, կամ նվազման էներգիայի տվյալ սառնարանային.
- աճող վառարան իշխանությունը հասնել փոփոխություն վառելիքի որակի.
- նվազեցնել էներգիայի, տալիս է սառնարան, թույլ են տալիս հասնել նախագծային առանձնահատկությունները շարժիչների.
Իդեալական ջերմաշարժիչ
Ստեղծումն է այնպիսի շարժիչի հնարավոր է, որ արդյունավետությունը որը կլինի առավելագույն (է իդեալական հավասար է 100%): Գտնել այս հարցի պատասխանը փորձել է Ֆրանսիայի ֆիզիկոս, տաղանդավոր ինժեներ: Սադի Carnot: 1824 տեսական հաշվարկներ մոտ տեղի ունեցող գործընթացների մեջ գազերի ազատ են արձակվել:
Հիմնական գաղափարը առարկայացվում իդեալական մեքենայի, կարող է համարել վարելու շրջելի գործընթացների հետ իդեալական գազի. Սկսած ընդլայնմանը է գազի isothermally ջերմաստիճանի T 1: Գումարը ջերմության պահանջվող այդ նպատակի համար, - Q 1. գազի առանց ընդլայնման շոգին (որը ադիաբատ գործընթացը): Հասնելուց հետո ջերմաստիճանը T 2, գազի սեղմվել isothermally անցնելով սառնարան էներգետիկ Q 2: գազի վերադարձը իր սկզբնական վիճակում կատարվում adiabatically.
Արդյունավետությունը իդեալական Carnot ջերմաշարժիչ հետ ճշգրիտ հաշվարկման հարաբերակցությունը ջերմաստիճանի տարբերության ջեռուցման եւ հովացման սարքի մի ջերմաստիճանի, որն ունի վառարան: Այն կարծես սա: η = (T 1 - T 2) / T 1:
Հնարավոր ջերմային արդյունավետությունը մեքենայի, որը բանաձեւ ունի ձեւ: η = 1 - T 2 / T 1, կախված է միայն արժեքի վառարան եւ cooler ջերմաստիճանը եւ չի կարող լինել ավելի մեծ, քան 100%:
Ընդ որում, այս հարաբերությունները թույլ է տալիս մեկը, որպեսզի ապացուցի, որ արդյունավետությունը ջերմային շարժիչների կարող է հավասար լինել միասնության միայն այն ժամանակ, երբ սառնարան բացարձակ զրո ջերմաստիճանում: Ինչպես հայտնի է, այս արժեքը unattainable.
Տեսական հաշվարկները Carnot թույլ են տալիս որոշելու առավելագույն արդյունավետությունը ջերմաշարժիչ ցանկացած դիզայնի վրա.
Ապացուցված Carnot թեորեմը հետեւյալն է. Կամայական ջերմաշարժիչ ոչ մի հանգամանքներում ունակ է ունենալ արդյունավետությունը բարձր է, քան նույն արժեքների վրա իդեալական ջերմաշարժիչ արդյունավետության մասին.
Մի օրինակ խնդրի լուծման
ՕՐԻՆԱԿ 1. Ինչ արդյունավետությունը իդեալական ջերմաշարժիչ, երբ վառարան ջերմաստիճանը 800 C եւ ջերմաստիճանի սառնարան 500 C ստորեւ.
T 1 = 800 ° C = 1073 K, ΔT = 500 ° C = 500 K, η -?
լուծում:
Ըստ սահմանման: η = (T 1 - T 2) / T 1:
Մենք չէինք տվել ջերմաստիճանը սառնարան, բայց ΔT = (T 1 - T 2), հետեւաբար,
η = ΔT / T 1 = 500 K / 1073K = 0.46:
Պատասխան: արդյունավետությունը = 46%:
Օրինակ, 2. Որոշել արդյունավետությունը իդեալական ջերմաշարժիչ, եթե պայմանավորված է էներգիայի ձեռք բերել մեկ Կիլոջոուլների վառարան իրականացվում օգտակար աշխատանքի 650 J. Ինչ է ջերմաստիճանի վառարան է ջերմաշարժիչ եթե coolant ջերմաստիճանի - 400 K:
Q 1 = 1 կՋ = 1000 J A = 650 J, T = 2 400 K, η - ?, Տ 1 =?
լուծում:
Այս խնդիրը, դա ջերմային տեղադրում, արդյունավետությունը, որը կարող է հաշվարկվել է հետեւյալ բանաձեւով.
η = A / Q 1:
Է որոշելու ջերմաստիճանը Մարտկոցային օգտագործելով բանաձեւերը արդյունավետությունը իդեալական ջերմաշարժիչ:
η = (T 1 - T 2) / T 1 = 1 - T 2 / T 1:
Կատարողական մաթեմատիկական վերափոխումները, մենք ձեռք:
T 1 = T 2 / (1- η):
T 1 = T 2 / (1- A / Q 1):
Մենք հաշվարկել:
η = 650 J / 1000 J = 0,65:
T = 400 K 1 / (1- 650 J / 1000 J) = 1142.8 Կ.
Պատասխան: η = 65%, T 1 = 1142.8 Կ.
փաստացի պայմանները
Իդեալական ջերմաշարժիչ նախատեսված է իդեալական գործընթացների: Աշխատանքը կատարվում է միայն isothermal գործընթացներում, այն սահմանվում է որպես տարածքի bounded կողմից գրաֆիկի է Carnot ցիկլի.
Ի դեպ, պետք է ստեղծել պայմաններ, որ հոսքի գազի կարգավիճակի փոփոխությունների գործընթացում, առանց ուղեկցող փոփոխությունները ջերմաստիճանի չի կարող լինել: Նման նյութեր, որոնք բացառեն ջերմային փոխանակում հետ շրջապատող օբյեկտների. Ադիաբատ գործընթացը դառնում է անհնար է իրականացնել: Այն դեպքում, ջերմային փոխանակման գազի ջերմաստիճանի պետք է անպայման փոխվի:
Արդյունավետությունը ջերմային մեքենաների ստեղծվել է իրական պայմաններում էապես տարբերվում է իդեալական արդյունավետության շարժիչների. Նշենք, որ այդ հոսքն գործընթացների իրական շարժիչների տեղի է ունենում այնքան արագ, որ տատանումների ներքին ջերմային էներգիայի աշխատելու նյութ գործընթացում փոխում է իր ծավալը չի կարող հատուցվել ներհոսքը ջերմային քանակի վառարան եւ cooler վերադարձի:
Այլ ջերմային շարժիչներ
Անշարժ շարժիչներ գործում է տարբեր փուլերից:
- Otto ցիկլը հաստատուն ծավալը գործընթաց ադիաբատ փոփոխության, ստեղծելով փակ հանգույց.
- Դիզելային isobar, ադիաբատ, isochore, ադիաբատ.
- գազի տուրբին: գործընթացն տեղի է մշտական ճնշման, ադիաբատ փոխարինեց փակում հանգույց.
Ստեղծել հավասարակշռության գործընթացները իրական շարժիչների (բերել նրանց մոտ է իդեալի) եւ ժամանակակից տեխնոլոգիաների հնարավոր չէ: Արդյունավետությունը ջերմության շարժիչների զգալիորեն ավելի ցածր է, նույնիսկ նույն ջերմաստիճանի պայմաններում, ինչպիսին է իդեալական ջերմային ընդլայնված.
Բայց դա չէ, անհրաժեշտ է նվազեցնել դերը հաշվարկման բանաձեւը արդյունավետությունը է Carnot ցիկլի, քանի որ դա, այն դառնում է մի տեղեկանք կետ գործընթացում է բարելավել արդյունավետությունը իրական շարժիչների.
Եղանակներ փոխելու արդյունավետության
Համեմատելու միջոցով իդեալական եւ փաստացի ջերմային շարժիչների, հարկ է նշել, որ վերջին ջերմաստիճանը սառնարան չի կարող լինել կամայական: Սովորաբար սառնարան հավատում են մթնոլորտը: Վերցնել ջերմաստիճանը մթնոլորտի կարող է միայն մոտավոր հաշվարկներով: Փորձը ցույց է տալիս, որ այդ սառեցնող ջերմաստիճանը սպառել գազի շարժիչների, ինչպես դա տեղի է ունենում ներքին այրման շարժիչների (կրճատ, ինչպես DVS):
DIC - առավել տարածված է մեր աշխարհում ջերմաշարժիչ: Արդյունավետությունը ջերմաշարժիչ այս դեպքում կախված է ջերմաստիճանից կողմից ստեղծված վառելիքի այրումից: Էական տարբերությունն Dic գոլորշու շարժիչներ միաձուլում վառարան գործառույթները եւ գործող սարքը մարմինը ի օդային վառելիքի խառնուրդի. Այրվում խառնուրդ ստեղծում ճնշում գործադրել շարժվող մասերի շարժիչը:
Բարձրացնելով աշխատանքային գազի ջերմաստիճանը հասել, էապես փոխելով հատկությունների վառելիքի. Ցավոք սրտի, դա անհնար է անել առանց սահմանաչափի. Ցանկացած նյութ կառուցման շարժիչի այրման խցի ունի իր հալեցման կետը. Ջերմային դիմադրության նման նյութերի հիմնական բնորոշ է շարժիչը, ինչպես նաեւ էապես ազդել արդյունավետությունը:
Արժեքները շարժիչը արդյունավետությունը
Եթե հաշվի առնենք, որ գոլորշու Գազատուրբինային, ջերմաստիճանը աշխատանքային գոլորշու խորշիկ, որը հավասար է 800 K, եւ արտանետման գազի 300 K, արդյունավետությունը մեքենայի հավասար է 62%: Իրականում, սակայն, այդ արժեքը չի գերազանցում 40%. Այս կրճատումը տեղի է ունենում շնորհիվ ջերմության կորստի ժամանակ ջեռուցման տուրբինների բնակարանի.
Ամենաբարձր արժեքը արդյունավետության ներքին այրման շարժիչների չի գերազանցում 44%. Աճող այս արժեքը - ի հարցին, մոտ ապագայում. Փոխելով հատկությունների նյութերի, վառելիքի, - սա մի խնդիր է, որի շուրջ աշխատում են մարդկության լավագույն ուղեղներին:
Similar articles
Trending Now