Istilik mühərrikləri səmərəliliyi. bir istilik mühərriki səmərəliliyi - Formula

Modern reallıqlar istilik motorları geniş əməliyyat tələb edir. Çoxsaylı cəhdləri uğursuz keçirən isə elektrik mühərrikləri ilə əvəz edilsin. muxtar sistemləri güc toplanması ilə bağlı problemlər, böyük çətinliklə həll edilir.

onların uzunmüddətli istifadə əsasında istehsal güc batareya texnologiyasının Hələ müvafiq problemləri. elektrik vasitə Speed xüsusiyyətləri Avtomobillərin o, daxili yanma mühərrikləri uzaqdır.

hibrid mühərriklər yaradılmasında ilk addımlar əhəmiyyətli ekoloji problemlərin həlli, metropol zərərli emissiyaları azalda bilər.

Bir az tarixi

kinetik enerji buxar enerji çevrilməsi ehtimalı qədim zamanlardan məlum olub. 130 BC: Philosopher Geron Aleksandriysky tamaşaçı buxar oyuncaq təqdim - eolipil. buxar ilə dolu Sphere, onun təyyarəsi qaynaqlanan təsiri altında fırlanma gəldi. tətbiqi zamanı müasir buxar turbin Bu prototip aşkar deyil.

Uzun illər və əsr filosofu inkişafı üçün yalnız bir fun toy hesab edilmişdir. 1629-ci ildə İtaliyanın D. Branca aktiv turbin yaratmışdır. Couples hərəkət bıçaq ilə təmin disk seçin.

Həmin andan buxar mühərrikləri sürətlə inkişaf etməyə başladı.

istilik mühərrik

çevrilməsi daxili enerji istifadə maşın hissələri və mexanizmlərinin hərəkət enerji yanacaq istilik mühərrikləri.

maşın əsas hissələri: a qızdırıcı (sistem xaricində enerji alma), iş orqan (müsbət təsir həyata), soyuducu.

iş maye faydalı iş üçün daxili enerji kifayət qədər fond toplamaq üçün qızdırıcı nəzərdə tutulmuşdur. Fridge artıq enerji üz tutur.

səmərəliliyinin əsas xarakterik istilik mühərrikləri səmərəliliyinin adlanır. Bu kəmiyyət enerji hissəsi faydalı iş yerinə yetirmək üçün sərf istilik sərf nə göstərir. ali səmərəliliyi, maşın sərfəli əməliyyat, lakin bu dəyər 100% -dən çox olmamalıdır.

səmərəliliyinin hesablanması

Q ₁ bərabər qızdırıcısı xarici əldə enerji _edək. enerji verilmiş soyuducu Q ₂ isə Tools bədən, iş A _edib.

qətiyyətlə əsaslanaraq, biz səmərəliliyi dəyəri hesablamaq:

η = A / Q _1. Biz güman ki, A = Q ₁ - Q _2.

Beləliklə istilik mühərrik səmərəliliyi, bir formula η verilir = (Q ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / Q _1, aşağıdakı nəticələr verir:

• Efficiency 1 (və ya 100%) artıq ola bilməz;
• bir qızdırıcısı əldə enerji və ya enerji verilmiş soyuducu azalması ya artırmalıdır bu miqdarı artırmaq üçün;
• qızdırıcısı güc yanacaq keyfiyyətli bir dəyişiklik nail olmaq artırılması;
• , Soyuducu verir, enerji azaltmaq motorları dizayn xüsusiyyətləri əldə etmək üçün imkan verir.

Ideal istilik mühərrik

belə bir mühərrik yaradılması mümkündür, (bir ideal - 100% bərabər) maksimum olacaq səmərəliliyi? Fransız fizik və istedadlı mühəndis Sadi Carnot üçün cəhd bu suala cavab tapa bilərsiniz. 1824-cü ildə qazlar baş verən prosesləri haqqında nəzəri hesablamalar sərbəst buraxıldı.

ideal maşın təcəssüm əsas fikir ideal qaz davranış geri prosesləri hesab edilə bilər. Havanın temperaturu T ₁ qaz isothermally genişləndirilməsi ilə _başlayaraq. bu məqsədlə tələb olunan istilik miqdarı - Q _1. sonra istilik genişləndirilməsi olmadan qaz (bir adiabatic prosesi). Havanın temperaturu T ₂ çatdıqdan _sonra, qaz soyuducu enerji Q ₂ keçərək isothermally _sıxdı. orijinal qaz qaytarılması adiabatically həyata keçirilir.

dəqiq hesablanması ilə bir ideal Carnot istilik mühərriki səmərəlilik bir qızdırıcısı olan bir temperatur, istilik və soyutma cihaz arasında temperatur fərqi nisbəti. / T ₁ - η = (T ₂ T _1): Bu kimi _görünür.

maşın, formula mümkün istilik səmərəliliyi forması var: η = 1 - T ₂ / T _1, yalnız qızdırıcı və soyuducu temperatur dəyəri asılıdır və daha çox 100% ola bilməz.

Bundan başqa, bu əlaqələr istilik mühərrikləri səmərəliliyi birlik yalnız soyuducu bərabər ola bilər ki, sübut etmək üçün bir imkan verir mütləq sıfır temperatur. Məlum olduğu kimi, bu dəyər əlçatmaz edir.

Nəzəri hesablamalar Carnot hər hansı bir dizayn bir istilik mühərriki maksimum səmərəliliyinin müəyyən etmək üçün imkan verir.

aşağıdakı kimi sübut Carnot teoremi edir. bir ideal istilik mühərrik səmərəliliyinin eyni dəyərləri daha yüksək səmərəliliyinin malik heç bir halda ixtiyari istilik engine.

problem həll nümunəsi

NÜMUNƏ 1. qızdırıcısı temperatur 800 C və aşağı 500 ^C soyuducu temperatur zaman ideal istilik mühərriki nə səmərəliliyi?

T ₁ = 800 ^{° C} = 1073 K, ΔT = 500 ^{° C} = 500 K, η -

həll:

Müəyyən: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Biz soyuducu temperatur verilmiş, lakin deyil ΔT = (T ₁ - T _2), beləliklə:

η = ΔT / T ₁ = 500 K / 1073K = 0.46.

Cavab: səmərəlilik = 46%.

. 400 K - görə enerji əldə bir kilojoules qızdırıcısı istilik mühərriki Soğutucu temperatur əgər qızdırıcısı temperatur nədir faydalı iş 650 J. həyata əgər Misal 2. bir ideal istilik mühərrik səmərəliliyini müəyyən?

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

həll:

Bu məsələ, bu formula ilə hesablanır bilər səmərəliliyi olan bir istilik quraşdırma edir:

η = A / Q _1.

ideal istilik mühərrik formula səmərəliliyinin istifadə qızdırıcısı temperatur müəyyən etmək:

η = (T ₁ - T ₂₎ / T ₁ = 1 - T ₂ / T _1.

riyazi dəyişikliklər Performing, biz almaq:

T ₁ = T ₂ / (1 η).

T ₁ = T ₂ / (1 A / Q _1).

Biz hesablamaq:

η = 650 J / 1000 J = 0,65.

T = 400 K ₁ / (1 650 J / 1000 J) = 1142.8 K.

Cavab: η = 65%, T ₁ = 1142.8 K.

faktiki şərait

ideal prosesləri ilə nəzərdə tutulmuşdur bir ideal istilik engine. iş yalnız izotermik proseslər həyata keçirilir ki, bu, Carnot dövrünün grafik ilə həmsərhəddir sahəsi kimi müəyyən edilir.

Əslində, temperatur dəyişikliklər ola bilməz müşayiət olmadan prosesində qaz status dəyişikliklər axını üçün şərait yaratmaq. ətraf obyektləri ilə istilik mübadiləsi istisna edirəm Belə materialları. Adiabatik proses həyata keçirmək qeyri-mümkün olur. istilik mübadiləsi qaz temperatur halda mütləq dəyişməlidir.

real şəraitdə yaradılan istilik maşın səmərəliliyi motorları ideal səmərəliliyinin əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. real motorları proseslərin axını onun həcmi dəyişdirilməsi prosesində maddə iş daxili istilik enerji variasiya bir qızdırıcısı istilik miqdarı axını və bir soyuducu qaytarılması ilə kompensasiya oluna bilməz, belə ki, sürətli olur ki, unutmayın.

Digər istilik mühərrikləri

Real mühərrikləri müxtəlif dövründən fəaliyyət:

• adiabatic dəyişiklik, qapalı loop yaratmaq Otto dövrü daimi həcmi prosesi;
• Diesel dövrü isobar, adiabatik, isochore, adiabatic;
• qaz-turbin: daimi təzyiq meydana gələn prosesi adiabatic əvəz loop bağlayır.

real motorları bir tarazlıq prosesləri yaratmaq müasir texnologiya (ideal onlara yaxınlaşdırmaq üçün) mümkün deyil. istilik mühərrikləri səmərəliliyi hətta ideal istilik qəbulu eyni temperatur şəraiti ilə əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır.

Amma rol hesablanması formula səmərəliliyini azaltmaq lazım deyil , Carnot dövrü olduğu kimi, bu real motorları səmərəliliyinin artırılması prosesində istinad nöqtəsi olur.

səmərəliliyinin dəyişdirmək üçün yolları

ideal və faktiki istilik mühərrikləri müqayisəsi vasitəsilə, bu soyuducu son temperatur ixtiyari ola bilər ki, qeyd etmək lazımdır. Adətən soyuducu atmosfer inanıram. atmosfer yalnız təxmini hesablamalar temperatur etmək. Təcrübə onu (DVS kimi qısaldılmış) daxili yanma mühərrikləri olur kimi Soğutucu temperatur, motorları işlənmiş qaz olduğunu göstərir.

DIC - istilik mühərriki dünyada ən ümumi. Bu halda Efficiency istilik mühərrik yanacaq yanan yaratdığı temperaturu asılıdır. DIC buxar robotların əsas fərq bir hava-yanacaq qarışığı Fusion qızdırıcı funksiyaları və fəaliyyət göstərən cihaz orqanıdır. qarışıq Yanar mühərrik hərəkət edən hissələri təzyiq yaradır.

iş qaz temperatur artırılması xeyli yanacaq xassələri dəyişir, əldə edilir. Təəssüf ki, limit olmadan etmək mümkün deyil. mühərrik yanma kamerası tikintisi istənilən material onun ərimə nöqtəsi var. istilik cür materialların müqavimət - mühərrikin əsas xarakterik, eləcə də əhəmiyyətli səmərəliliyinin təsir.

Dəyərlər mühərrik səmərəliliyi

Nəzərə alsaq buxar turbini, 800 K bərabər iş buxar giriş temperatur, və işlənmiş qaz - 300 K, maşın səmərəliliyi 62% -ə bərabərdir. Əslində, lakin bu dəyər 40% -dən çox deyil. Bu azalma istilik turbin mənzil zamanı istilik itirməsi səbəbiylə meydana gəlir.

daxili yanma mühərrikləri səmərəliliyinin ən yüksək dəyəri 44% -dən çox deyil. Yaxın gələcəkdə sual - bu dəyər artır. materialların xassələri dəyişdirilməsi, yanacaq - bu insanların ən yaxşı ağıl çalışır olan bir problemdir.