Απόδοση του κινητήρα θερμότητας. Κινητήρας θερμική απόδοση - ο τύπος για τον προσδιορισμό

Το έργο του πολλά είδη μηχανών χαρακτηρίζει μια τόσο σημαντική φιγούρα ως η αποδοτικότητα της θερμικής μηχανής. Μηχανικοί κάθε χρόνο επιδιώκουν να δημιουργήσουν μια πιο προηγμένη τεχνική που με λιγότερα καύσιμα θα δώσει τα καλύτερα αποτελέσματα από τη χρήση του.

συσκευή θερμική μηχανή

Πριν καταλάβει τι είναι η απόδοση (απόδοση), θα πρέπει να κατανοήσουν πώς λειτουργεί αυτός ο μηχανισμός. Χωρίς γνώση των αρχών λειτουργίας του δεν μπορεί να καταλάβει τη φύση του εν λόγω δείκτη. Θερμική μηχανή είναι μια συσκευή που κάνει τη δουλειά με τη χρήση της εσωτερικής ενέργειας. Οποιαδήποτε θερμική μηχανή που μετατρέπει θερμική ενέργεια σε μηχανική, θερμική διαστολή των υλικών που χρησιμοποιούνται σε υψηλότερες θερμοκρασίες υλικά. Τα στερεάς κατάστασης συστήματα δεν μπορούν να αλλάξουν μόνο τον όγκο της ουσίας, αλλά επίσης και το σχήμα του σώματος. Η δράση μιας τέτοιας μηχανής υπόκειται στους νόμους της θερμοδυναμικής.

αρχή της λειτουργίας

Για να κατανοήσουμε πώς μια θερμική μηχανή, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η βάση του σχεδιασμού της. Για τη λειτουργία της συσκευής απαιτεί δύο σώματα: ένα καυτό (θερμαντήρας) και κρύα (ψυγείο, παγώνει). Η αρχή λειτουργίας των κινητήρων θερμότητας (απόδοση των κινητήρων θερμότητας) εξαρτάται από το είδος τους. Συχνά, ένα ψυγείο εξυπηρετεί ατμού συμπυκνωτή και ένας θερμαντήρας - κάθε είδους καύση καυσίμου στον κλίβανο. Η αποτελεσματικότητα ενός ιδανικού θερμική μηχανή είναι του ακόλουθου τύπου:

Αποδοτικότητα = (Tnagrev -.. Tholod) / Tnagrev. χ 100%.

Σε αυτή την περίπτωση, η πραγματική απόδοση του κινητήρα δεν μπορεί να υπερβαίνει την τιμή που λαμβάνεται σύμφωνα με τον τύπο αυτό. Επίσης, το ποσοστό αυτό δεν θα υπερβαίνει τις παραπάνω τιμές. Για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα, πιο συχνά αυξάνουν και μειώνουν την θερμοκρασία της θερμοκρασίας του θερμαντήρα του ψυγείου. Και οι δύο αυτές διαδικασίες θα πρέπει να περιορίζεται στις πραγματικές συνθήκες του εξοπλισμού.

κινητήρα απόδοση θερμότητας (τύπου)

Κατά τη λειτουργία, η λειτουργία του κινητήρα θερμότητας λαμβάνει χώρα, όπως οποία αέριο αρχίζει να χάνει ενέργεια και ψύχεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Το τελευταίο είναι συνήθως λίγους βαθμούς υψηλότερη από την περιβάλλουσα ατμόσφαιρα. Αυτή η χαμηλότερη θερμοκρασία. Μια τέτοια ειδική συσκευή που έχει σχεδιαστεί για την ψύξη και την επακόλουθη συμπύκνωση του ατμού εξαγωγής. Όπου υπάρχουν πυκνωτές, μερικές φορές η θερμοκρασία ψυγείου κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Το σώμα θερμική μηχανή με τη θέρμανση και την επέκταση της δεν είναι σε θέση να στείλει όλα τα εσωτερική ενέργεια του να κάνει τη δουλειά. Μερικές της θερμότητας θα μεταφερθεί στο ψυγείο, μαζί με τα καυσαέρια ή ατμού. Αυτό το μέρος της θερμότητας της εσωτερικής ενέργειας είναι αναπόφευκτα χάνεται. Το εργαζόμενο ρευστό κατά τη διάρκεια της καύσης του καυσίμου από τον θερμαντήρα παίρνει μια ορισμένη ποσότητα θερμότητος Q _1. Έτσι εκτελεί μια άλλη εργασία Α, κατά την οποία μεταδίδει ένα μέρος του ψυγείου της θερμότητας: Q ₂ 1.

απόδοση του κινητήρα χαρακτηρίζει την αποτελεσματικότητα στην ενέργεια μετατροπής και μεταδόσεως. Ο δείκτης αυτός είναι συχνά μετριέται ως ποσοστό. τύπου Αποδοτικότητα:

η * A / Qx100%, όπου Q - δαπανηθεί ενέργεια, και - ένα χρήσιμο έργο.

Με βάση το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η απόδοση είναι πάντα μικρότερη από τη μονάδα. Με άλλα λόγια, η καλή δουλειά δεν θα είναι ποτέ περισσότερο από ό, τι ανέλαβε την εξουσία.

την απόδοση του κινητήρα - ο λόγος της ωφέλιμης ενέργειας για την εργασία που αναφέρεται από τον θερμαντήρα. Μπορεί να παρασταθεί ως μια φόρμουλα:

η = (Q _{1-Q 2)} / Q ₁ όπου το Q ₁ - θερμότητας που έλαβε από τον θερμαντήρα, και Q ₂ - για να δώσει το ψυγείο.

θερμική μηχανή εργασίας

Οι εργασίες που πραγματοποιήθηκαν από την θερμική μηχανή, υπολογίζεται από τον τύπο:

Α = | Q _H | - | Q _X |, όπου το Α - εργασία, Q _H - ποσότητα της θερμότητας που έλαβε από τον θερμαντήρα, Q _Χ - ποσότητα της θερμότητας που εκπέμπεται ψύκτη.

κινητήρα απόδοση θερμότητας (τύπου):

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

Αυτός είναι ο λόγος της δουλειάς που κάνει τον κινητήρα με το ποσό της θερμότητας που παράγεται. Μέρος της θερμικής ενέργειας χάνεται κατά τη διάρκεια αυτής της μεταφοράς.

μηχανή Carnot

Η μέγιστη αποτελεσματικότητα της θερμικής μηχανής παρατηρείται στη συσκευή Carnot. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτό το σύστημα εξαρτάται μόνο από την απόλυτη θερμοκρασία του θερμαντήρα (ΤΗ) και του ψύκτη (Τχ). κινητήρα θερμική απόδοση λειτουργούν σύμφωνα με τον κύκλο Carnot καθορίζεται από τον ακόλουθο τύπο:

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

Οι νόμοι της θερμοδυναμικής για τον υπολογισμό του επιτρέπεται μέγιστη απόδοση, η οποία είναι δυνατό. Για πρώτη φορά, το ποσοστό αυτό έχει υπολογιστεί μια Γάλλος επιστήμονας και μηχανικός Sadi Carnot. Εφηύρε μια θερμική μηχανή, η οποία λειτουργεί από το ιδανικό φυσικό αέριο. Εργάζεται σε ένα κύκλο 2 ισόθερμων και 2 θερμαίνει. Πώς λειτουργεί είναι αρκετά απλή: για να το πλοίο με μια θερμάστρα αερίου παρέχεται μια επαφή, έτσι ώστε το εργαζόμενο ρευστό διαστέλλεται ισοθερμικά. Σε αυτή την περίπτωση λειτουργεί και αποκτά ένα ορισμένο ποσό της θερμότητας. Μετά Μονώστε σκάφος. Παρ 'όλα αυτά, το αέριο συνεχίζει να επεκτείνεται, αλλά αδιαβατικά (χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον). Κατά το χρόνο αυτό, η θερμοκρασία του μειώνεται με την απόδοση ψυγείο. Στο σημείο αυτό το αέριο έρχεται σε επαφή με ένα συμπυκνωτή, σύμφωνα με την οποία δίνει ένα ορισμένο ποσό της θερμότητας κατά τη διάρκεια της ισομετρική συστολή. Στη συνέχεια, η μόνωση και πάλι το σκάφος. Όταν το αέριο αδιαβατικά συμπιέζεται στην αρχική του κατάσταση και τον όγκο.

είδος

Σήμερα υπάρχουν πολλοί τύποι κινητήρων θερμότητας που λειτουργούν σε διαφορετικές αρχές και διαφορετικά καύσιμα. Όλα έχουν την αποτελεσματικότητά τους. Αυτά περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• μια μηχανή εσωτερικής καύσης (εμβόλου), η οποία είναι ένας μηχανισμός όπου η καύση τμήμα της χημικής καυσίμου ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. Τέτοιες συσκευές μπορεί να είναι αέριο και υγρό. Διακρίνουν 2- και 4-δίχρονοι κινητήρες. Μπορούν να έχουν ένα κύκλο λειτουργίας συνεχούς λειτουργίας. Σε αναλογία με την παρασκευή τέτοιων μιγμάτων καυσίμων είναι carbureted κινητήρες (με εξωτερικό σχηματισμό μίγματος) και ντίζελ (εσωτερική). Με το είδος της ενέργειας μετατροπέα χωρίζονται σε εμβόλου, jet, τουρμπίνα και να συνδυαστούν. Η αποτελεσματικότητα τέτοιων μηχανών δεν υπερβαίνει το στόχο των 0.5.

• κινητήρα Stirling - μια συσκευή στην οποία το ρευστό είναι σε περιορισμένο χώρο. Είναι ένα είδος μηχανή εξωτερικής καύσης. Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται σε περιοδική σώμα ψύξης / θέρμανσης με την απόδοση ενέργειας λόγω μεταβολές του όγκου του. Αυτό είναι ένα από τα πιο αποδοτικούς κινητήρες.

• τουρμπίνα (περιστροφικός) κινητήρας με εξωτερική καύση του καυσίμου. Τέτοια φυτά είναι τα πιο κοινά θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.

• Ο στρόβιλος (ρότορας), ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιείται στα θερμοηλεκτρικούς σταθμούς σε λειτουργία αιχμής. Δεν είναι τόσο κοινή όσο άλλες.

• κινητήρα Turbinovintovoy λόγω μερικές από τις βίδες δημιουργεί ώθηση. Το υπόλοιπο λαμβάνει λόγω των καυσαερίων. Η δομή του είναι ένα περιστροφικό κινητήρα (αεριοστρόβιλος), ο άξονας του οποίου ωθείται έλικα.

Άλλοι τύποι κινητήρων θερμότητας

• πυραύλων, στροβιλοκινητήρες και τζετ κινητήρες, τα οποία λαμβάνονται ώθηση λόγω της επίδρασης των καυσαερίων.

• Οι μονάδες στερεάς κατάστασης που χρησιμοποιείται ως στερεό καύσιμο. Σε λειτουργία, δεν αλλάζει τον όγκο του, και το σχήμα. Κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται είναι εξαιρετικά μικρή διαφορά θερμοκρασίας.

Όπως μπορεί να αυξήσει την αποδοτικότητα

Είτε την αύξηση της αποτελεσματικότητας της θερμικής μηχανής είναι δυνατόν; πρέπει να αναζητηθεί η απάντηση στη θερμοδυναμική. Μελετά την αμοιβαία μετατροπή των διαφόρων μορφών ενέργειας. Έχει αποδειχθεί ότι είναι αδύνατον να μετατρέψει όλες τις διαθέσιμες θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική, μηχανική και m Ν. Γι 'αυτό τη μετατροπή τους σε θερμότητα πραγματοποιείται χωρίς κανένα περιορισμό. Αυτό είναι δυνατό λόγω του γεγονότος ότι η φύση της θερμικής ενέργειας με βάση την διαταραγμένη (χαοτική) κίνηση των σωματιδίων.

Όσο ισχυρότερη είναι η σώμα θερμαίνεται, έτσι θα κινηθεί μόρια που το απαρτίζουν γρηγορότερα. Η κίνηση των σωματιδίων θα γίνει ακόμη πιο ασταθής. Μαζί με αυτό, όλοι γνωρίζουν ότι η σειρά μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε χάος, το οποίο είναι πολύ δύσκολο να οργανωθούν.