اهمیت اصلی فرمول (5.12.2) به دست آمده توسط کارنو برای راندمان یک ماشین ایده آل این است که حداکثر بازده ممکن هر موتور حرارتی را تعیین می کند.

کارنو بر اساس قانون دوم ترمودینامیک* قضیه زیر را اثبات کرد: هر موتور حرارتی واقعی که با بخاری دما کار می کندتی 1 و دمای یخچالتی 2 ، نمی تواند بازدهی فراتر از راندمان یک موتور حرارتی ایده آل داشته باشد.

* کارنو در واقع قانون دوم ترمودینامیک را قبل از کلازیوس و کلوین ایجاد کرد، زمانی که قانون اول ترمودینامیک هنوز به طور دقیق تدوین نشده بود.

اجازه دهید ابتدا یک موتور حرارتی را در نظر بگیریم که در یک چرخه برگشت پذیر با گاز واقعی کار می کند. چرخه می تواند هر چیزی باشد، فقط مهم است که دمای بخاری و یخچال باشد تی 1 و تی 2 .

فرض کنید راندمان یک موتور حرارتی دیگر (که طبق چرخه کارنو کار نمی کند) η ’ > η . ماشین ها با یک بخاری مشترک و یک یخچال مشترک کار می کنند. اجازه دهید ماشین کارنو در یک چرخه معکوس (مانند یک ماشین تبرید) کار کند، و اجازه دهید ماشین دیگر در یک چرخه رو به جلو کار کند (شکل 5.18). موتور حرارتی طبق فرمول های (5.12.3) و (5.12.5) کار برابر با:

دستگاه تبرید همیشه می تواند به گونه ای طراحی شود که مقدار گرمای یخچال را بگیرد س 2 = ||

سپس طبق فرمول (5.12.7) روی آن کار می شود

(5.12.12)

از آنجایی که طبق شرط η" > η , که A" > A.بنابراین، یک موتور حرارتی می تواند یک ماشین تبرید را به حرکت درآورد و هنوز کار اضافی باقی خواهد ماند. این کار اضافی به دلیل گرمای گرفته شده از یک منبع انجام می شود. از این گذشته، هنگامی که دو دستگاه به طور همزمان کار می کنند، گرما به یخچال منتقل نمی شود. اما این با قانون دوم ترمودینامیک در تضاد است.

اگر فرض کنیم η > η ", سپس می توانید ماشین دیگری را در چرخه معکوس و ماشین کارنو را در چرخه رو به جلو بسازید. باز هم با قانون دوم ترمودینامیک به تناقض خواهیم رسید. در نتیجه، دو ماشین که در چرخه‌های برگشت‌پذیر کار می‌کنند، کارایی یکسانی دارند: η " = η .

اگر ماشین دوم در یک چرخه غیرقابل برگشت کار کند، موضوع متفاوت است. اگر فرض کنیم η " > η , سپس دوباره با قانون دوم ترمودینامیک به تناقض خواهیم رسید. با این حال، فرض t|"< г| не противоречит второму закону термодинамики, так как необратимая тепловая машина не может работать как холодильная машина. Следовательно, КПД любой тепловой машины η" ≤ η، یا

این نتیجه اصلی است:

(5.12.13)

کارایی موتورهای حرارتی واقعی

فرمول (5.12.13) حد نظری را برای حداکثر مقدار راندمان موتورهای حرارتی می دهد. این نشان می دهد که هر چه دمای بخاری بالاتر و دمای یخچال کمتر باشد، یک موتور حرارتی کارآمدتر است. فقط در دمای یخچال برابر با صفر مطلق η = 1 است.

اما دمای یخچال عملا نمی تواند خیلی کمتر از دمای محیط باشد. می توانید دمای بخاری را افزایش دهید. با این حال، هر ماده (جسم جامد) مقاومت حرارتی یا مقاومت حرارتی محدودی دارد. هنگامی که گرم می شود، به تدریج خاصیت ارتجاعی خود را از دست می دهد و در دمای به اندازه کافی بالا ذوب می شود.

در حال حاضر تلاش اصلی مهندسان در جهت افزایش راندمان موتورها از طریق کاهش اصطکاک قطعات آنها، تلفات سوخت ناشی از احتراق ناقص و غیره است. فرصت های واقعی برای افزایش راندمان در اینجا هنوز عالی است. بنابراین، برای یک توربین بخار، دمای اولیه و نهایی بخار تقریباً به شرح زیر است: تی 1 = 800 K و تی 2 = 300 K. در این دماها، حداکثر مقدار بازده برابر است:

مقدار بازده واقعی ناشی از انواع تلفات انرژی تقریباً 40٪ است. حداکثر بازده - حدود 44٪ - توسط موتورهای احتراق داخلی به دست می آید.

راندمان هر موتور حرارتی نمی تواند از حداکثر مقدار ممکن تجاوز کند
, جایی که تی 1 - دمای مطلق بخاری و T 2 - دمای مطلق یخچال

افزایش راندمان موتورهای حرارتی و نزدیک کردن آن به حداکثر ممکن- مهمترین چالش فنی

عملکرد بسیاری از انواع ماشین ها با شاخص مهمی مانند کارایی موتور حرارتی مشخص می شود. مهندسان هر ساله تلاش می کنند تا تجهیزات پیشرفته تری ایجاد کنند که با مصرف سوخت کمتر، حداکثر نتیجه را از استفاده از آن به همراه داشته باشد.

دستگاه موتور حرارتی

قبل از اینکه بفهمیم کارایی چیست، لازم است بدانیم این مکانیسم چگونه کار می کند. بدون دانستن اصول عمل آن، پی بردن به ماهیت این شاخص غیرممکن است. موتور حرارتی وسیله ای است که با استفاده از انرژی داخلی کار را انجام می دهد. هر موتور حرارتی که انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند از انبساط حرارتی مواد با افزایش دما استفاده می کند. در موتورهای حالت جامد نه تنها می توان حجم یک ماده را تغییر داد، بلکه شکل بدنه را نیز تغییر داد. عملکرد چنین موتوری تابع قوانین ترمودینامیک است.

اصل عملیات

برای درک نحوه عملکرد یک موتور حرارتی، باید اصول طراحی آن را در نظر گرفت. برای کارکرد دستگاه به دو بدنه گرم (بخاری) و سرد (یخچال، کولر) نیاز است. اصل عملکرد موتورهای حرارتی (بازده موتور حرارتی) به نوع آنها بستگی دارد. اغلب یخچال یک کندانسور بخار است و بخاری هر نوع سوختی است که در جعبه آتش می سوزد. کارایی یک موتور حرارتی ایده آل با فرمول زیر بدست می آید:

کارایی = (Theat - Cool) / Theat. × 100 درصد

در این حالت، بازده یک موتور واقعی هرگز نمی تواند از مقدار بدست آمده طبق این فرمول بیشتر شود. همچنین این رقم هرگز از مقدار فوق فراتر نخواهد رفت. برای افزایش راندمان، اغلب دمای بخاری افزایش و دمای یخچال کاهش می یابد. هر دوی این فرآیندها با شرایط عملیاتی واقعی تجهیزات محدود خواهند شد.

هنگامی که یک موتور حرارتی کار می کند، کار انجام می شود، زیرا گاز شروع به از دست دادن انرژی می کند و تا دمای خاصی خنک می شود. دومی معمولاً چندین درجه بالاتر از جو اطراف است. این دمای یخچال است. این دستگاه ویژه برای خنک کردن و متراکم شدن بعدی بخار خروجی طراحی شده است. در جاهایی که کندانسور وجود دارد، دمای یخچال گاهی کمتر از دمای محیط است.

در یک موتور حرارتی، وقتی بدن گرم می شود و منبسط می شود، نمی تواند تمام انرژی داخلی خود را برای انجام کار صرف کند. مقداری از گرما به همراه گازهای خروجی یا بخار به یخچال منتقل می شود. این بخش از انرژی درونی حرارتی به طور اجتناب ناپذیری از بین می رود. در طی احتراق سوخت، سیال کار مقدار مشخصی از گرمای Q 1 را از بخاری دریافت می کند. در همان زمان، همچنان کار A را انجام می دهد، که طی آن بخشی از انرژی حرارتی را به یخچال منتقل می کند: Q 2

راندمان کارایی موتور را در زمینه تبدیل و انتقال انرژی مشخص می کند. این شاخص اغلب به صورت درصد اندازه گیری می شود. فرمول کارایی:

η*A/Qx100% که در آن Q انرژی مصرف شده است، A کار مفید است.

بر اساس قانون پایستگی انرژی می توان نتیجه گرفت که راندمان همیشه کمتر از واحد خواهد بود. به عبارت دیگر، هرگز کار مفیدتر از انرژی صرف شده برای آن وجود نخواهد داشت.

راندمان موتور نسبت کار مفید به انرژی تامین شده توسط بخاری است. می توان آن را به شکل فرمول زیر نشان داد:

η = (Q 1 -Q 2) / Q 1 که در آن Q 1 گرمای دریافتی از بخاری است و Q 2 به یخچال داده می شود.

کارکرد موتور حرارتی

کار انجام شده توسط یک موتور حرارتی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

A = |Q H | - |Q X |، که در آن A کار است، Q H مقدار گرمای دریافتی از بخاری، Q X مقدار گرمای داده شده به کولر است.

|Q H | - |Q X |)/|Q H | = 1 - |Q X |/|Q H |

برابر است با نسبت کار انجام شده توسط موتور به مقدار گرمای دریافتی. بخشی از انرژی حرارتی در این انتقال از بین می رود.

موتور کارنو

حداکثر راندمان یک موتور حرارتی در دستگاه کارنو مشاهده می شود. این به این دلیل است که در این سیستم فقط به دمای مطلق بخاری (Tn) و کولر (Tx) بستگی دارد. راندمان یک موتور حرارتی که طبق چرخه کارنو کار می کند با فرمول زیر تعیین می شود:

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

قوانین ترمودینامیک محاسبه حداکثر بازده ممکن را ممکن می سازد. این شاخص اولین بار توسط دانشمند و مهندس فرانسوی سادی کارنو محاسبه شد. او یک موتور حرارتی اختراع کرد که با گاز ایده آل کار می کرد. در یک چرخه 2 ایزوترم و 2 آدیابات عمل می کند. اصل عملکرد آن بسیار ساده است: یک تماس بخاری به یک ظرف با گاز آورده می شود، در نتیجه سیال کار به صورت همدما منبسط می شود. در عین حال کار می کند و مقدار مشخصی گرما را دریافت می کند. سپس ظرف عایق حرارتی می شود. با وجود این، گاز همچنان به گسترش خود ادامه می دهد، اما به صورت آدیاباتیک (بدون تبادل حرارت با محیط). در این زمان دمای آن تا دمای یخچال کاهش می یابد. در این لحظه گاز با یخچال تماس پیدا می کند و در نتیجه در حین فشردگی ایزومتریک مقدار معینی گرما از خود خارج می کند. سپس ظرف دوباره عایق حرارتی می شود. در این حالت گاز به صورت آدیاباتیک به حجم و حالت اولیه خود فشرده می شود.

انواع

امروزه انواع زیادی از موتورهای حرارتی وجود دارند که بر اساس اصول مختلف و با سوخت های مختلف کار می کنند. همه آنها کارایی خاص خود را دارند. این موارد شامل موارد زیر است:

موتور احتراق داخلی (پیستون) که مکانیزمی است که در آن بخشی از انرژی شیمیایی سوخت سوختن به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. چنین وسایلی می توانند گاز و مایع باشند. موتورهای 2 زمانه و 4 زمانه وجود دارد. آنها می توانند یک چرخه کار مداوم داشته باشند. با توجه به روش تهیه مخلوط سوخت، چنین موتورهایی کاربراتوری (با تشکیل مخلوط خارجی) و دیزلی (با داخلی) هستند. بر اساس نوع مبدل انرژی به پیستونی، جت، توربین و ترکیبی تقسیم می شوند. راندمان چنین ماشین هایی از 0.5 تجاوز نمی کند.

موتور استرلینگ وسیله ای است که در آن سیال کار در فضایی محدود قرار می گیرد. این یک نوع موتور احتراق خارجی است. اصل عملکرد آن بر اساس سرد کردن/گرمایش دوره ای بدن با تولید انرژی به دلیل تغییر حجم آن است. این یکی از کارآمدترین موتورها است.

موتور توربین (دوار) با احتراق خارجی سوخت. چنین تاسیساتی اغلب در نیروگاه های حرارتی یافت می شود.

موتورهای احتراق داخلی توربین (دوار) در نیروگاه های حرارتی در حالت پیک استفاده می شوند. به اندازه دیگران گسترده نیست.

یک موتور توربین بخشی از نیروی رانش خود را از طریق پروانه خود ایجاد می کند. بقیه را از گازهای خروجی به دست می آورد. طراحی آن یک موتور دوار (توربین گاز) است که روی شفت آن یک پروانه نصب شده است.

انواع دیگر موتورهای حرارتی

موتورهای موشک، توربوجت و جت که نیروی رانش را از گازهای خروجی به دست می آورند.

موتورهای حالت جامد از ماده جامد به عنوان سوخت استفاده می کنند. در حین کار، حجم آن نیست که تغییر می کند، بلکه شکل آن است. هنگام کار با تجهیزات، از اختلاف دمای بسیار کم استفاده می شود.

چگونه می توانید کارایی را افزایش دهید

آیا افزایش راندمان موتور حرارتی امکان پذیر است؟ پاسخ را باید در ترمودینامیک جستجو کرد. او تحولات متقابل انواع مختلف انرژی را مطالعه می کند. ثابت شده است که تبدیل تمام انرژی حرارتی موجود به الکتریکی، مکانیکی و غیره غیرممکن است، اما تبدیل آنها به انرژی حرارتی بدون هیچ محدودیتی صورت می گیرد. این امر به دلیل این واقعیت امکان پذیر است که ماهیت انرژی حرارتی بر اساس حرکت نامنظم (آشوب) ذرات است.

هرچه بدن بیشتر گرم شود، مولکول های تشکیل دهنده آن سریعتر حرکت می کنند. حرکت ذرات حتی نامنظم تر خواهد شد. در کنار این، همه می دانند که نظم به راحتی می تواند به هرج و مرج تبدیل شود که سفارش دادن آن بسیار دشوار است.

ضریب کارایی (کارایی) اصطلاحی است که شاید بتوان آن را برای هر سیستم و دستگاهی به کار برد. حتی یک فرد دارای یک عامل کارایی است، اگرچه احتمالاً هنوز فرمول عینی برای یافتن آن وجود ندارد. در این مقاله به تفصیل توضیح خواهیم داد که بازده چیست و چگونه می توان آن را برای سیستم های مختلف محاسبه کرد.

تعریف کارایی

راندمان شاخصی است که کارایی یک سیستم را از نظر خروجی یا تبدیل انرژی مشخص می کند. بازده یک کمیت غیر قابل اندازه گیری است و به صورت یک مقدار عددی در محدوده 0 تا 1 یا به صورت درصد نمایش داده می شود.

فرمول کلی

کارایی با نماد Ƞ نشان داده می شود.

فرمول ریاضی کلی برای یافتن کارایی به صورت زیر نوشته شده است:

Ƞ=A/Q، که در آن A انرژی مفید/کار انجام شده توسط سیستم است و Q انرژی مصرف شده توسط این سیستم برای سازماندهی فرآیند به دست آوردن خروجی مفید است.

متأسفانه ضریب راندمان همیشه کمتر یا مساوی واحد است، زیرا طبق قانون بقای انرژی، نمی‌توانیم کاری بیشتر از انرژی مصرف شده بدست آوریم. علاوه بر این، راندمان، در واقع، بسیار به ندرت برابر با وحدت است، زیرا کار مفید همیشه با وجود تلفات همراه است، به عنوان مثال، برای گرم کردن مکانیسم.

راندمان موتور حرارتی

موتور حرارتی وسیله ای است که انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. در یک موتور حرارتی، کار با تفاوت بین مقدار گرمای دریافتی از بخاری و مقدار گرمای داده شده به کولر تعیین می شود و بنابراین راندمان با فرمول تعیین می شود:

• Ƞ=Qн-Qх/Qн که Qn مقدار گرمای دریافتی از بخاری و Qх مقدار گرمای داده شده به کولر است.

اعتقاد بر این است که بالاترین راندمان توسط موتورهایی که در چرخه کارنو کار می کنند ارائه می شود. در این مورد، کارایی با فرمول تعیین می شود:

• Ƞ=T1-T2/T1 که در آن T1 دمای چشمه آب گرم است، T2 دمای چشمه سرد است.

راندمان موتور الکتریکی

موتور الکتریکی وسیله ای است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند، بنابراین راندمان در این حالت نسبت بازده دستگاه در تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. فرمول برای یافتن بازده موتور الکتریکی به صورت زیر است:

• Ƞ=P2/P1، که در آن P1 توان الکتریکی عرضه شده است، P2 قدرت مکانیکی مفید تولید شده توسط موتور است.

توان الکتریکی به عنوان حاصلضرب جریان و ولتاژ سیستم (P=UI) و توان مکانیکی به عنوان نسبت کار در واحد زمان (P=A/t) یافت می‌شود.

راندمان ترانسفورماتور

ترانسفورماتور وسیله ای است که جریان متناوب یک ولتاژ را با حفظ فرکانس به جریان متناوب ولتاژ دیگر تبدیل می کند. علاوه بر این، ترانسفورماتورها همچنین می توانند جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کنند.

کارایی ترانسفورماتور با فرمول بدست می آید:

• Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n)، که در آن P0 تلفات بدون بار است، PL تلفات بار، P2 توان فعال عرضه شده به بار، n درجه نسبی است. از بار

کارایی یا عدم کارایی؟

شایان ذکر است که علاوه بر کارایی، تعدادی شاخص وجود دارد که کارایی فرآیندهای انرژی را مشخص می کند و گاهی اوقات می توان با توصیفاتی مانند - بازدهی در حد 130% مواجه شد، اما در این مورد باید درک کنیم که این اصطلاح کاملاً درست استفاده نمی شود و به احتمال زیاد نویسنده یا سازنده این مخفف را به معنای ویژگی کمی متفاوت می داند.

به عنوان مثال، پمپ های حرارتی با این واقعیت متمایز می شوند که می توانند گرمای بیشتری نسبت به مصرف خود آزاد کنند. بنابراین، یک دستگاه تبرید می تواند گرمای بیشتری را از جسمی که در حال خنک شدن است حذف کند، نسبت به انرژی که برای سازماندهی حذف صرف شده است. نشانگر راندمان دستگاه تبرید ضریب تبرید نامیده می شود که با حرف Ɛ مشخص می شود و با فرمول تعیین می شود: Ɛ=Qx/A، که در آن Qx گرمای حذف شده از انتهای سرد است، A کار صرف شده برای فرآیند حذف است. . اما گاهی اوقات ضریب تبرید را بازدهی دستگاه تبرید نیز می نامند.

همچنین جالب است که راندمان دیگ های بخار که با سوخت آلی کار می کنند معمولا بر اساس ارزش حرارتی کمتر محاسبه می شود و می تواند بیشتر از واحد باشد. با این حال، هنوز به طور سنتی به آن کارآمدی می گویند. می توان بازده دیگ را با ارزش حرارتی بالاتر تعیین کرد و سپس همیشه کمتر از یک خواهد بود، اما در این حالت مقایسه عملکرد دیگ ها با داده های سایر تاسیسات ناخوشایند خواهد بود.

چگونه فاکتور کارایی را پیدا کنیم. فرمول کارایی از طریق قدرت

چگونه کارایی را پیدا کنیم

کارایی نسبت کار قابل استفاده انجام شده توسط یک مکانیسم یا وسیله را به کار صرف شده نشان می دهد. اغلب، کار صرف شده مقدار انرژی است که یک دستگاه برای انجام کار مصرف می کند.

شما نیاز خواهید داشت

• - خودرو؛
• - دماسنج؛
• - ماشین حساب

دستورالعمل ها

2. هنگام محاسبه راندمان یک موتور حرارتی، کار مکانیکی انجام شده توسط مکانیزم را به عنوان کار مناسب در نظر بگیرید. برای کار صرف شده، تعداد گرمای آزاد شده توسط سوخت سوخته را که منبع انرژی موتور است، در نظر بگیرید.

3. مثال. میانگین نیروی کشش موتور خودرو 882 نیوتن است و در هر 100 کیلومتر مسافت 7 کیلوگرم بنزین مصرف می کند. راندمان موتور آن را تعیین کنید. ابتدا کار مناسب پیدا کنید. برابر است با حاصل ضرب نیروی F و فاصله S که جسم تحت تأثیر آن قرار می گیرد Аn=F?S. مقدار حرارتی که هنگام سوزاندن 7 کیلوگرم بنزین آزاد می شود را تعیین کنید، این مقدار کار صرف شده Az = Q = m خواهد بود، که در آن q گرمای ویژه احتراق سوخت است، برای بنزین برابر با 42 است؟ 10^6 J/kg و m جرم این سوخت است. راندمان موتور برابر با بازده=(F?S)/(q?m)?100%= (882?100000)/(42?10^6?7)?100%=30% خواهد بود.

4. به طور کلی، برای تعیین راندمان، هر موتور حرارتی (موتور احتراق داخلی، موتور بخار، توربین و غیره) که در آن کار توسط گاز انجام می شود، دارای شاخص بازدهی برابر با اختلاف حرارتی است که توسط بخاری Q1 و دریافت شده توسط یخچال Q2، اختلاف گرمای بخاری و یخچال را پیدا کنید و بر گرمای بازده بخاری = (Q1-Q2)/Q1 تقسیم کنید. در اینجا، کارایی در واحدهای فرعی از 0 تا 1 اندازه گیری می شود تا نتیجه را به درصد تبدیل کنید، آن را در 100 ضرب کنید.

5. برای به دست آوردن راندمان یک موتور حرارتی بی عیب و نقص (دستگاه کارنو)، نسبت اختلاف دمای هیتر T1 و یخچال T2 را به دمای راندمان بخاری = (T1-T2)/T1 بیابید. این حداکثر بازده مجاز برای نوع خاصی از موتور حرارتی با دمای معین بخاری و یخچال است.

6. برای یک موتور الکتریکی، کار صرف شده را به عنوان حاصلضرب توان و زمان لازم برای تکمیل آن پیدا کنید. فرض کنید اگر یک موتور الکتریکی جرثقیل با قدرت 3.2 کیلو وات باری به وزن 800 کیلوگرم را در 10 ثانیه به ارتفاع 3.6 متر بردارد، بازده آن برابر است با نسبت کار مناسب Аn=m?g?h. m جرم بار است، g?10 m /با؟ شتاب سقوط آزاد، h – ارتفاعی که بار به آن بالا رفته، و کار صرف شده Az=P?t، جایی که P – توان موتور، t – زمان کارکرد آن. فرمول تعیین بازده = Ap/Az?100%=(m?g?h)/(P?t)?100%=%=(800?10?3.6)/(3200?10)?100% =90%

شاخص عملکرد (بازده) نشانگر عملکرد هر سیستمی است، خواه موتور خودرو، ماشین یا مکانیزم دیگر باشد. این نشان می دهد که یک سیستم معین چقدر از انرژی دریافتی خود به طور موثر استفاده می کند. محاسبه بازده بسیار آسان است.

دستورالعمل ها

1. بیشتر اوقات، بازده از نسبت انرژی قابل استفاده سیستم به هر انرژی کل دریافتی در یک بازه زمانی معین محاسبه می شود. شایان ذکر است که بازده واحد اندازه گیری خاصی ندارد. با این حال، در برنامه درسی مدرسه این مقدار به صورت درصد اندازه گیری می شود. این شاخص بر اساس داده های فوق با استفاده از فرمول:؟ = (A/Q)*100%، کجا؟ ("این") بازده مورد نظر است، A عملکرد قابل استفاده سیستم، Q کل مصرف انرژی است، A و Q با ژول اندازه گیری می شوند.

2. روش فوق برای محاسبه راندمان انحصاری نیست، زیرا کار مناسب سیستم (A) با فرمول A = Po-Pi محاسبه می شود، که در آن Po انرژی تامین شده به سیستم از خارج است، Pi برابر است با اتلاف انرژی در حین کارکرد سیستم پس از گسترش صورت‌گر فرمول فوق، می‌توان آن را به شکل زیر نوشت: = ((Po-Pi)/Po)*100%.

3. برای اینکه محاسبه راندمان واضح تر و بصری تر باشد، می توانید به مثال 1 نگاه کنید: عملکرد مفید سیستم 75 ژول است، مقدار انرژی صرف شده برای عملکرد آن 100 ژول است، لازم است که کارایی این سیستم برای حل این مشکل از فرمول اول استفاده کنید:? = 75/100 = 0.75 یا 75% پاسخ: راندمان سیستم پیشنهادی 75% است.

4. مثال 2: انرژی تامین شده برای به کار انداختن موتور 100 ژول، اتلاف انرژی در حین کارکرد این موتور 25 ژول است، راندمان باید محاسبه شود. برای حل مشکل پیشنهادی از فرمول 2 برای محاسبه شاخص مورد نظر استفاده کنید:? = (100-25)/100 = 0.75 یا 75%. نتایج در هر دو مثال یکسان بود، در مورد دوم، داده‌های شمارنده با جزئیات بیشتری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

توجه کن! بسیاری از انواع موتورهای مدرن (مثلاً موتور موشک یا موتور توربو-هوا) دارای چندین مرحله عملکرد هستند و برای کل مرحله کارایی خاص خود را دارد که با استفاده از هر یک از فرمول های بالا محاسبه می شود. اما برای پیدا کردن یک نشانگر جهانی، باید تمام بازده های معروف را در تمام مراحل کار یک موتور معین ضرب کنید: = ?1*?2*?3*…*?.

توصیه های مفید: راندمان نمی تواند بیشتر از یک سیستم باشد، به ناچار تلفات انرژی رخ می دهد.

حمل و نقل مرتبط نوعی حمل و نقل است که شامل بارگیری وسیله نقلیه ای است که در حال حرکت در حالت بیکار است. موقعیت هایی که حمل و نقل مجبور به جابجایی بدون محموله می شود، معمولاً قبل و بعد از تکمیل سفارش حمل و نقل برنامه ریزی شده اتفاق می افتد. برای یک شرکت، احتمال پذیرش محموله اضافی حداقل به معنای کاهش زیان مالی است.

دستورالعمل ها

1. اثربخشی استفاده از حمل و نقل محموله مرتبط را در واقعیت برای شرکت خود ارزیابی کنید. نکته قابل توجهی که باید درک شود این واقعیت است که محموله مرتبط می تواند در زمانی حمل شود که حمل و نقل پس از تکمیل درخواست حمل و نقل اولیه (هسته) مجبور به حرکت خالی شود. اگر چنین موقعیت هایی به طور مرتب در فعالیت های شرکت شما رخ می دهد، جسورانه این روش را برای بهینه سازی حمل و نقل انتخاب کنید.

2. تخمین بزنید که وسیله نقلیه شما چه محموله ای را از نظر وزن و ابعاد می تواند حمل کند. عبور محموله می تواند از نظر اقتصادی سودمند باشد حتی اگر بخشی از فضای بار وسیله نقلیه شما خالی باشد.

3. در نظر بگیرید که از کدام نقاط مسیر اصلی می توانید محموله های عبوری را ببرید. برای همه راحت تر است اگر بتوانید چنین محموله ای را در نقطه پایانی مسیر برنامه ریزی شده دریافت کنید و آن را به محلی که شرکت حمل و نقل شما در آن قرار دارد حمل کنید. اما چنین وضعیتی ممکن است همیشه رخ ندهد. بنابراین، احتمال انحراف از مسیر را نیز در نظر بگیرید و البته عقلانیت اقتصادی چنین دگردیسی را محاسبه کنید.

4. بررسی کنید که آیا شرکتی که شما در حال انجام حمل و نقل محموله برنامه ریزی شده به آن هستید، نیاز به حمل و نقل برگشتی دارد یا خیر. در این مورد، توافق بر سر قیمت موضوع و اطمینان از امنیت همکاری متقابل سودمند بسیار آسان تر است.

5. چندین درگاه اینترنتی تخصصی که خدمات اطلاع رسانی در زمینه حمل و نقل کالا را ارائه می دهند را بیابید. طبق معمول، وب سایت های چنین شرکت هایی دارای بخش های مربوطه هستند که به شما امکان می دهد محموله های مرتبط را در طول مسیر خود پیدا کنید و درخواست مربوطه را ارسال کنید. در بیشتر موارد، استفاده از چنین احتمالی حداقل مستلزم ثبت نام در سایت است. اگر منبع اطلاعاتی دارای احتمالات داخلی برای بررسی تدارکاتی پیشنهادات متقابل باشد، عالی خواهد بود.

6. از حمل و نقل تلفیقی غافل نشوید هنگامی که محموله های کوچک از مشتریان مختلف در جهت انتخاب شده در یک نوع حمل و نقل حمل می شود. در این مورد، حمل و نقل باید مسیرهای شاتل را در جهت های انتخاب شده ایجاد کند.

توجه کن! تشخیص محموله عبوری مطلقاً دشوار نیست! وظیفه اصلی سرویس ما جستجوی دانلودهای مختلف است، کاری که کاربران می توانند نه تنها با حداکثر راحتی، بلکه به صورت رایگان انجام دهند. با کمک سیستم ما که عملکرد آن مبتنی بر استفاده از فناوری های نوین اطلاعاتی است، محموله ها به راحتی قابل شناسایی هستند.

توصیه مفید ظاهراً تصمیم به خرید یا اجاره یک کامیون بزرگ گرفته اید که با کمک آن قصد دارید با حمل و نقل کالا در سراسر روسیه، کشورهای مستقل مشترک المنافع و اروپا درآمد کسب کنید. فرقی نمی‌کند راننده استخدام کنید یا خودتان رانندگی کنید، به مشتریان نیاز خواهید داشت، یعنی محموله برای حمل و نقل. سپس قطعاً فکر می کنید یا قبلاً به این فکر کرده اید که کجا و چگونه بار برای کامیون خود پیدا کنید؟

برای یافتن نشانگر عملکرد مناسب هر موتور، باید کار مناسب را بر هزینه شده تقسیم کرد و در 100 درصد ضرب کرد. برای یک موتور حرارتی، این مقدار را با نسبت توان ضرب در مدت زمان کار به گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت پیدا کنید. از نظر تئوری، بازده یک موتور حرارتی با نسبت دمای یخچال و بخاری تعیین می شود. برای موتورهای الکتریکی، نسبت توان آن به توان جریان مصرفی را پیدا کنید.

شما نیاز خواهید داشت

• پاسپورت موتور احتراق داخلی (ICE)، دماسنج، تستر

دستورالعمل ها

1. تعیین بازده یک موتور احتراق داخلی قدرت آن را در مستندات فنی یک موتور معین بیابید. مخزن آن را با مقدار مشخصی سوخت پر کنید و موتور را روشن کنید تا مدتی در چرخه کامل کار کند و حداکثر قدرت ذکر شده در گذرنامه را ایجاد کند. با استفاده از کرونومتر، زمان کارکرد موتور را ثبت کنید و آن را بر حسب ثانیه بیان کنید. پس از مدتی موتور را خاموش کرده و سوخت باقیمانده را تخلیه کنید. با کم کردن حجم نهایی از حجم اولیه سوخت ریخته شده، حجم سوخت مصرفی را بیابید. با استفاده از جدول، چگالی آن را بیابید و در حجم ضرب کنید، جرم سوخت مصرفی m =؟ V- جرم را بر حسب کیلوگرم بیان کنید. بسته به نوع سوخت (بنزین یا گازوئیل)، گرمای ویژه احتراق آن را از جدول تعیین کنید. برای تعیین راندمان، حداکثر توان را در زمان کارکرد موتور و در 100٪ ضرب کنید و نتیجه را به صورت مرحله ای بر جرم و گرمای ویژه آن بازده احتراق = P t 100٪ / (q m) تقسیم کنید.

2. برای یک موتور حرارتی کامل، می توان از فرمول کارنو استفاده کرد. برای این کار دمای احتراق سوخت را دریابید و دمای یخچال (گازهای خروجی) را با دماسنج مخصوص اندازه گیری کنید. دمای اندازه گیری شده بر حسب درجه سانتیگراد را با افزودن عدد 273 به مقدار به مقیاس بی قید و شرط تبدیل کنید برای تعیین راندمان از عدد 1، نسبت دمای یخچال و بخاری (دمای احتراق سوخت) را کم کنید. -Tcol/Tnag) 100%. این گزینه برای محاسبه راندمان اصطکاک مکانیکی و تبادل حرارت با محیط خارجی را در نظر نمی گیرد.

3. تعیین بازده موتور الکتریکی با توجه به مستندات فنی، توان نامی موتور الکتریکی را بیابید. آن را به یک منبع جریان وصل کنید و حداکثر چرخه شفت را به دست آورید و با کمک یک تستر ولتاژ روی آن و جریان در مدار را اندازه گیری کنید. برای تعیین بازده، توان ذکر شده در مستندات را بر حاصلضرب جریان و ولتاژ تقسیم کنید، کل را در 100% بازده =P 100%/(I U) ضرب کنید.

ویدیو در مورد موضوع

توجه کن! در تمام محاسبات، راندمان باید کمتر از 100٪ باشد.

برای بررسی پویایی های عادی جمعیت، جامعه شناسان باید ضرایب کلی را تعیین کنند. مهمترین آنها شاخص های باروری، مرگ و میر، ازدواج و درآمد طبیعی هستند. بر اساس آنها، می توان یک تصویر جمعیتی در یک مقطع زمانی معین ترسیم کرد.

دستورالعمل ها

1. لطفا توجه داشته باشید که شاخص کلی یک شاخص نسبی است. بنابراین، تعداد تولدها در یک دوره خاص، مثلاً در یک سال، با نرخ باروری عمومی متفاوت است. این به این دلیل است که هنگام یافتن آن، داده های کل جمعیت در نظر گرفته می شود. این امر امکان مقایسه نتایج تحقیقات فعلی را با نتایج سال های گذشته فراهم می کند.

2. دوره صورتحساب را تعیین کنید. به عنوان مثال، برای یافتن نرخ ازدواج، باید تعیین کنید که در چه دوره زمانی تعداد ازدواج ها به شما مربوط می شود. بنابراین، داده های شش ماه گذشته به طور قابل توجهی با اطلاعاتی که هنگام تعیین دوره زمانی پنج ساله دریافت خواهید کرد، متفاوت خواهد بود. در نظر بگیرید که دوره محاسبه هنگام محاسبه شاخص کلی بر حسب سال مشخص می شود.

3. کل جمعیت را تعیین کنید. با مراجعه به داده های سرشماری نفوس می توان داده های مشابهی به دست آورد. برای تعیین شاخص های کلی نرخ باروری، مرگ و میر، ازدواج و طلاق، باید حاصل ضرب کل جمعیت و دوره محاسبه را بیابید. عدد حاصل را در مخرج بنویسید.

4. به جای شمارنده، یک نشانگر بدون قید و شرط مربوط به نسبی مورد نظر قرار دهید. فرض کنید، اگر با وظیفه تعیین نرخ جهانی تولد روبرو هستید، در جای شمارنده باید عددی وجود داشته باشد که منعکس کننده تعداد کل فرزندان متولد شده در دوره مورد نظر شما باشد. اگر هدف شما تعیین ردیف مرگ و میر یا میزان ازدواج است، به‌ترتیب به‌جای شمارنده تعداد افرادی که در دوره محاسبه فوت کرده‌اند یا تعداد افرادی که ازدواج کرده‌اند قرار دهید.

5. عدد حاصل را در 1000 ضرب کنید. این نشانگر کلی مورد نظر شما خواهد بود. اگر با وظیفه پیدا کردن یک شاخص درآمد عمومی روبرو هستید، نرخ مرگ و میر را از نرخ تولد کم کنید.

ویدیو در مورد موضوع

کلمه «کار» قبل از هر عملی که به انسان وسیله ای برای امرار معاش می دهد فهمیده می شود. به عبارت دیگر، برای آن پاداش فیزیکی دریافت می کند. با این وجود، مردم در اوقات فراغت خود، چه به صورت رایگان و چه با هزینه ای صرفاً نمادین، آماده هستند تا در کارهای اجتماعی سودمند با هدف حمایت از نیازمندان، بهسازی حیاط ها و خیابان ها، محوطه سازی و غیره شرکت کنند. تعداد چنین داوطلبانی احتمالاً هنوز بسیار زیاد است، اما آنها اغلب نمی دانند که در کجا ممکن است به خدمات آنها نیاز باشد.

دستورالعمل ها

1. یکی از معروف ترین انواع کارهای مفید اجتماعی، خیریه است. این شامل کمک به نیازمندان و گروه های آسیب پذیر اجتماعی از جمعیت است: معلولان، سالمندان، بی خانمان ها. در یک کلام به هرکسی که به دلایلی در شرایط سخت زندگی قرار می گیرد.

2. داوطلبانی که مایل به مشارکت در ارائه چنین کمک هایی هستند باید با نزدیکترین سازمان های خیریه یا ادارات کمک های مردمی تماس بگیرند. می توانید در نزدیکترین کلیسا پرس و جو کنید - روحانی احتمالاً می داند که کدام یک از گله او به حمایت خاصی نیاز دارند.

3. شما همچنین می توانید ابتکار عمل را به معنای واقعی کلمه در محل زندگی خود انجام دهید - مستمری بگیران مجرد، افراد معلول یا مادران مجردی که کل روبل را در حساب خود دارند احتمالاً در یک آپارتمان زندگی می کنند. به همه آنها کمک کنید. لزوماً نباید شامل کمک مالی باشد - مثلاً هر از گاهی برای خرید دارو به خواربار فروشی یا داروخانه رفتن مجاز است.

4. بسیاری از مردم می خواهند در بهبود شهر خود سهیم باشند. آنها باید با ساختارهای مربوطه شهرداری محلی تماس بگیرند، مثلاً آنهایی که مسئول پاکسازی مناطق و محوطه سازی هستند. احتمالاً کار خواهد بود. علاوه بر این، مثلاً به ابتکار خود فرد مجاز است که یک تخت گل زیر پنجره های خانه درست کند و گل بکارد.

5. افرادی هستند که واقعا حیوانات را دوست دارند و می خواهند به سگ ها و گربه های ولگرد کمک کنند. اگر در این دسته قرار می گیرید، با سازمان های محلی حقوق حیوانات یا صاحبان پناهگاه های حیوانات تماس بگیرید. خوب، اگر در شهر بزرگی زندگی می کنید که در آن باغ وحش وجود دارد، از اداره بپرسید که آیا برای مراقبت از حیوانات به دستیار نیاز است یا خیر. طبق معمول، از چنین پیشنهادهای کمکی با سپاسگزاری استقبال می شود.

6. فراموش کردن آموزش نسل جوان غیرممکن است. اگر یک داوطلب مشتاق بتواند مثلاً در فلان باشگاه مدرسه یا مرکز فرهنگی و خلاقیت کلاس تدریس کند، سود عظیمی به همراه خواهد داشت. در یک کلام، برای افراد دلسوز، برای هر سلیقه و احتمال، کارهای مناسب اجتماعی بسیار زیاد است. میل وجود خواهد داشت.

شاخص رطوبت شاخصی است که برای تعیین پارامترهای ریزاقلیم استفاده می شود. اگر اطلاعاتی در مورد بارش در یک دوره نسبتا طولانی در منطقه داشته باشید، می تواند محاسبه شود.

شاخص رطوبت

ضریب رطوبت یک شاخص ویژه است که توسط متخصصان در زمینه هواشناسی برای ارزیابی درجه رطوبت میکرو اقلیم در یک منطقه خاص ایجاد شده است. در نظر گرفته شد که ریزاقلیم نشان دهنده یک پاسخ طولانی مدت به شرایط آب و هوایی در یک منطقه معین است. در نتیجه، همچنین تصمیم گرفته شد که شاخص رطوبت در یک بازه زمانی طولانی در نظر گرفته شود: طبق معمول، این شاخص بر اساس داده های جمع آوری شده در طول سال محاسبه می شود، بنابراین، شاخص رطوبت نشان می دهد که میزان بارندگی در این دوره چقدر زیاد است در منطقه مورد بررسی قرار دارد. این به نوبه خود یکی از عوامل اصلی تعیین کننده نوع پوشش گیاهی غالب در این منطقه است.

محاسبه شاخص رطوبت

فرمول محاسبه رطوبت به شرح زیر است: K = R / E. در این فرمول، نماد K نشان دهنده خود نشانگر رطوبت و نماد R نشان دهنده میزان بارندگی در یک منطقه معین در طول سال است که بیان می شود. در میلی متر در نهایت، نماد E نشان دهنده میزان بارشی است که در همان بازه زمانی از سطح زمین تبخیر شده است. میزان بارندگی اعلام شده که بر حسب میلی متر نیز بیان می شود به نوع خاک، دمای منطقه معین در زمان معین و عوامل دیگر بستگی دارد. در نتیجه، علیرغم سادگی ظاهری فرمول داده شده، محاسبه شاخص رطوبت نیاز به تعداد زیادی اندازه گیری های پیشرفته با استفاده از ابزار دقیق دارد و تنها می تواند توسط تیم نسبتاً بزرگی از هواشناسان انجام شود در یک قلمرو خاص، در نظر گرفتن همه این شاخص ها، طبق معمول، به ما اجازه می دهد تا با درجه بالایی از اطمینان مشخص کنیم که کدام نوع پوشش گیاهی در این منطقه غالب است. بنابراین، اگر شاخص رطوبت از 1 تجاوز کند، این نشان دهنده سطح بالایی از رطوبت در قلمرو داده شده است، که مستلزم مزیت گونه هایی از پوشش گیاهی مانند تایگا، تندرا یا جنگل-تندرا است. سطح رطوبت رضایت بخش مربوط به شاخص رطوبت 1 است، و طبق معمول، با غلبه جنگل های مخلوط یا پهن برگ مشخص می شود. شاخص رطوبت از 0.6 تا 1 برای مناطق جنگلی-استپی، از 0.3 تا 0.6 - برای استپ ها، از 0.1 تا 0.3 - برای مناطق نیمه بیابانی و از 0 تا 0.1 - برای بیابان ها معمول است.

ویدیو در مورد موضوع

jprosto.ru

کارایی

فرض کنید در خانه استراحت می کنیم و باید از چاه آب بیاوریم. سطل را داخل آن پایین می آوریم، آب را جمع می کنیم و شروع به بلند کردن آن می کنیم. آیا فراموش کرده اید که هدف ما چیست؟ درست است: کمی آب بیاورید. اما نگاه کنید: ما نه تنها آب، بلکه خود سطل و همچنین زنجیر سنگینی که روی آن آویزان است را بلند می کنیم. این نماد با یک فلش دو رنگ است: وزن باری که ما بلند می کنیم مجموع وزن آب و وزن سطل و زنجیر است.

با توجه به وضعیت کیفی خواهیم گفت: در کنار کار مفید بالا بردن آب، کارهای دیگری - بلند کردن سطل و زنجیر - را نیز انجام می دهیم. البته بدون زنجیر و سطل نمی‌توانیم آب بکشیم، اما از نقطه نظر هدف نهایی، وزن آنها به ما «آسیب» می‌زند. اگر این وزن کمتر بود، کل کار انجام شده نیز کمتر می شد (با همان کار مفید).

حال به بررسی کمی این آثار می پردازیم و کمیت فیزیکی به نام بازده را معرفی می کنیم.

وظیفه لودر سیب های انتخاب شده برای پردازش را از سبدها به داخل کامیون می ریزد. جرم یک سبد خالی 2 کیلوگرم و سیب های موجود در آن 18 کیلوگرم است. سهم کار مفید لودر از کل کارش چقدر است؟

راه حل. کار کامل جابجایی سیب در سبد است. این کار از بلند کردن سیب و بالا بردن سبد تشکیل شده است. مهم: بلند کردن سیب کار مفیدی است، اما بلند کردن سبدها "بی فایده" است، زیرا هدف از کار لودر این است که فقط سیب ها را جابجا کند.

بیایید نماد را معرفی کنیم: Fя نیرویی است که با آن دست‌ها فقط سیب‌ها را بالا می‌برند و Fк نیرویی است که با آن دست‌ها فقط سبد را بالا می‌برند. هر یک از این نیروها برابر با نیروی گرانش متناظر است: F=mg.

با استفاده از فرمول A = ±(F||·  l) ، کار این دو نیرو را "نوشته" می کنیم:

Auseful = +Fя · lя = mя g · h و Аuseless = +Fk · lк = mк g · h

کل اثر از دو اثر تشکیل شده است، یعنی برابر است با مجموع آنها:

Afull = Auseful + Auseless = mя g h + mк g h = (mя + mк) · g h

در مسئله از ما خواسته می شود که سهم کار مفید لودر را از کل کار او محاسبه کنیم. بیایید این کار را با تقسیم کار مفید بر کل انجام دهیم:

در فیزیک، چنین سهامی معمولاً به صورت درصد بیان می شوند و با حرف یونانی "η" نشان داده می شوند (بخوانید: "این"). در نتیجه دریافت می کنیم:

η = 0.9 یا η = 0.9 100% = 90% که یکسان است.

این عدد نشان می دهد که از 100 درصد کل کار لودر، سهم کار مفید او 90 درصد است. مشکل حل شده است.

کمیت فیزیکی برابر با نسبت کار مفید به کل کار انجام شده در فیزیک - بازده - ضریب کارایی نام خاص خود را دارد:

پس از محاسبه بازده با استفاده از این فرمول، معمولاً در 100٪ ضرب می شود. و بالعکس: برای جایگزینی بازده به این فرمول، مقدار آن باید از درصد به کسری اعشاری تبدیل شود و بر 100٪ تقسیم شود.

question-physics.ru

راندمان موتور حرارتی راندمان موتور حرارتی

عملکرد بسیاری از انواع ماشین ها با شاخص مهمی مانند کارایی موتور حرارتی مشخص می شود. مهندسان هر ساله تلاش می کنند تا تجهیزات پیشرفته تری ایجاد کنند که با مصرف سوخت کمتر، حداکثر نتیجه را از استفاده از آن به همراه داشته باشد.

دستگاه موتور حرارتی

قبل از اینکه بفهمیم کارایی چیست، لازم است بدانیم این مکانیسم چگونه کار می کند. بدون دانستن اصول عمل آن، پی بردن به ماهیت این شاخص غیرممکن است. موتور حرارتی وسیله ای است که با استفاده از انرژی داخلی کار را انجام می دهد. هر موتور حرارتی که انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند از انبساط حرارتی مواد با افزایش دما استفاده می کند. در موتورهای حالت جامد نه تنها می توان حجم یک ماده را تغییر داد، بلکه شکل بدنه را نیز تغییر داد. عملکرد چنین موتوری تابع قوانین ترمودینامیک است.

اصل عملیات

برای درک نحوه عملکرد یک موتور حرارتی، باید اصول طراحی آن را در نظر گرفت. برای کارکرد دستگاه به دو بدنه گرم (بخاری) و سرد (یخچال، کولر) نیاز است. اصل عملکرد موتورهای حرارتی (بازده موتور حرارتی) به نوع آنها بستگی دارد. اغلب یخچال یک کندانسور بخار است و بخاری هر نوع سوختی است که در جعبه آتش می سوزد. کارایی یک موتور حرارتی ایده آل با فرمول زیر بدست می آید:

کارایی = (Theat - Cool) / Theat. × 100 درصد

در این حالت، بازده یک موتور واقعی هرگز نمی تواند از مقدار بدست آمده طبق این فرمول بیشتر شود. همچنین این رقم هرگز از مقدار فوق فراتر نخواهد رفت. برای افزایش راندمان، اغلب دمای بخاری افزایش و دمای یخچال کاهش می یابد. هر دوی این فرآیندها با شرایط عملیاتی واقعی تجهیزات محدود خواهند شد.

هنگامی که یک موتور حرارتی کار می کند، کار انجام می شود، زیرا گاز شروع به از دست دادن انرژی می کند و تا دمای خاصی خنک می شود. دومی معمولاً چندین درجه بالاتر از جو اطراف است. این دمای یخچال است. این دستگاه ویژه برای خنک کردن و متراکم شدن بعدی بخار خروجی طراحی شده است. در جاهایی که کندانسور وجود دارد، دمای یخچال گاهی کمتر از دمای محیط است.

در یک موتور حرارتی، وقتی بدن گرم می شود و منبسط می شود، نمی تواند تمام انرژی داخلی خود را برای انجام کار صرف کند. مقداری از گرما به همراه گازهای خروجی یا بخار به یخچال منتقل می شود. این بخش از انرژی درونی حرارتی به طور اجتناب ناپذیری از بین می رود. در طی احتراق سوخت، سیال عامل مقدار مشخصی از گرمای Q1 را از بخاری دریافت می کند. در همان زمان، همچنان کار A را انجام می دهد، که طی آن بخشی از انرژی حرارتی را به یخچال منتقل می کند: Q2

راندمان کارایی موتور را در زمینه تبدیل و انتقال انرژی مشخص می کند. این شاخص اغلب به صورت درصد اندازه گیری می شود. فرمول کارایی:

η*A/Qx100% که در آن Q انرژی مصرف شده است، A کار مفید است.

بر اساس قانون پایستگی انرژی می توان نتیجه گرفت که راندمان همیشه کمتر از واحد خواهد بود. به عبارت دیگر، هرگز کار مفیدتر از انرژی صرف شده برای آن وجود نخواهد داشت.

راندمان موتور نسبت کار مفید به انرژی تامین شده توسط بخاری است. می توان آن را به شکل فرمول زیر نشان داد:

η = (Q1-Q2)/ Q1، که در آن Q1 گرمای دریافتی از بخاری و Q2 گرمای داده شده به یخچال است.

کارکرد موتور حرارتی

کار انجام شده توسط یک موتور حرارتی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

A = |QH| - |QX| که در آن A کار است، QH مقدار گرمای دریافتی از بخاری، QX مقدار گرمای داده شده به کولر است.

|QH| - |QX|)/|QH| = 1 - |QX|/|QH|

برابر است با نسبت کار انجام شده توسط موتور به مقدار گرمای دریافتی. بخشی از انرژی حرارتی در این انتقال از بین می رود.

موتور کارنو

حداکثر راندمان یک موتور حرارتی در دستگاه کارنو مشاهده می شود. این به این دلیل است که در این سیستم فقط به دمای مطلق بخاری (Tn) و کولر (Tx) بستگی دارد. راندمان یک موتور حرارتی که طبق چرخه کارنو کار می کند با فرمول زیر تعیین می شود:

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

قوانین ترمودینامیک محاسبه حداکثر بازده ممکن را ممکن می سازد. این شاخص اولین بار توسط دانشمند و مهندس فرانسوی سادی کارنو محاسبه شد. او یک موتور حرارتی اختراع کرد که با گاز ایده آل کار می کرد. در یک چرخه 2 ایزوترم و 2 آدیابات عمل می کند. اصل عملکرد آن بسیار ساده است: یک تماس بخاری به یک ظرف با گاز آورده می شود، در نتیجه سیال کار به صورت همدما منبسط می شود. در عین حال کار می کند و مقدار مشخصی گرما را دریافت می کند. سپس ظرف عایق حرارتی می شود. با وجود این، گاز همچنان به گسترش خود ادامه می دهد، اما به صورت آدیاباتیک (بدون تبادل حرارت با محیط). در این زمان دمای آن تا دمای یخچال کاهش می یابد. در این لحظه گاز با یخچال تماس پیدا می کند و در نتیجه در حین فشردگی ایزومتریک مقدار معینی گرما از خود خارج می کند. سپس ظرف دوباره عایق حرارتی می شود. در این حالت گاز به صورت آدیاباتیک به حجم و حالت اولیه خود فشرده می شود.

انواع

امروزه انواع زیادی از موتورهای حرارتی وجود دارند که بر اساس اصول مختلف و با سوخت های مختلف کار می کنند. همه آنها کارایی خاص خود را دارند. این موارد شامل موارد زیر است:

موتور احتراق داخلی (پیستون) که مکانیزمی است که در آن بخشی از انرژی شیمیایی سوخت سوختن به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. چنین وسایلی می توانند گاز و مایع باشند. موتورهای 2 زمانه و 4 زمانه وجود دارد. آنها می توانند یک چرخه کار مداوم داشته باشند. با توجه به روش تهیه مخلوط سوخت، چنین موتورهایی کاربراتوری (با تشکیل مخلوط خارجی) و دیزلی (با داخلی) هستند. بر اساس نوع مبدل انرژی به پیستونی، جت، توربین و ترکیبی تقسیم می شوند. راندمان چنین ماشین هایی از 0.5 تجاوز نمی کند.

موتور استرلینگ وسیله ای است که در آن سیال کار در فضایی محدود قرار می گیرد. این یک نوع موتور احتراق خارجی است. اصل عملکرد آن بر اساس سرد کردن/گرمایش دوره ای بدن با تولید انرژی به دلیل تغییر حجم آن است. این یکی از کارآمدترین موتورها است.

موتور توربین (دوار) با احتراق خارجی سوخت. چنین تاسیساتی اغلب در نیروگاه های حرارتی یافت می شود.

موتورهای احتراق داخلی توربین (دوار) در نیروگاه های حرارتی در حالت پیک استفاده می شوند. به اندازه دیگران گسترده نیست.

یک موتور توربین بخشی از نیروی رانش خود را از طریق پروانه خود ایجاد می کند. بقیه را از گازهای خروجی به دست می آورد. طراحی آن یک موتور دوار (توربین گاز) است که روی شفت آن یک پروانه نصب شده است.

انواع دیگر موتورهای حرارتی

موتورهای موشک، توربوجت و جت که نیروی رانش را از گازهای خروجی به دست می آورند.

موتورهای حالت جامد از ماده جامد به عنوان سوخت استفاده می کنند. در حین کار، حجم آن نیست که تغییر می کند، بلکه شکل آن است. هنگام کار با تجهیزات، از اختلاف دمای بسیار کم استفاده می شود.

چگونه می توانید کارایی را افزایش دهید

آیا افزایش راندمان موتور حرارتی امکان پذیر است؟ پاسخ را باید در ترمودینامیک جستجو کرد. او تحولات متقابل انواع مختلف انرژی را مطالعه می کند. ثابت شده است که تبدیل تمام انرژی حرارتی موجود به الکتریکی، مکانیکی و غیره غیرممکن است، اما تبدیل آنها به انرژی حرارتی بدون هیچ محدودیتی صورت می گیرد. این امر به دلیل این واقعیت امکان پذیر است که ماهیت انرژی حرارتی بر اساس حرکت نامنظم (آشوب) ذرات است.

هرچه بدن بیشتر گرم شود، مولکول های تشکیل دهنده آن سریعتر حرکت می کنند. حرکت ذرات حتی نامنظم تر خواهد شد. در کنار این، همه می دانند که نظم به راحتی می تواند به هرج و مرج تبدیل شود که سفارش دادن آن بسیار دشوار است.

fb.ru

اسلاید 1

مؤسسه آموزشی خودمختار شهری "دبیرستان شماره 1"، مالایا ویشرا، منطقه نوگورود الگوریتم حل مسائل برای تعیین کارایی. چرخه حرارتی با توجه به نمودار وابستگی فشار به حجم تدوین شده توسط Lukyanets Nadezhda Nikolaevna معلم فیزیک بالاترین رده صلاحیت 2011

اسلاید 2

وظیفه تعیین بازده از نمودار فشار در مقابل حجم است. راندمان یک موتور حرارتی را با استفاده از گاز ایده آل تک اتمی به عنوان سیال در حال کار و با توجه به چرخه نشان داده شده در شکل محاسبه کنید. ظاهر نقشه ها و رکوردهای جدید فقط پس از کلیک ماوس رخ می دهد.

اسلاید 3

وظیفه تعیین بازده از نمودار فشار در مقابل حجم است. راندمان یک موتور حرارتی را با استفاده از گاز ایده آل تک اتمی به عنوان سیال در حال کار و با توجه به چرخه نشان داده شده در شکل محاسبه کنید.

اسلاید 4

نکته شماره 1 بنابراین لازم است در هر فرآیند با تغییر دما میزان گرمای دریافتی یا منتشر شده تعیین شود. مقدار گرما بر اساس قانون اول ترمودینامیک محاسبه می شود.

اسلاید 5

نکته شماره 2 کار انجام شده در هر فرآیند از نظر عددی برابر با مساحت شکل محصور در زیر نمودار در مختصات P(V) است. مساحت شکل سایه‌دار برابر کار در فرآیند 2-3 و مساحت شکل سایه‌دار برابر با کار در فرآیند 4-1 است و این کار گاز است که منفی است. ، زیرا از 4 به 1 حجم کاهش می یابد. کار در هر چرخه برابر است با مجموع این کارها. بنابراین، کار انجام شده توسط گاز در هر چرخه از نظر عددی برابر با مساحت این چرخه است.

اسلاید 6

الگوریتم برای حل مسئله. 1. فرمول کارایی را بنویسید. 2. کار گاز را بر اساس مساحت شکل فرآیند در مختصات P، V تعیین کنید. 3. تجزیه و تحلیل کنید که در کدام یک از فرآیندها مقدار گرما جذب شده و آزاد نمی شود. 4. با استفاده از قانون 1 ترمودینامیک، مقدار گرمای دریافتی را محاسبه کنید. 5. محاسبه بهره وری.

اسلاید 7

1. فرمول کارایی را بنویسید. 2. کار گاز را بر اساس مساحت شکل فرآیند در مختصات P، V تعیین کنید. راه حل

اسلاید 8

1. فرآیند 1-2. V = const، P T Q جذب می شود 2. فرآیند 2 - 3. P = const، V، T Q جذب می شود 3. فرآیند 3 - 4. V = const، P، T Q آزاد می شود 4. فرآیند 4 - 1. P = const، V , T Q آزاد شده 3. تجزیه و تحلیل کنید که در کدام یک از فرآیندها مقدار گرما جذب شده و آزاد نمی شود.

اسلاید 9

برای فرآیند 1-2 4. با استفاده از قانون 1 ترمودینامیک، مقدار گرمای دریافتی را محاسبه کنید. بنابراین برای یک فرآیند ایزوکوریک، معادله بالا را از معادله پایین کم کنید