יעילות של מנוע חום. יעילות תרמית מנוע - הנוסחה לקביעת

העבודה של סוגים רבים של מכונות שמאפיין זה אינדיקטור חשוב של איך את היעילות של מנוע חום. מהנדסים בכל שנה מבקשים ליצור טכניקה מתקדמת יותר כי עם פחות דלק ייתן את התוצאות הטובות ביותר להשתמש בו.

מנגנון מנוע תרמית

לפני שאתה מבין מה הוא היעילות (היעילה), אתה צריך להבין איך המנגנון הזה עובד. בלי ידע של עקרונות הפעולה שלה לא יכול להבין את טבעו של אינדיקטור זה. מנוע חום הוא מכשיר שעושה את העבודה באמצעות השימוש באנרגיה פנימית. כל מנוע חום אשר ממיר אנרגיה תרמית להתרחבות מכאנית, תרמי של חומרים המשמשים בטמפרטורות גבוהות. המערכות במצב מוצק לא יכול רק לשנות את היקף החומר, אלא גם את הצורה של הגוף. הפעולה של מנוע כזה כפוף חוק תרמודינאמיקה.

עקרון הפעולה

כדי להבין איך מנוע חום, יש צורך לשקול את הבסיס של העיצוב שלה. להפעלת המכשיר דורש שני גופים: חם (חימום) וקר (מקרר, ילר). עיקרון הפעולה של מנועי חום (יעילות של מנועי חום) תלוי מסוגם. לעיתים הוא מתפקד מעבה אדי מעבה וכן דוד - כל סוג של שריפת דלק בכבשן. היעילות של מנוע חום האידיאלי הוא של הנוסחה הבאה:

יעילות = (Tnagrev -.. Tholod) / Tnagrev. x ב -100%.

במקרה זה, את יעילות המנוע האמיתית לא יכולה לחרוג הערך המתקבל בהתאם לנוסחא זו. כמו כן, נתון זה לא יעלה על הערכים הנ"ל. כדי לשפר את היעילות, לעתים קרובות יותר ולהגדיל ולהקטין את הטמפרטורה של טמפרטורת החימום של המקרר. שני תהליכים אלה יוגבלו התנאים בפועל של הציוד.

מנוע יעילות החום (נוסחה)

במבצע, המבצע מנוע חום מתרחשת, כפי אשר הגז מתחיל לאבד אנרגיה והוא מקורר לטמפרטורה מסוימת. זה האחרון הוא בדרך כלל כמה מעלות גבוהה יותר מאשר את האווירה שמסביב. טמפרטורה קרירה זה. מכשיר כזה מיוחד המיועד קירור עיבוי עוקב של קיטור הפליטה. איפה יש קבלים, לפעמים הטמפרטורה במקרר מתחת לטמפרטורת הסביבה.

הגוף מנוע חום על ידי חימום והרחבת אינו מסוגל לשלוח את כל האנרגיה הפנימי שלה כדי לעשות את העבודה. חלק מהחום יועבר במקרר יחד עם גזי פליטה או קיטור. חלק זה של החום של האנרגיה הפנימית בהכרח הולך לאיבוד. הנוזל עובד בעת השריפה של דלקים על ידי הדוד מקבל כמות מסוימת של חום Q _1. לכן היא מבצעת עוד עבודה א ', שבמהלכה מעביר חלק במקרר של חום: Q ₂ <ש _1.

יעילות מנוע המאפיינת את יעילות מרה ושידור אנרגיה. מדד זה נמדד בדרך כלל באחוזים. יעילות הנוסחה:

η * A / Qx100%, היכן ש - הגדילו אנרגיה, ו - יצירה שימושית.

בהתבסס על חוק שימור האנרגיה, אנו יכולים להסיק כי היעילות היא תמיד פחות אחדים. במילים אחרות, על עבודה טובה לעולם לא תהיה יותר מאשר לשלטון.

יעילות מנוע - היחס בין אנרגיה שימושית לעבודה דיווחה על ידי הדוד. זה ניתן לייצג נוסחה:

η = (Q ₁ -q ₂₎ / Q ₁ שבו Q ₁ - חום המתקבל מחמם ו- Q ₂ - לתת את המקרר.

מנוע חום עבודה

העבודה נעשית על ידי מנוע חום, מחושב לפי הנוסחה:

A = | _H Q | - | Q _X |, כאשר A - עבודה, ש _H - כמות החום המתקבלת הדוד, ש _X - כמות החום ניתנה הנחה קרירה.

יעילות חום מנוע (נוסחה):

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

הוא היחס של העבודה שעושה את המנוע לכמות החום המיוצר. חלק מהאנרגיה התרמית הוא איבד במהלך ההעברה הזו.

מנוע קרנו

היעילות המרבית של מנוע תרמי הוא ציינה את המכשיר קרן. זאת בשל העובדה כי המערכת הזו תלויה רק על הטמפרטורה המוחלטת של הדוד (TH) ואת המצנן (Tx). יעילות מנוע חום הפועל על פי מחזור קרנו נקבע לפי הנוסחא הבאה:

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

חוקי תרמודינאמיקה כדי לחשב את היעילות המרבית המוותרת, וזה אפשרי. בפעם הראשונה דמות זו חשבה מדען ומהנדס צרפתי סאדי קרן. הוא המציא מנוע חום, המופעל על ידי גז אידאלי. היא עובדת במחזור של 2 איזותרמות ו 2 מקצים. איך זה עובד הוא די פשוט: אל הספינה עם תנור גז מסופקת איש קשר, כך זורמים עובר מרחיבת isothermally. במקרה זה הוא פועל ומשיג סכום מסוים של חום. אחרי בידוד כלי. למרות זאת, הגז ממשיך להתרחב, אך adiabatically (ללא החלפת חום עם הסביבה). בשלב זה, הטמפרטורה שלו יורדת לביצועים המקררים. בשלב זה הגז קשר עם מעבה, לפיה זה נותן כמות מסוימת של חום במהלך כיווץ איזומטרי. אחר כך לבודד את הכלי שוב. כאשר גז דחוס adiabatically למדינת הנפח המקורי.

מינים

כיום ישנם הרבה סוגים של מנועי חום הפועלים על עקרונות שונים ודלקים שונים. לכולם יש את יעילותם. אלה כוללים את הבאים:

• מנוע בעירה פנימי (בוכנה), זהו מנגנון שבו חלק שריפת האנרגיה הכימית דלק מומר לאנרגיה מכאנית. מכשירים כאלה עשויים להיות גז נוזלי. הבחנה 2 מנועי 4 פעימות. אולי יש להם מחזור העבודה של פעולה רציפה. באנלוגיה להכנת תערובות דלק כאלה הם מנועי מאייד (עם היווצרות תערובת חיצונית) וסולר (פנימי). לפי סוג של ממיר אנרגיה מחולקים בוכנה, סילון, טורבינות בשילוב. היעילות של מכונות כאלה אינו עולה על היעד של 0.5.

• מנוע סטירלינג - מכשיר שבו זורם עובר הוא במרחב מצומצם. זהו סוג של מנוע בעירה חיצוני. עיקרון הפעולה שלה מבוסס על גוף חימום תקופתי קירור / לתשואת האנרגיה עקב שינויים נפחו. זהו אחד מהמנועים היעילים ביותר.

• טורבינה (סיבובי) מנוע עם בעירת דלק חיצונית. צמחים כאלה הם תחנות כוח התרמיות הנפוצות ביותר.

• הטורבינה (רוטור), מנוע הבעירה הפנימי משמשת תחנות כוח התרמיות במצב שיא. לא כל כך הרבה כמו אחרים נפוצים.

• מנוע Turbinovintovoy בשל כמה ברגים יוצר דחף. שאר שהוא מקבל בשל גזי הפליטה. המבנה שלו הוא מנוע רוטרי (טורבינת גז), הפיר אשר נדחף מדחף.

סוגים אחרים של מנוע חום

• טילים, סילון וכן מנועי סילון, אשר מתקבלים דחף בשל ההשפעה של גזי פליטה.

• כונני מצב מוצק משמשים כדלק מוצק. במבצע, זה לא משנה את נפחו, וצורה. בעת הפעלת הציוד המשמש היא הבדל טמפרטורה קטן מאוד.

כפי שניתן להגביר את היעילות

אם הגדלת היעילות של מנועי חום אפשריים? התשובה יש לחפש התרמודינמיקה. זה בוחן את הטרנספורמציה ההדדית של סוגים שונים של אנרגיה. זה הוכח שאי אפשר להמיר את כל אנרגית התרמית זמינה חשמל, מכנים מ. נ לשם כך ותרגומן החום מתרחש ללא כל הגבלות. זה אפשרי בשל העובדה כי אופיו של אנרגיה תרמית המבוסס על התנועה המופרעת (כאוטית) של חלקיקים.

חזק את הגוף מחומם, כך יעבור מולקולות המרכיבות אותה מהר. תנועת חלקיקים יהפוך אפילו יותר יציב. יחד עם זאת, כולם יודעים כי על מנת שניתן בקלות להפוך לכאוס, וזה מאוד קשה לארגן.