Ефикасност топлотних мотора. Ефикасност топлотне мотора - Формула

Модерни реалности захтевају топлоту мотори широку операцију. Бројни покушаји да се замени са електромотора док пролази кроз неуспех. Проблеми у вези са акумулацијом енергије у аутономним системима, су решени уз велике тешкоће.

Стилл релевантни проблеми технологија израде мотора батерије на основу њихове дуготрајне употребе. Спеед карактеристике електричних возила су далеко од оних у аутомобилима, моторима са унутрашњим сагоревањем.

Први кораци у стварању хибридних мотора може значајно смањити штетне емисије у урбаним срединама, решавање проблема животне средине.

Мало историје

Могућност трансформације енергије паре у кинетичке енергије је познат од давнина. 130 пне: Филозоф Жерон Александрииски представљен публици парне играчку - еолипил. Сфера испуњена паром, дошао у ротацији под утицајем која потиче од њених авиона. Овај прототип модерног парне турбине у време подношења захтева није пронађена.

Дуги низ година и развоју филозофа века се сматрало само забава играчка. У 1629 италијански Д Бранка створио активну турбину. Парови покренути диск добили са ножевима.

Од тог тренутка почео је брз развој парних мотора.

топлотна машина

Трансформација унутрашње енергије горива у енергију кретања машинских делова и механизама који се користе у топлоте мотора.

Главни делови машина: грејач (систем прима енергију споља), радно тело (обавља благотворно дејство), фрижидер.

Грејач је намењен за радни флуид да акумулирају довољно залиха унутрашње енергије за користан рад. Фрижидер уклања вишак енергије.

Основна карактеристика ефикасности се зове ефикасност топлотних мотора. Ова количина показује шта део енергије потрошене у загревања провели да обавља користан рад. Што је већа ефикасност, повољно рад машине, али ова вредност не може прећи 100%.

Обрачун ефикасности

Нека грејање екстерно стечена енергију једнаку К _1. Алати тело починио радити, док се енергија даје фрижидер је _К2.

На основу одређивању смо укупну вредност ефикасности:

η = А / К _1. Претпостављамо да је А = П ₁ - П _2.

Отуда ефикасност топлотне мотора, формула коју додељује Позиција = (К ₁ - К ₂₎ / К ₁ = 1 - К ₂ / К _{1, дозвољава} следеће закључке:

• Ефикасност не може прећи 1 (или 100%);
• како би се повећала ове количине мора повећати ни у енергије добијене од грејача, или смањења енергије представљеном фрижидера;
• Повећање снага грејача постићи промену квалитета горива;
• смањују енергију, даје фрижидер, оставити да се постигне дизајна карактеристике мотора.

Идеална топлотна машина

Је стварање таквог мотора могуће, ефикасност која би била максимална (у идеалном - једнак 100%)? Наћи одговор на ово питање покушали да француски физичар и талентованог инжењера Сади Карно. У 1824. су ослобођени његове теоријске калкулације о процесима који се дешавају у гасовима.

Основна идеја оличена у идеалном машином може се сматрати понасања за обраду процесе идеалног гаса. Почевши са ширењем гаса изотермно на температури Т _1. Количина топлоте потребна за ову сврху, - К _1. Афтер гас без ширење топлоте (ан адијабатски процес). Након достизања температуре Т _{2, гас} је компримован изотермно пропуштањем фрижидера _{енергетског К2.} гаса повратак у првобитно стање врши адијабатски.

Ефикасност идеалног Царнот топлоте мотора са тачан прорачун је однос разлике између температуре грејања и уређаја хлађења до температуре која има грејач. То изгледа овако: η = _(Т1 - _Т2) / Т. _1.

Могући топлотна ефикасност машине, која формула има облик: η = 1 - Т ₂ / Т _{1, зависи} само од вредности гријач и хладнијем и не може бити већи од 100%.

Штавише, овај однос омогућава да се докаже да је ефикасност топлотне мотора може бити једнак јединици само када фрижидер апсолутна нула температуре. Као што је познато, ова вредност је недостижно.

Теоријски прорачуни Карно омогућавају да се одреди максималну ефикасност у мотору топлоте било дизајна.

Доказана ЦАРНОТ теорема је следећи. Произвољна мотор топлота ни под каквим околностима које могу да имају ефикасност већу од исте вредности идеалног ефикасности топлоте мотора.

Пример решавања проблема

Пример 1. Који ефикасност идеалног топлоте мотора, када је температура грејач је 800 Ц ^и температуре фрижидера 500 ^Ц испод?

Т. ₁ = 800 ^{°, Ц} = 1073 К т = 500 ^{°, Ц} = 500 К η -?

rešenje:

По дефиницији: η = (Т ₁ - Т ₂₎ / Т _1.

Нисмо добили температуру фрижидера, али т = (Т ₁ - Т _2), па:

η = ΔТ / Т ₁ = 500К / 1073 К = 0,46.

Одговор: ефикасност = 46%.

Пример 2. Одредити ефикасност идеалног топлоте мотора, уколико због енергије стечене један килоџул огледала врши користан рад 650 Ј. Која је температура грејача топлотне мотор ако је температура расхладног средства -. 400 К?

К ₁ = 1 кЈ = 1000 Ј А = 650 Ј, Т ₂ = 400 К, η - ?, Т ₁ =?

rešenje:

У овом задатку, то је топлотна инсталација, од којих ефикасност се може израчунати по формули:

η = А / К _1.

Да би се одредила температуру грејача користећи формулу ефикасности идеалног топлоте мотора:

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

Обављање математичких трансформација, добијамо:

Т ₁ = Т ₂ / (1- η).

Т ₁ = Т ₂ / (1- А / К _1).

Налазимо:

η = 650 Ј / 1000 Ј = 0,65.

Т = 400 К ₁ / (1- 650 Ј / 1000 Ј) = 1142.8 К.

Одговор: η = 65% Т ₁ = 1142.8 К.

стварним условима

Идеална топлотна машина дизајнирани са идеалним процесима. Рад се обавља само у изотермским процесима, је дефинисан као подручје ограничен графиконима карноов циклус.

У ствари, створити услове за проток статусних гаса промена у процесу, без пратећих промена у температури не могу бити. Но такви материјали, који би искључују размену топлоте са околних објеката. Адиабатиц процес постаје немогуће спровести. У случају температуре размену топлоте гаса обавезно мора променити.

Ефикасност топлотних машина насталих у реалним условима знатно се разликују од идеалног ефикасности мотора. Имајте на уму да је проток процеса у реалним мотора деси тако брзо да се варијација унутрашње топлотне енергије рада супстанце у процесу промене обим не може компензовати приливом количине топлотне енергије грејача и хладнији повратка.

Остали топлоте мотори

Реал мотори раде на различитим циклусима:

• Отто циклус Процес константне запремине са адијабатској променом, стварајући затворену петљу;
• Дизел циклус исобар, адијабатска, исоцхоре, адијабатска;
• гас турбина: Процес јављају при константном притиску, адијабатска заменио затвара петљу.

Направи процеса равнотеже у реалним мотора (како би их ближе идеалу) у савременој технологији није могуће. Ефикасност топлотних мотора је знатно мањи, чак и са истим условима температуре као у идеалном окружењу топлоте.

Али није неопходно да се смањи израчунавања улога формулу ефикасност на карноов циклус, као што је, постаје референтну тачку у процесу да се побољша ефикасност стварних мотора.

Начина да промените ефикасности

Кроз поређење идеалних и стварних топлоте мотора, треба напоменути да је последњи температура у фрижидеру не може бити произвољно. Обично фрижидер верују атмосферу. Узети температуру атмосфере може само приближне прорачуне. Искуство показује да је температура расхладне течности је издувних гасова код мотора, као што се дешава у моторе са унутрашњим сагоревањем (скраћено ДВС).

ДИК - најчешћи у нашем свету топлоте мотора. Ефикасност мотора топлота у овом случају зависи од температуре створио сагоревања горива. Суштинска разлика у ДИЦ парних мотора је фузиони огледала функције и тела уређаја оперативни у смеши ваздуха-горива. Бурнинг мешавину ствара притисак на покретним деловима мотора.

Подизање температуре радног гаса је постигнуто, битно мења својства горива. Нажалост, немогуће је без ограничења. Сваки материјал изградње коморе за сагоревање мотора има своју тачку топљења. Топлотна отпорност таквих материјала - основна карактеристика мотора, као и значајно утичу на ефикасност.

Ефикасност вредности мотор

Ако узмемо у обзир парне турбине, температуру на улазу радног парног који је једнак 800 К, као и издувни гас - 300 К, ефикасност машине је једнак 62%. У стварности, међутим, ова вредност не прелази 40%. Ово смањење се јавља услед губитка топлоте током грејања турбине становање.

Највећа вредност ефикасности мотора са унутрашњим сагоревањем не прелази 44%. Повећање ове вредности - питање у блиској будућности. Промена својства материјала, горива - то је проблем преко које запошљава најбоље умове човечанства.