Hiệu quả của động cơ nhiệt. Động cơ hiệu suất nhiệt - công thức để xác định

Công việc của nhiều loại máy móc đặc trưng như một nhân vật quan trọng như hiệu quả của động cơ nhiệt. Các kỹ sư mỗi năm tìm cách tạo ra một kỹ thuật cao cấp hơn mà với nhiên liệu ít hơn sẽ cho kết quả tốt nhất từ việc sử dụng nó.

bộ máy động cơ nhiệt

Trước khi bạn hiểu được những gì hiệu quả (hiệu quả), bạn cần phải hiểu cách cơ chế này hoạt động. Nếu không có kiến thức về các nguyên tắc hoạt động của nó không thể tìm ra bản chất của chỉ số này. động cơ nhiệt là một thiết bị làm việc thông qua việc sử dụng năng lượng bên trong. Bất kỳ động cơ nhiệt mà chuyển đổi năng lượng nhiệt để cơ khí, giãn nở nhiệt của vật liệu sử dụng ở nhiệt độ cao. Các hệ thống trạng thái rắn có thể không chỉ thay đổi âm lượng của các chất, mà còn là hình dạng của cơ thể. Các hành động của một động cơ như vậy là tùy thuộc vào pháp luật của nhiệt động lực học.

nguyên tắc hoạt động

Để hiểu được làm thế nào một động cơ nhiệt, nó là cần thiết để xem xét các cơ sở thiết kế của nó. Đối với hoạt động của các thiết bị yêu cầu hai cơ quan: a nóng (nóng) và lạnh (tủ lạnh, máy làm lạnh). Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt (hiệu quả của động cơ nhiệt) phụ thuộc vào loại của họ. Thông thường, tủ lạnh phục vụ ngưng hơi và nóng - bất kỳ loại nhiên liệu đốt trong lò. Hiệu quả của một động cơ nhiệt lý tưởng là các công thức sau:

Hiệu quả = (Tnagrev -.. Tholod) / Tnagrev. x 100%.

Trong trường hợp này, hiệu suất động cơ thực không bao giờ có thể vượt quá giá trị thu được theo công thức này. Ngoài ra, con số này sẽ không bao giờ vượt quá các giá trị trên. Để nâng cao hiệu quả, thường xuyên hơn tăng và giảm nhiệt độ của nhiệt độ nóng của tủ lạnh. Cả hai quá trình này sẽ được giới hạn ở những điều kiện thực tế của thiết bị.

động cơ nhiệt hiệu quả (công thức)

Trong hoạt động, hoạt động động cơ nhiệt xảy ra, như mà khí bắt đầu mất năng lượng và được làm lạnh đến một nhiệt độ nhất định. Loại thứ hai thường là cao hơn so với bầu không khí xung quanh một vài độ. Đây nhiệt độ mát. Như một thiết bị đặc biệt được thiết kế để làm mát và ngưng tụ tiếp theo của hơi nước xả. Nơi có tụ, đôi khi nhiệt độ tủ lạnh bên dưới nhiệt độ môi trường xung quanh.

Nhiệt động cơ cơ thể bằng cách làm nóng và mở rộng không thể gửi tất cả các năng lượng nội bộ của mình để làm việc. Một số nhiệt sẽ được chuyển vào tủ lạnh cùng với các khí thải hoặc hơi nước. Phần này của nhiệt của năng lượng nội bộ là không tránh khỏi bị mất. Chất lỏng hoạt động trong quá trình đốt cháy nhiên liệu của lò sưởi được một số lượng nhất định của Q nhiệt _1. Do đó nó thực hiện công việc khác A, trong đó truyền một phần của tủ lạnh nhiệt: Q ₂ 1.

hiệu suất động cơ đặc trưng cho tính hiệu quả trong chuyển đổi năng lượng và truyền dẫn. Chỉ số này thường được đo bằng phần trăm. Công thức hiệu quả:

η * A / Qx100%, nơi Q - chi tiêu năng lượng, và - một công việc hữu ích.

Dựa trên định luật bảo toàn năng lượng, chúng ta có thể kết luận rằng hiệu quả luôn là ít hơn đoàn kết. Nói cách khác, công việc tốt sẽ không bao giờ có nhiều hơn nó lên nắm quyền.

hiệu suất động cơ - tỷ lệ năng lượng hữu ích cho công việc báo cáo của lò sưởi. Nó có thể được biểu diễn dưới dạng một công thức:

η = (Q ₁ -Q ₂₎ / Q _1, trong đó Q ₁ - nhiệt nhận được từ lò sưởi, và Q ₂ - để cung cấp cho tủ lạnh.

động cơ nhiệt làm việc

Công việc được thực hiện bởi các động cơ nhiệt, được tính theo công thức:

A = | Q _H | - | Q _X |, trong đó A - nơi làm việc, Q _H - lượng nhiệt nhận được từ nóng, Q _X - lượng nhiệt phát ra mát.

động cơ nhiệt hiệu quả (công thức):

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

Ông là tỷ số giữa công việc mà làm cho động cơ với lượng nhiệt được sản xuất. Một phần của năng lượng nhiệt bị mất trong quá trình chuyển giao này.

động cơ Carnot

Hiệu quả tối đa của động cơ nhiệt được quan sát thấy trong các thiết bị Carnot. Điều này là do thực tế rằng hệ thống này là chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối của nóng (TH) và mát (Tx). động cơ nhiệt hiệu quả hoạt động theo chu kỳ Carnot được xác định theo công thức sau:

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

Các định luật nhiệt động lực học để tính toán hiệu quả tối đa cho phép, đó là có thể. Đây là lần đầu tiên con số này đã tính toán một nhà khoa học Pháp và kỹ sư Sadi Carnot. Ông phát minh ra một động cơ nhiệt, được điều hành bởi một khí lý tưởng. Cô làm việc trong một chu kỳ của 2 isotherms và 2 nóng. Làm thế nào nó hoạt động khá đơn giản: để tàu với một lò sưởi gas được cung cấp một số liên lạc, do đó chất lỏng làm việc mở rộng isothermally. Trong trường hợp này nó hoạt động và thu được một số tiền nhất định của nhiệt. Sau khi tàu cách nhiệt. Mặc dù vậy, gas tiếp tục mở rộng, nhưng đoạn nhiệt (không trao đổi nhiệt với môi trường). Tại thời điểm này, nhiệt độ của nó giảm đến việc thực hiện tủ lạnh. Tại thời điểm này, khí được tiếp xúc với một bình ngưng, nhờ đó mà nó mang lại một số tiền nhất định của nhiệt trong sự co isometric. Sau đó, cách nhiệt tàu một lần nữa. Khi khí được đoạn nhiệt nén để tình trạng ban đầu và khối lượng.

loài

Ngày nay có rất nhiều loại động cơ nhiệt hoạt động trên nguyên tắc khác nhau và các loại nhiên liệu khác nhau. Tất cả đều có hiệu quả của họ. Chúng bao gồm những điều sau đây:

• một động cơ đốt trong (piston), mà là một cơ chế mà phần đốt của năng lượng hóa học nhiên liệu được chuyển đổi thành năng lượng cơ học. thiết bị như vậy có thể khí và lỏng. Phân biệt 2 và 4 thì động cơ. Họ có thể có một nhiệm vụ chu kỳ hoạt động liên tục. Một cách tương tự để chế tạo hỗn hợp nhiên liệu như là động cơ carbureted (với hình hỗn hợp bên ngoài) và dầu diesel (nội bộ). Theo loại hình chuyển đổi năng lượng được chia thành piston, máy bay phản lực, tuabin và kết hợp. Hiệu quả của máy đó không vượt quá mục tiêu là 0,5.

• Stirling engine - một thiết bị trong đó chất lỏng làm việc là trong một không gian hạn chế. Nó là một loại động cơ đốt bên ngoài. Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên một cơ thể làm mát / sưởi ấm kỳ cho sản lượng năng lượng do sự thay đổi về khối lượng của nó. Đây là một trong những công cụ hiệu quả nhất.

• tuabin (quay) động cơ đốt ngoài với nhiên liệu. nhà máy như vậy là nhà máy nhiệt điện phổ biến nhất.

• Tuabin (rotor), động cơ đốt trong được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện trong chế độ đỉnh cao. Không quá nhiều thường như những người khác.

• Turbinovintovoy động cơ do một số các ốc tạo lực đẩy. Phần còn lại ông nhận được do khí thải. cấu trúc của nó là một động cơ quay (tua bin khí), trục trong đó được đẩy cánh quạt.

Các loại động cơ nhiệt

• tên lửa, động cơ phản lực và máy bay phản lực động cơ, trong đó thu được lực đẩy do sự tác động của khí thải.

• ổ đĩa trạng thái rắn được sử dụng làm nhiên liệu rắn. Trong hoạt động, nó không thay đổi khối lượng của nó, và hình dạng. Khi vận hành các thiết bị sử dụng là chênh lệch nhiệt độ rất nhỏ.

Như có thể tăng hiệu quả

Cho dù tăng hiệu quả của một động cơ nhiệt có thể? Câu trả lời phải được tìm kiếm trong nhiệt động lực học. Nó nghiên cứu sự biến đổi lẫn nhau của các loại khác nhau của năng lượng. Nó đã được chứng minh rằng nó là không thể để chuyển đổi tất cả các năng lượng nhiệt có sẵn trong điện, cơ khí và m. N. Đối với điều này chuyển đổi chúng thành nhiệt diễn ra mà không cần bất kỳ hạn chế. Điều này có thể do thực tế rằng bản chất của năng lượng nhiệt dựa trên mất trật tự (hỗn loạn) chuyển động của các hạt.

Mạnh mẽ hơn cơ thể được ấm lên, như vậy sẽ di chuyển các phân tử thành phần của nó nhanh hơn. Các chuyển động của các hạt sẽ trở nên thất thường hơn. Cùng với điều này, mọi người đều biết rằng thứ tự có thể dễ dàng biến thành hỗn loạn, đó là rất khó khăn để tổ chức.