Värmeeffektivitet. Algoritm för att lösa problem för att bestämma effektivitet. termisk cykel enligt plotten av tryck kontra volym. Motorverkningsvärden

Den huvudsakliga betydelsen av formeln (5.12.2) erhållen av Carnot för effektiviteten hos en ideal maskin är att den bestämmer den maximala möjliga verkningsgraden för en värmemotor.

Carnot bevisade, baserat på termodynamikens andra lag*, följande teorem: någon riktig värmemotor som arbetar med en temperaturvärmareT 1 och kylskåpstemperaturT 2 , kan inte ha en verkningsgrad som överstiger verkningsgraden för en idealisk värmemotor.

* Carnot etablerade faktiskt termodynamikens andra lag före Clausius och Kelvin, när termodynamikens första lag ännu inte hade formulerats noggrant.

Överväg först en värmemotor som arbetar på en reversibel cykel med en riktig gas. Cykeln kan vara vilken som helst, det är bara viktigt att temperaturen på värmaren och kylskåpet är T 1 och T 2 .

Låt oss anta att verkningsgraden för en annan värmemotor (som inte fungerar enligt Carnot-cykeln) η ’ > η . Maskinerna arbetar med en gemensam värmare och en gemensam kylare. Låt Carnot-maskinen arbeta i backcykeln (som en kylmaskin), och den andra maskinen i framåtcykeln (Fig. 5.18). Värmemotorn utför arbete lika, enligt formlerna (5.12.3) och (5.12.5):

Kylmaskinen kan alltid utformas så att den tar värmemängden från kylen F 2 = ||

Sedan, enligt formel (5.12.7), kommer arbetet att utföras på det

(5.12.12)

Eftersom av villkoret η" > η , sedan A" > A. Därför kan värmemotorn driva kylmotorn, och det kommer fortfarande att finnas ett överskott av arbete. Detta överskottsarbete görs på bekostnad av värme som tas från en källa. När allt kommer omkring överförs värmen inte till kylskåpet under inverkan av två maskiner samtidigt. Men detta motsäger termodynamikens andra lag.

Om vi antar att η > η ", då kan du få en annan maskin att arbeta i en omvänd cykel, och Carnots maskin i en rak linje. Vi kommer återigen till en motsägelse med termodynamikens andra lag. Därför har två maskiner som arbetar med reversibla cykler samma effektivitet: η " = η .

Det är en annan sak om den andra maskinen arbetar i en irreversibel cykel. Om vi tillåter η " > η , då kommer vi återigen till en motsägelse med termodynamikens andra lag. Men antagandet m|"< г| не противоречит второму закону термодинамики, так как необратимая тепловая машина не может работать как холодильная машина. Следовательно, КПД любой тепловой машины η" ≤ η, eller

Detta är huvudresultatet:

(5.12.13)

Verkningsgrad för riktiga värmemotorer

Formel (5.12.13) ger den teoretiska gränsen för maximal verkningsgrad för värmemotorer. Det visar att värmemotorn är effektivare, ju högre temperatur värmaren har och desto lägre temperatur på kylskåpet. Endast vid kylskåpets temperatur lika med absoluta noll, η = 1.

Men temperaturen i kylskåpet kan praktiskt taget inte vara mycket lägre än omgivningstemperaturen. Du kan öka temperaturen på värmaren. Men vilket material som helst (fast) har begränsad värmebeständighet eller värmebeständighet. När den värms upp förlorar den gradvis sina elastiska egenskaper och smälter vid en tillräckligt hög temperatur.

Nu är ingenjörernas huvudinsatser inriktade på att öka motorernas effektivitet genom att minska friktionen hos deras delar, bränsleförluster på grund av dess ofullständiga förbränning, etc. De verkliga möjligheterna att öka effektiviteten här är fortfarande stora. Så för en ångturbin är de initiala och slutliga ångtemperaturerna ungefär som följer: T 1 = 800 K och T 2 = 300 K. Vid dessa temperaturer är det maximala värdet på verkningsgraden:

Det faktiska värdet av verkningsgraden på grund av olika typer av energiförluster är cirka 40 %. Den maximala verkningsgraden - cirka 44% - har förbränningsmotorer.

Verkningsgraden hos någon värmemotor får inte överstiga det maximala möjliga värdet
, där T 1 - värmarens absoluta temperatur och T 2 - absolut temperatur i kylskåpet.

Öka effektiviteten hos värmemotorer och föra den närmare det maximala möjliga- den viktigaste tekniska utmaningen.

Moderna verkligheter involverar den utbredda driften av värmemotorer. Många försök att ersätta dem med elmotorer har hittills misslyckats. Problemen i samband med ackumulering av elektricitet i autonoma system löses med stor svårighet.

Fortfarande relevanta är problemen med teknik för tillverkning av elektriska kraftackumulatorer, med hänsyn till deras långvariga användning. Hastighetsegenskaperna för elfordon är långt ifrån dem för bilar på förbränningsmotorer.

De första stegen mot skapandet av hybridmotorer kan avsevärt minska skadliga utsläpp i megastäder och lösa miljöproblem.

Lite historia

Möjligheten att omvandla ångenergi till rörelseenergi var känd under antiken. 130 f.Kr.: Filosofen Heron av Alexandria presenterade för publiken en ångleksak - aeolipil. En sfär fylld med ånga började rotera under inverkan av strålar som strömmade ut från den. Denna prototyp av moderna ångturbiner fann inte tillämpning på den tiden.

Under många år och århundraden ansågs filosofens utveckling bara vara en rolig leksak. 1629 skapade italienaren D. Branchi en aktiv turbin. Ånga satte igång en skiva utrustad med blad.

Från det ögonblicket började den snabba utvecklingen av ångmaskiner.

värmemotor

Omvandlingen av bränsle till energi för förflyttning av delar av maskiner och mekanismer används i värmemotorer.

Maskinernas huvuddelar: en värmare (ett system för att få energi utifrån), en arbetsvätska (utför en användbar åtgärd), ett kylskåp.

Värmaren är utformad för att säkerställa att arbetsvätskan har ackumulerat en tillräcklig tillförsel av intern energi för att utföra användbart arbete. Kylskåpet tar bort överskottsenergi.

Den huvudsakliga egenskapen för effektivitet kallas effektiviteten hos värmemotorer. Detta värde visar vilken del av energin som går åt till uppvärmning som går åt till att utföra nyttigt arbete. Ju högre effektivitet, desto mer lönsam är driften av maskinen, men detta värde kan inte överstiga 100%.

Effektivitetsberäkning

Låt värmaren få från utsidan energi lika med Q 1 . Arbetsvätskan gjorde arbete A, medan energin som gavs till kylskåpet var Q 2 .

Baserat på definitionen beräknar vi effektiviteten:

η= A/Qi. Vi tar hänsyn till att A \u003d Q 1 - Q 2.

Härifrån tillåter värmemotorns effektivitet, vars formel har formen η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, oss att dra följande slutsatser:

Effektiviteten får inte överstiga 1 (eller 100 %);
för att maximera detta värde är antingen en ökning av energin som tas emot från värmaren eller en minskning av energin som ges till kylskåpet nödvändig;
en ökning av värmarens energi uppnås genom att ändra kvaliteten på bränslet;
minska energin som ges till kylskåpet, gör det möjligt att uppnå motorernas designegenskaper.

Idealisk värmemotor

Är det möjligt att skapa en sådan motor, vars effektivitet skulle vara maximal (helst lika med 100%)? Den franske teoretiska fysikern och begåvade ingenjören Sadi Carnot försökte hitta svaret på denna fråga. 1824 offentliggjordes hans teoretiska beräkningar om de processer som förekommer i gaser.

Huvudtanken bakom en idealisk maskin är att utföra reversibla processer med en idealisk gas. Vi börjar med expansionen av gasen isotermiskt vid en temperatur T 1 . Mängden värme som krävs för detta är Q 1. Efter att gasen expanderar utan värmeväxling Efter att ha nått temperaturen T 2 komprimeras gasen isotermiskt och överför energi Q 2 till kylskåpet. Återgången av gasen till sitt ursprungliga tillstånd är adiabatisk.

Effektiviteten hos en idealisk Carnot-värmemotor är, när den beräknas noggrant, lika med förhållandet mellan temperaturskillnaden mellan värme- och kylanordningarna och temperaturen som värmaren har. Det ser ut så här: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Den möjliga effektiviteten för en värmemotor, vars formel är: η= 1 - T 2 / T 1 , beror endast på temperaturen på värmaren och kylaren och kan inte vara mer än 100%.

Dessutom tillåter detta förhållande oss att bevisa att effektiviteten hos värmemotorer kan vara lika med enhet endast när kylskåpet når temperaturer. Som ni vet är detta värde ouppnåeligt.

Carnots teoretiska beräkningar gör det möjligt att bestämma den maximala verkningsgraden för en värmemotor av vilken design som helst.

Teoremet som bevisats av Carnot är följande. En godtycklig värmemotor kan under inga omständigheter ha en verkningsgrad som är större än det liknande värdet av verkningsgraden för en idealisk värmemotor.

Exempel på problemlösning

Exempel 1 Vilken effektivitet har en idealisk värmemotor om värmarens temperatur är 800°C och kylskåpstemperaturen är 500°C lägre?

T 1 \u003d 800 o C \u003d 1073 K, ∆T \u003d 500 o C \u003d 500 K, η -?

Per definition: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Vi får inte temperaturen på kylskåpet, men ∆T = (T 1 - T 2), härifrån:

η \u003d ∆T / T 1 \u003d 500 K / 1073 K \u003d 0,46.

Svar: effektivitet = 46%.

Exempel 2 Bestäm effektiviteten för en ideal värmemotor om 650 J nyttigt arbete utförs på grund av den förvärvade en kilojoule värmarens energi Vad är temperaturen på värmemotorvärmaren om kylvätsketemperaturen är 400 K?

Q 1 \u003d 1 kJ \u003d 1000 J, A \u003d 650 J, T 2 \u003d 400 K, η -?, T 1 \u003d?

I det här problemet talar vi om en termisk installation, vars effektivitet kan beräknas med formeln:

För att bestämma temperaturen på värmaren använder vi formeln för effektiviteten hos en idealisk värmemotor:

η \u003d (T 1 - T 2) / T 1 \u003d 1 - T 2 / T 1.

Efter att ha utfört matematiska transformationer får vi:

T 1 \u003d T 2 / (1- η).

T 1 \u003d T 2 / (1- A / Q 1).

Låt oss räkna ut:

η= 650 J / 1000 J = 0,65.

T 1 \u003d 400 K / (1- 650 J / 1000 J) \u003d 1142,8 K.

Svar: η \u003d 65%, T 1 \u003d 1142,8 K.

Verkliga förhållanden

Den idealiska värmemotorn är designad med idealiska processer i åtanke. Arbete utförs endast i isotermiska processer, dess värde definieras som området som begränsas av Carnot-cykelgrafen.

Faktum är att det är omöjligt att skapa förutsättningar för processen att ändra tillståndet hos en gas utan åtföljande temperaturförändringar. Det finns inga material som skulle utesluta värmeväxling med omgivande föremål. Den adiabatiska processen är inte längre möjlig. Vid värmeöverföring måste gasens temperatur nödvändigtvis ändras.

Effektiviteten hos värmemotorer som skapas under verkliga förhållanden skiljer sig avsevärt från effektiviteten hos ideala motorer. Observera att processerna i riktiga motorer är så snabba att variationen i den inre termiska energin hos arbetsämnet i processen att ändra dess volym inte kan kompenseras av inflödet av värme från värmaren och återgå till kylaren.

Andra värmemotorer

Riktiga motorer fungerar på olika cykler:

Otto-cykel: processen vid en konstant volym förändras adiabatiskt, vilket skapar en sluten cykel;
Dieselcykel: isobar, adiabat, isochor, adiabat;
processen som sker vid konstant tryck ersätts av en adiabatisk, vilket avslutar cykeln.

Det är inte möjligt att skapa jämviktsprocesser i verkliga motorer (för att föra dem närmare idealiska) under villkoren för modern teknik. Effektiviteten hos termiska motorer är mycket lägre, även om man tar hänsyn till samma temperaturregimer som i en idealisk termisk installation.

Men du bör inte minska rollen för effektivitetsberäkningsformeln, eftersom det är den som blir utgångspunkten i arbetet med att öka effektiviteten hos riktiga motorer.

Sätt att förändra effektiviteten

När man jämför ideala och riktiga värmemotorer är det värt att notera att temperaturen på kylskåpet i den senare inte kan vara någon. Vanligtvis anses atmosfären vara ett kylskåp. Atmosfärens temperatur kan endast tas i ungefärliga beräkningar. Erfarenheten visar att temperaturen på kylvätskan är lika med temperaturen på avgaserna i motorerna, vilket är fallet i förbränningsmotorer (förkortade förbränningsmotorer).

ICE är den vanligaste värmemotorn i vår värld. Effektiviteten hos en värmemotor beror i detta fall på temperaturen som skapas av det brinnande bränslet. En väsentlig skillnad mellan en förbränningsmotor och ångmotorer är sammanslagning av värmarens funktioner och enhetens arbetsvätska i luft-bränsleblandningen. Förbränning skapar blandningen tryck på de rörliga delarna av motorn.

En ökning av temperaturen hos arbetsgaserna uppnås genom att väsentligt ändra bränslets egenskaper. Tyvärr är det inte möjligt att göra detta på obestämd tid. Alla material som förbränningskammaren i en motor är gjord av har sin egen smältpunkt. Värmebeständigheten hos sådana material är motorns huvudkaraktär, såväl som förmågan att avsevärt påverka effektiviteten.

Motorverkningsvärden

Om vi överväger temperaturen på arbetsångan vid vars inlopp är 800 K och avgaserna är 300 K, är effektiviteten hos denna maskin 62%. I verkligheten överstiger detta värde inte 40%. En sådan minskning uppstår på grund av värmeförluster under uppvärmning av turbinhöljet.

Det högsta värdet på förbränning överstiger inte 44 %. Att öka detta värde är en fråga om en nära framtid. Att förändra egenskaperna hos material, bränslen är ett problem som mänsklighetens bästa hjärnor arbetar med.

Hur man hittar effektivitetsfaktorn. Formeln för effektivitet när det gäller kraft

Hur man hittar effektivitetsfaktorn

Prestandakoefficienten visar förhållandet mellan det användbara arbetet som utförs av en mekanism eller enhet och det nedlagda arbetet. Ofta tas förbrukat arbete som den mängd energi som en enhet förbrukar för att utföra arbete.

Du kommer behöva

- bil;
- termometer;
- miniräknare.

Instruktion

2. När du beräknar effektiviteten hos en värmemotor, betrakta det mekaniska arbetet som utförs av mekanismen som lämpligt arbete. För det arbete som förbrukas, ta mängden värme som frigörs av det förbrända bränslet, som är energikällan för motorn.

3. Exempel. Den genomsnittliga dragkraften för en bilmotor är 882 N. Den förbrukar 7 kg bensin per 100 km. Bestäm effektiviteten hos hans motor. Hitta ett lämpligt jobb först. Den är lika med produkten av kraften F med avståndet S, övervunnen av kroppen under dess inflytande Ап=F?S. Bestäm mängden värme som kommer att frigöras vid förbränning av 7 kg bensin, detta kommer att vara det arbete som förbrukas Az=Q=q?m, där q är bränslets specifika förbränningsvärme, för bensin är det 42? 10^6 J / kg, och m är massan detta bränsle. Motorns verkningsgrad kommer att vara lika med verkningsgrad=(F?S)/(q?m)?100%= (882?100000)/(42?10^6?7)?100%=30%.

4. I det allmänna fallet, för att hitta verkningsgraden, har varje värmemotor (förbränningsmotor, ångmotor, turbin, etc.), där arbetet utförs med gas, en verkningsgrad som är lika med skillnaden i värme som avges av värmaren Q1 och mottagen av kylskåpet Q2, hitta skillnadsvärmen mellan värmaren och kylskåpet, och dividera med värmen från värmaren. Verkningsgrad = (Q1-Q2)/Q1. Här mäts effektiviteten i submultipelenheter från 0 till 1, för att omvandla resultatet till en procent, multiplicera det med 100.

5. För att erhålla effektiviteten hos en oklanderlig värmemotor (Carnot-maskin), hitta förhållandet mellan temperaturskillnaden mellan värmaren T1 och kylskåpet T2 och värmarens temperatur COP=(T1-T2)/T1. Detta är den maximalt tillåtna verkningsgraden för en viss typ av värmemotor med givna temperaturer på värmaren och kylskåpet.

6. För en elmotor, hitta det nedlagda arbetet som produkten av kraften och den tid det utfördes. Säg, om en kranelmotor med en effekt på 3,2 kW lyfter en last på 800 kg till en höjd av 3,6 m på 10 s, är dess effektivitet lika med förhållandet mellan lämpligt arbete Ap \u003d m?g?h, där m är lastens vikt, g?10 m /Med? acceleration av fritt fall, h - höjden till vilken lasten höjdes, och det förbrukade arbetet Az \u003d P? t, där P är motorns kraft, t är tiden för dess drift. Få formeln för att bestämma effektiviteten = Ap / Az? 100% = (m? G? H) / (P? t)? 100% =% = (800? 10? 3,6) / (3200? 10)? 100% = 90 %.

Användbart åtgärdsindex (COP) är en indikator på prestandan hos ett system, oavsett om det är en bilmotor, maskin eller annan mekanism. Den visar hur effektivt det givna systemet använder den mottagna energin. Att beräkna effektiviteten är mycket enkelt.

Instruktion

1. Verkningsgraden beräknas oftare från förhållandet mellan den energi som på lämpligt sätt appliceras av systemet och varje total energi som tas emot under ett visst tidsintervall. Det är värt att notera att effektiviteten inte har några specifika måttenheter. Men i skolans läroplan mäts detta värde i procent. Denna indikator, baserat på ovanstående data, beräknas med formeln:? = (A/Q)*100 %, var? ("detta") är den önskade effektiviteten, A är systemets användbara arbete, Q är de summerade energikostnaderna, A och Q mäts i Joule.

2. Ovanstående metod för att beräkna effektiviteten är inte exklusiv, eftersom den användbara driften av systemet (A) beräknas med formeln: A = Po-Pi, där Po är energin som tillförs systemet från utsidan, Pi är energiförlusten under drift av systemet. Om du utökar täljaren i formeln ovan kan den skrivas i följande form:? = ((Po-Pi)/Po)*100 %.

3. För att göra beräkningen av verkningsgraden mer begriplig och tydlig är det tillåtet att se exempel Exempel 1: Den användbara driften av systemet är 75 J, mängden energi som går åt för dess drift är 100 J, det är krävs för att hitta effektiviteten i detta system. För att lösa detta problem, använd den allra första formeln:? = 75/100 = 0,75 eller 75 % Svar: Det föreslagna systemets effektivitet är 75 %.

4. Exempel 2: Energin som tillförs för driften av motorn är 100 J, energiförlusten under drift av denna motor är 25 J, du måste beräkna verkningsgraden. För att lösa det föreslagna problemet, använd den andra formeln för att beräkna önskad indikator:? = (100-25)/100 = 0,75 eller 75 %. Resultaten i båda exemplen var identiska, te i det andra fallet analyserades täljardata mer i detalj.

Notera! Många typer av moderna motorer (säg en raketmotor eller en turboluftmotor) har flera steg i sitt arbete, och för hela steget finns det sin egen effektivitet, den som beräknas med någon av formlerna ovan. Men för att hitta en allmän indikator måste du multiplicera all berömd effektivitet i alla skeden av driften av denna motor:? = ?1*?2*?3*…*?.

Användbara råd Effektiviteten kan inte vara större än enhet, te under driften av vilket system som helst, energiförluster uppstår oundvikligen.

Samtransport är en sorts transport, som består i att lasta ett fordon som kör på tomgång. Situationer då transporter tvingas flytta utan last är ganska vanliga, både före och efter verkställandet av den planerade transportordern. För ett företag innebär sannolikheten att ta ytterligare last åtminstone en minskning av ekonomiska förluster.

Instruktion

1. Utvärdera effektiviteten av användningen av passerande godstransporter realistiskt för ditt företag. En viktig punkt som bör förstås är det faktum att en passerande last kan transporteras vid en tidpunkt då transporten tvingas flytta tom efter genomförandet av den primära (kärn)transportförfrågan. Om sådana situationer uppstår regelbundet i ditt företags verksamhet, välj modigt denna metod för att optimera transporter.

2. Bedöm vilken typ av passerande last vad gäller vikt och dimensioner ditt fordon kan bära. Passagerat kan vara ekonomiskt fördelaktigt även om en del av lastutrymmet i din bil inte är upptaget.

3. Fundera över från vilka punkter på huvudvägen du kommer att kunna ta en passerande last. Det är bekvämare för alla om du kan ta emot sådan last vid den slutliga punkten av den planerade rutten och ta den till den plats där ditt transportföretag finns. Men en sådan situation kanske inte alltid uppstår. Överväg därför också sannolikheten för en viss avvikelse från rutten, efter att naturligtvis ha beräknat den ekonomiska rationaliteten för en sådan metamorfos.

4. Ta reda på om en retursändning krävs av det företag som du gör en planerad leverans till. I det här fallet är det mycket lättare att komma överens om priset på frågan och säkerställa säkerheten för ytterligare ömsesidigt fördelaktigt samarbete.

5. Hitta flera specialiserade internetportaler som tillhandahåller informationstjänster inom området godstransport. Som vanligt har sådana företags webbplatser lämpliga avsnitt som låter dig hitta en passerande last på din rutt och lämna en motsvarande ansökan. I de flesta fall kräver användningen av en sådan sannolikhet, som ett minimum, registrering på webbplatsen. Det blir perfekt om informationskällan har inbyggda sannolikheter för logistisk granskning av motbud.

6. Försumma inte styckegodstransporter när smågods från olika kunder transporteras i samma riktning med samma transportsätt. Samtidigt bör transporter göra skyttelvägar i utvalda riktningar.

Notera! Att hitta en passerande last är helt enkelt! Huvuduppgiften för vår tjänst är att söka efter olika nedladdningar, en som användare kan utföra inte bara = med maximal bekvämlighet för sig själva, utan också med en idealisk present. Med hjälp av vårt system, som bygger på användning av modern informationsteknik, är det möjligt att upptäcka last mycket enkelt.

Användbara råd Det verkar som att du har bestämt dig för att köpa eller hyra en stor lastbil, med vars hjälp du tänker tjäna pengar genom att transportera varor över Ryssland, OSS och Europa. Det spelar ingen roll om du anlitar en chaufför eller kör den själv, du kommer att behöva kunder, det vill säga varor för transport. Då kommer du definitivt att fundera eller fundera närmare på var och hur du hittar last till din lastbil?

För att hitta indikatorn på den användbara åtgärden för någon motor är det nödvändigt att dividera det användbara arbetet med det förbrukade och multiplicera med 100 procent. För en värmemotor, hitta detta värde med förhållandet mellan effekt multiplicerat med drifttiden och den värme som frigörs under förbränning av bränsle. Teoretiskt bestäms effektiviteten hos en värmemotor av förhållandet mellan temperaturerna i kylskåpet och värmaren. För elmotorer, hitta förhållandet mellan dess effekt och effekten av den förbrukade strömmen.

Du kommer behöva

pass för förbränningsmotorn (ICE), termometer, testare

Instruktion

1. Bestämma effektiviteten hos förbränningsmotorn Hitta dess kraft i den tekniska dokumentationen för just denna motor. Häll en viss mängd bränsle i tanken och starta motorn så att den går en stund med fulla cykler och utvecklar den maximala effekten som anges i passet. Med hjälp av ett stoppur, notera tiden motorn är igång, uttryck den i sekunder. Stäng av motorn efter en stund och tappa ur det återstående bränslet. Subtrahera den slutliga volymen från den initiala volymen fyllt bränsle, hitta volymen bränsle som förbrukas. Använd tabellen, ta reda på dess densitet och multiplicera med volym för att få massan av bränsle som används m=? V. Uttryck massan i kilogram. Beroende på typen av bränsle (bensin eller diesel), bestäm dess specifika förbränningsvärme från tabellen. För att bestämma verkningsgraden, multiplicera den maximala effekten med motorns drifttid och med 100 % och dividera resultatet i steg med dess massa och specifika förbränningsvärme Verkningsgrad = P t 100 % / (q m).

2. För en perfekt värmemotor är det tillåtet att applicera Carnot-formeln. För att göra detta, ta reda på bränslets förbränningstemperatur och mät temperaturen på kylskåpet (avgaser) med en speciell termometer. Konvertera temperaturen mätt i grader Celsius till en ovillkorlig skala, för vilken lägg till värdet 273. För att bestämma verkningsgraden från siffran 1, subtrahera förhållandet mellan temperaturerna i kylskåpet och värmaren (bränsleförbränningstemperatur) Verkningsgrad = (1-Thol / Tnag) 100%. Detta alternativ för att beräkna effektiviteten tar inte hänsyn till mekanisk friktion och värmeväxling med den yttre miljön.

3. Bestämma elmotorns verkningsgrad Ta reda på elmotorns märkeffekt enligt den tekniska dokumentationen. Anslut den till en strömkälla, efter att ha uppnått maximala axelcykler, och med hjälp av en testare, mät spänningsvärdet på den och strömstyrkan i kretsen. För att bestämma effektiviteten, dividera effekten som anges i dokumentationen med produkten av strömstyrka och spänning, multiplicera summan med 100% verkningsgrad = P 100% / (I U).

Relaterade videoklipp

Notera! I alla beräkningar måste verkningsgraden vara mindre än 100 %.

För att kartlägga vanlig befolkningsdynamik måste sociologer bestämma de övergripande koefficienterna. De viktigaste är indikatorer på födelsetal, dödsfrekvens, äktenskapsfrekvens och naturainkomst. Utifrån dem är det möjligt att sammanställa en demografisk bild vid en given tidpunkt.

Instruktion

1. Observera att det totala priset är ett relativt pris. Således kommer antalet födslar under en viss period, säg under ett år, att skilja sig från den allmänna födelsetalen. Detta beror på att när den hittas tas hänsyn till uppgifter om befolkningens totala antal. Detta gör det möjligt att jämföra nuvarande undersökningsresultat med tidigare års resultat.

2. Bestäm faktureringsperioden. Säg, för att hitta äktenskapsfrekvensen måste du bestämma för vilken tidsperiod antalet äktenskap du bryr dig om. Så data för de senaste sex månaderna kommer att skilja sig betydligt från dem som du får när du bestämmer femårsperioden. Tänk på att beräkningsperioden vid beräkning av den övergripande indikatorn anges i år.

3. Bestäm den totala befolkningen. Liknande data kan erhållas genom att hänvisa till folkräkningsdata. För att bestämma den totala födelsetalen, dödstalen, giftermålsfrekvensen och skilsmässofrekvensen måste du hitta produkten av den totala befolkningen och referensperioden. Skriv det resulterande talet i nämnaren.

4. Ersätt täljaren med en ovillkorlig indikator som motsvarar önskad relativ. Säg, om du står inför uppgiften att bestämma den universella fertilitetsgraden, bör det i stället för täljaren finnas ett nummer som återspeglar det totala antalet barn som föddes under den period som berör dig. Om ditt mål är att bestämma nivån för dödlighet eller äktenskap, sätt sedan antalet avlidna i beräkningsperioden eller antalet av dem som gifte sig, respektive, i stället för täljaren.

5. Multiplicera det resulterande talet med 1000. Detta kommer att vara din önskade övergripande indikator. Om din uppgift är att hitta det totala födelsetalet, subtrahera dödstalet från födelsetalet.

Relaterade videoklipp

Under ordet "arbete" uppfattas före varje åtgärd, vilket ger en person en försörjning. Han får med andra ord en fysisk belöning för det. Ändå är människor beredda på sin fritid, antingen gratis eller mot en rent symbolisk betalning, att också delta i samhällsnyttigt arbete som syftar till att stödja behövande, anlägga gårdar och gator, anlägga landskap m.m. Antalet sådana volontärer skulle förmodligen fortfarande vara enormt, men de vet ofta inte var deras tjänster kan behövas.

Instruktion

1. En av de mest kända typerna av socialt nyttigt arbete är välgörenhet. Det inkluderar hjälp till behövande, socialt oskyddade grupper av befolkningen: funktionshindrade, äldre, hemlösa. Kort sagt till alla som av någon anledning hamnar i en svår livssituation.

2. Volontärer som önskar delta i tillhandahållandet av sådan hjälp bör kontakta närmaste filantropiska organisationer eller avdelningar för offentligt bistånd. Du kan göra förfrågningar i närmaste kyrka - prästen vet säkert vem av hans flock som är i extremt behov av stöd.

3. Du kan också ta initiativet ordagrant på bostadsorten - ensamma pensionärer, funktionshindrade eller ensamstående mammor som har hela rubeln på kontot bor troligen i ett hyreshus. Ge dem all hjälp du kan. Det består inte alls strikt av en penningdonation - det är tillåtet, säg, då och då att gå till mataffären eller till apoteket efter mediciner.

4. Många människor vill ta del av förbättringen av sin hemstad. De bör kontakta relevanta strukturer i den lokala kommunen, till exempel de som är ansvariga för städning av territorier, landskapsarkitektur. Det blir nog jobb. Dessutom är det tillåtet, säg, på eget initiativ att bryta en rabatt under husets fönster, plantera blommor.

5. Det finns människor som är väldigt förtjusta i djur, som vill hjälpa vanvårdade hundar och katter. Om du tillhör den här kategorin, kontakta dina lokala djurrättsorganisationer eller djurskyddsområden. Jo, om du bor i en stor stad där det finns djurparker, fråga förvaltningen om det behövs djurvårdsassistenter. Som vanligt välkomnas sådana hjälperbjudanden med tacksamhet.

6. Det är omöjligt att glömma den yngre generationens uppväxt. Om en entusiastisk volontär kan till exempel leda klasser i någon skolcirkel eller centrum för kultur och kreativitet, kommer han att ge stora fördelar. Med ett ord, det finns mycket socialt nyttigt arbete för omtänksamma människor, för varje smak och sannolikhet. Det skulle finnas en önskan.

Fuktindikator - en indikator som används för att bestämma parametrarna för mikroklimatet. Det är möjligt att beräkna det med information om nederbörd i regionen under en ganska lång period.

Fuktindex

Fuktighetskoefficient är en speciell indikator utvecklad av experter inom meteorologiområdet för att bedöma graden av fuktighet i mikroklimatet i en viss region. Samtidigt togs hänsyn till att mikroklimatet är ett långsiktigt återkallande av väderförhållanden i ett givet område. Följaktligen beslutades också att överväga fuktindex under en lång tidsram: som vanligt beräknas denna indikator på grundval av data som samlats in under året. Därmed visar fuktindexet hur stor mängd nederbörd som faller under detta period i den aktuella regionen. Detta är i sin tur en av de viktigaste faktorerna som bestämmer den rådande vegetationstypen i området.

Fuktindexberäkning

Formeln för att beräkna fuktindexet ser ut så här: K \u003d R / E. I den angivna formeln betecknar symbolen K själva fuktindexet och symbolen R betecknar antalet nederbörd som föll i ett givet område under året , uttryckt i millimeter. Slutligen betecknar symbolen E mängden nederbörd som har avdunstat från jordytan under samma tidsperiod. Den angivna mängden nederbörd, som också uttrycks i millimeter, beror på typen av jord, temperaturen i en viss region vid en viss tidsperiod och andra faktorer. Följaktligen, trots den uppenbara enkelheten i ovanstående formel, kräver beräkningen av fuktindexet ett stort antal tidiga mätningar med hjälp av noggranna instrument och kan endast utföras av ett ganska stort team av meteorologer.I sin tur, värdet av fuktindexet i ett visst område, med tanke på alla dessa indikatorer, kan du som vanligt bestämma med hög grad av säkerhet vilken typ av vegetation som är dominerande i denna region. Så om fuktindexet överstiger 1 indikerar detta en hög luftfuktighet i det givna territoriet, vilket innebär fördelen med sådana typer av vegetation som taiga, tundra eller skogstundra. Ett nöjt fuktlager motsvarar ett fuktindex på 1 och kännetecknas som vanligt av att bland- eller ädellövskogar dominerar. Fuktindex som sträcker sig från 0,6 till 1 är typiskt för skogsstäppmassiv, från 0,3 till 0,6 - för stäpper, från 0,1 till 0,3 - för halvökenterritorier och från 0 till 0,1 - för öknar.

Relaterade videoklipp

jprosto.ru

Effektivitet

Anta att vi kopplar av på landet och att vi behöver ta med vatten från brunnen. Vi sänker en hink i den, öser upp vatten och börjar höja den. Har du glömt vad vårt mål är? Det stämmer: ta lite vatten. Men titta: vi lyfter inte bara vatten, utan också själva hinken, såväl som den tunga kedjan som den hänger på. Detta symboliseras av en tvåfärgad pil: vikten av lasten vi lyfter är summan av vikten av vattnet och vikten av hinken och kedjan.

Med tanke på situationen kvalitativt kommer vi att säga: tillsammans med det användbara arbetet med att lyfta vatten utför vi också annat arbete - att lyfta en hink och en kedja. Naturligtvis, utan en kedja och en hink, skulle vi inte kunna dra vatten, men ur det slutliga målets synvinkel "skadar" deras vikt oss. Om denna vikt var mindre, skulle det totala arbetet som utförs också vara mindre (med samma nyttiga arbete).

Låt oss nu gå vidare till en kvantitativ studie av dessa verk och introducera en fysisk kvantitet som kallas effektivitetsfaktorn.

En uppgift. Äpplen utvalda för bearbetning, lastaren häller ut ur korgarna i lastbilen. Massan av en tom korg är 2 kg, och äpplena i den är 18 kg. Vad är andelen av lastarens nyttiga arbete av hans totala arbete?

Lösning. Hela jobbet är att flytta äpplen i korgar. Detta arbete består av att lyfta äpplen och lyfta korgar. Viktigt: att lyfta äpplen är nyttigt arbete, men att lyfta korgar är "onyttigt", eftersom syftet med lastarens arbete är att bara flytta äpplen.

Låt oss introducera notationen: Fя är kraften med vilken händerna bara lyfter äpplen, och Fк är kraften med vilken händerna bara lyfter korgen. Var och en av dessa krafter är lika med motsvarande tyngdkraft: F=mg.

Med hjälp av formeln A = ±(F|| l) "skriver vi ut" arbetet med dessa två krafter:

Auseful \u003d + Fya lya \u003d mya g h och Auseless \u003d + Fk lk \u003d mk g h

Hela verket består av två verk, det vill säga det är lika med deras summa:

Afull \u003d Auseful + Auseless \u003d mi g h + mk g h \u003d (mi + mk) g h

I uppgiften ombeds vi att beräkna andelen av lastarens nyttiga arbete av hans totala arbete. Vi gör detta genom att dividera det användbara arbetet med summan:

Inom fysiken uttrycks sådana andelar vanligtvis i procent och betecknas med den grekiska bokstaven "η" (läs: "detta"). Som ett resultat får vi:

η \u003d 0,9 eller η \u003d 0,9 100% \u003d 90%, vilket är detsamma.

Denna siffra visar att av 100 % av lastarens fulla arbete är andelen av hans användbara arbete 90 %. Problemet löst.

Den fysiska kvantiteten som är lika med förhållandet mellan nyttigt arbete och det fullständiga utförda arbetet har sitt eget namn inom fysik - effektivitet - effektivitetskoefficient:

Efter att ha beräknat effektiviteten med denna formel är det vanligt att multiplicera den med 100%. Och vice versa: för att ersätta effektiviteten i denna formel måste dess värde omvandlas från en procentsats till en decimaldel, dividerad med 100%.

question-physics.ru

värmemotorns effektivitet. Värmemotoreffektivitet

Driften av många typer av maskiner kännetecknas av en så viktig indikator som effektiviteten hos en värmemotor. Varje år strävar ingenjörer efter att skapa mer avancerad utrustning som, till lägre bränslekostnader, skulle ge maximalt resultat av användningen.

Värmemotoranordning

Innan man förstår vad effektivitet är (prestandakoefficient) är det nödvändigt att förstå hur denna mekanism fungerar. Utan att känna till principerna för dess åtgärd är det omöjligt att ta reda på kärnan i denna indikator. En värmemotor är en enhet som fungerar genom att använda intern energi. Varje värmemotor som omvandlar termisk energi till mekanisk energi använder termisk expansion av ämnen med ökande temperatur. I solid state-motorer är det möjligt att inte bara ändra materiens volym, utan också kroppens form. Driften av en sådan motor är föremål för termodynamikens lagar.

Funktionsprincip

För att förstå hur en värmemotor fungerar är det nödvändigt att överväga grunderna i dess design. För driften av enheten behövs två kroppar: varm (värmare) och kall (kylskåp, kylare). Principen för drift av värmemotorer (värmemotorers effektivitet) beror på deras typ. Ofta fungerar ångkondensorn som ett kylskåp, och alla typer av bränsle som brinner i ugnen fungerar som en värmare. Effektiviteten hos en ideal värmemotor hittas av följande formel:

Effektivitet = (Theating - Tcold.) / Theating. x 100 %.

Samtidigt kan effektiviteten hos en riktig motor aldrig överstiga värdet som erhålls enligt denna formel. Dessutom kommer denna indikator aldrig att överstiga ovanstående värde. För att öka effektiviteten, öka oftast temperaturen på värmaren och minska temperaturen på kylskåpet. Båda dessa processer kommer att begränsas av utrustningens faktiska driftsförhållanden.

Under driften av en värmemotor utförs arbete, eftersom gasen börjar tappa energi och svalnar till en viss temperatur. Den senare ligger vanligtvis några grader över den omgivande atmosfären. Detta är kylskåpets temperatur. En sådan speciell anordning är utformad för kylning med efterföljande kondensering av avgasångan. Där det finns kondensorer är temperaturen i kylskåpet ibland lägre än den omgivande temperaturen.

I en värmemotor kan kroppen, när den värms upp och expanderas, inte ge all sin inre energi för att utföra arbete. En del av värmen kommer att överföras till kylskåpet tillsammans med avgaser eller ånga. Denna del av den termiska interna energin går oundvikligen förlorad. Under förbränning av bränsle får arbetsvätskan en viss mängd värme Q1 från värmaren. Samtidigt utför den fortfarande arbete A, under vilken den överför en del av värmeenergin till kylskåpet: Q2

Verkningsgrad kännetecknar motorns effektivitet inom området energiomvandling och transmission. Denna indikator mäts ofta i procent. Effektivitetsformel:

η*A/Qx100%, där Q är den förbrukade energin, A är användbart arbete.

Baserat på lagen om bevarande av energi kan vi dra slutsatsen att effektiviteten alltid kommer att vara mindre än enhet. Det kommer med andra ord aldrig att bli mer nyttigt arbete än den energi som lagts på det.

Motoreffektivitet är förhållandet mellan nyttigt arbete och energin som tillförs av värmaren. Det kan representeras som följande formel:

η = (Q1-Q2)/Q1, där Q1 är värmen som tas emot från värmaren och Q2 ges till kylskåpet.

Värmemotordrift

Arbetet som utförs av en värmemotor beräknas med följande formel:

A = |QH| - |QX|, där A är arbete, QH är mängden värme som tas emot från värmaren, QX är mängden värme som ges till kylaren.

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

Det är lika med förhållandet mellan det arbete som utförs av motorn och mängden värme som tas emot. En del av den termiska energin går förlorad under denna överföring.

Carnot motor

Den maximala verkningsgraden för en värmemotor noteras för Carnot-enheten. Detta beror på det faktum att det i detta system endast beror på den absoluta temperaturen hos värmaren (Тн) och kylaren (Тх). Effektiviteten hos en värmemotor som arbetar enligt Carnot-cykeln bestäms av följande formel:

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

Termodynamikens lagar gjorde det möjligt att beräkna den maximala verkningsgraden som är möjlig. För första gången beräknades denna indikator av den franske vetenskapsmannen och ingenjören Sadi Carnot. Han uppfann en värmemotor som gick på idealisk gas. Det fungerar på en cykel med 2 isotermer och 2 adiabater. Principen för dess funktion är ganska enkel: en värmekontakt förs till kärlet med gas, vilket resulterar i att arbetsvätskan expanderar isotermiskt. Samtidigt fungerar den och tar emot en viss mängd värme. Efter att kärlet är värmeisolerat. Trots detta fortsätter gasen att expandera, men redan adiabatiskt (utan värmeväxling med omgivningen). Vid denna tidpunkt sjunker dess temperatur till kylskåpet. I detta ögonblick är gasen i kontakt med kylskåpet, vilket resulterar i att den ger den en viss mängd värme under isometrisk kompression. Därefter är kärlet återigen värmeisolerat. I detta fall komprimeras gasen adiabatiskt till sin ursprungliga volym och tillstånd.

Olika sorter

Nuförtiden finns det många typer av värmemotorer som arbetar på olika principer och på olika bränslen. De har alla sin egen effektivitet. Dessa inkluderar följande:

En förbränningsmotor (kolv), som är en mekanism där en del av det brinnande bränslets kemiska energi omvandlas till mekanisk energi. Sådana anordningar kan vara gas och vätska. Det finns 2-takts och 4-taktsmotorer. De kan ha en kontinuerlig arbetscykel. Enligt metoden för att förbereda en blandning av bränsle är sådana motorer förgasare (med extern blandningsbildning) och diesel (med intern). Beroende på typerna av energiomvandlare är de indelade i kolv, jet, turbin, kombinerat. Effektiviteten hos sådana maskiner överstiger inte 0,5.

Stirlingmotor - en anordning där arbetsvätskan är i ett slutet utrymme. Det är en slags extern förbränningsmotor. Principen för dess funktion är baserad på periodisk kylning/uppvärmning av kroppen med produktion av energi på grund av en förändring i dess volym. Detta är en av de mest effektiva motorerna.

Turbinmotor (roterande) med extern förbränning av bränsle. Sådana installationer finns oftast i värmekraftverk.

Turbiner (roterande) förbränningsmotorer används vid termiska kraftverk i toppläge. Inte lika vanligt som andra.

En turbopropmotor genererar en del av dragkraften på grund av propellern. Resten kommer från avgaser. Dess design är en roterande motor (gasturbin), på vars axel en propeller är monterad.

Andra typer av värmemotorer

Raket-, turbojet- och jetmotorer som får dragkraft från returen av avgaser.

Solid state-motorer använder en fast kropp som bränsle. När man arbetar är det inte dess volym som förändras, utan dess form. Under drift av utrustningen används en extremt liten temperaturskillnad.

Hur kan du öka effektiviteten

Är det möjligt att öka effektiviteten hos en värmemotor? Svaret måste sökas inom termodynamiken. Den studerar de ömsesidiga omvandlingarna av olika typer av energi. Det har konstaterats att det är omöjligt att omvandla all tillgänglig termisk energi till elektrisk, mekanisk, etc. Samtidigt sker deras omvandling till termisk energi utan några begränsningar. Detta är möjligt på grund av det faktum att den termiska energins natur är baserad på den oordnade (kaotiska) rörelsen av partiklar.

Ju mer kroppen värms upp, desto snabbare kommer molekylerna som utgör den att röra sig. Partikelrörelser kommer att bli ännu mer oberäkneliga. Tillsammans med detta vet alla att ordning lätt kan förvandlas till kaos, vilket är mycket svårt att beställa.

fb.ru

Värmemotoranordning

Funktionsprincip

Effektivitet = (Theating - Tcold.) / Theating. x 100 %.

I en värmemotor kan kroppen, när den värms upp och expanderas, inte ge all sin inre energi för att utföra arbete. En del av värmen kommer att överföras till kylskåpet tillsammans med avgaser eller ånga. Denna del av den termiska interna energin går oundvikligen förlorad. Under förbränning av bränsle får arbetsvätskan en viss mängd värme Q 1 från värmaren. Samtidigt gör den fortfarande arbete A, under vilken den överför en del av värmeenergin till kylskåpet: Q 2

Verkningsgrad kännetecknar motorns effektivitet inom området energiomvandling och transmission. Denna indikator mäts ofta i procent. Effektivitetsformel:

η*A/Qx100%, där Q är den förbrukade energin, A är användbart arbete.

Motoreffektivitet är förhållandet mellan nyttigt arbete och energin som tillförs av värmaren. Det kan representeras som följande formel:

η \u003d (Q 1 -Q 2) / Q 1, där Q 1 är värmen som tas emot från värmaren och Q 2 ges till kylskåpet.

Värmemotordrift

Arbetet som utförs av en värmemotor beräknas med följande formel:

A = |Q H | - |Q X |, där A är arbete, Q H är mängden värme som tas emot från värmaren, Q X är mängden värme som ges till kylaren.

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

Det är lika med förhållandet mellan det arbete som utförs av motorn och mängden värme som tas emot. En del av den termiska energin går förlorad under denna överföring.

Carnot motor

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

Olika sorter

Nuförtiden finns det många typer av värmemotorer som arbetar på olika principer och på olika bränslen. De har alla sin egen effektivitet. Dessa inkluderar följande:

Turbinmotor (roterande) med extern förbränning av bränsle. Sådana installationer finns oftast i värmekraftverk.

Turbiner (roterande) förbränningsmotorer används vid termiska kraftverk i toppläge. Inte lika vanligt som andra.

En turbopropmotor genererar en del av dragkraften på grund av propellern. Resten kommer från avgaser. Dess design är en roterande motor (gasturbin), på vars axel en propeller är monterad.

Andra typer av värmemotorer

Raket-, turbojet- och jetmotorer som får dragkraft från returen av avgaser.

Hur kan du öka effektiviteten

Arbetet som utförs av motorn är:

Denna process övervägdes först av den franske ingenjören och vetenskapsmannen N. L. S. Carnot 1824 i boken Reflections on the driving force of fire and on machines capable att utveckla denna kraft.

Syftet med Carnots forskning var att ta reda på orsakerna till ofullkomligheten hos den tidens värmemotorer (de hade en verkningsgrad på ≤ 5%) och att hitta sätt att förbättra dem.

Carnot-cykeln är den mest effektiva av alla. Dess effektivitet är maximal.

Figuren visar cykelns termodynamiska processer. I processen för isotermisk expansion (1-2) vid en temperatur T 1 , utförs arbetet genom att ändra värmarens inre energi, d.v.s. genom att tillföra mängden värme till gasen F:

A 12 = F 1 ,

Kylning av gasen före kompression (3-4) sker under adiabatisk expansion (2-3). Förändring i inre energi ΔU 23 i en adiabatisk process ( Q=0) är helt omvandlad till mekaniskt arbete:

A 23 = -AU 23 ,

Gasens temperatur som ett resultat av adiabatisk expansion (2-3) sjunker till temperaturen i kylskåpet T 2 < T 1 . I processen (3-4) komprimeras gasen isotermiskt, vilket överför mängden värme till kylskåpet Q2:

A 34 = Q 2,

Cykeln fullbordas genom processen med adiabatisk kompression (4-1), där gasen värms upp till en temperatur T 1.

Det maximala värdet på verkningsgraden hos värmemotorer som arbetar på idealgas, enligt Carnot-cykeln:

Kärnan i formeln uttrycks i den beprövade FRÅN. Carnots teorem att verkningsgraden för någon värmemotor inte kan överstiga verkningsgraden för Carnot-cykeln utförd vid samma temperatur på värmaren och kylskåpet.