كفاءة حرارة المحرك. الكفاءة الحرارية المحرك - الصيغة لتحديد

عمل أنواع كثيرة من آلات يميز هذا الرقم يقل أهمية عن كفاءة حرارة المحرك. مهندس كل عام تسعى إلى إنشاء تقنية أكثر تقدما مع كمية أقل من الوقود من شأنه أن يعطي أفضل النتائج من استخدامه.

جهاز المحرك الحراري

قبل أن نفهم ما هو الكفاءة (الكفاءة)، تحتاج إلى فهم كيفية عمل هذه الآلية. دون معرفة مبادئ عملها لا يمكن معرفة طبيعة هذا المؤشر. حرارة المحرك هو الجهاز الذي يقوم بالعمل من خلال استخدام الطاقة الداخلية. أي حرارة المحرك الذي يحول الطاقة الحرارية إلى ميكانيكية التوسع، والحرارية من المواد المستخدمة عند ارتفاع درجات الحرارة. نظم الحالة الصلبة لا يمكن فقط تغيير حجم المادة، ولكن أيضا شكل الجسم. عمل مثل هذا المحرك يخضع لقوانين الديناميكا الحرارية.

مبدأ العملية

من أجل فهم كيف يمكن للحرارة المحرك، فمن الضروري النظر في أساس تصميمها. لتشغيل الجهاز يتطلب جثتين: الساخن (سخان) والباردة (ثلاجة ومبرد). مبدأ عمل المحركات الحرارية (كفاءة المحركات الحرارية) يعتمد على نوعها. في كثير من الأحيان، وثلاجة تخدم مكثف البخار وسخان - أي نوع من حرق الوقود في الفرن. كفاءة من حرارة المحرك المثالي هو من الصيغة التالية:

الكفاءة = (Tnagrev - Tholod) / Tnagrev. × 100٪.

في هذه الحالة، يمكن للكفاءة المحرك الحقيقي لا تتجاوز قيمة تم الحصول عليها وفقا لهذه الصيغة. أيضا، وهذا الرقم يتجاوز أبدا القيم أعلاه. لتحسين الكفاءة، في كثير من الأحيان زيادة وخفض درجة الحرارة في درجة حرارة سخان من الثلاجة. سيقتصر كل من هذه العمليات إلى الظروف الفعلية للمعدات.

حرارة المحرك الكفاءة (الصيغة)

في العملية، حدوث عملية حرارة المحرك، والذي يبدأ الغاز لتفقد الطاقة ويتم تبريده لدرجة حرارة معينة. وهذا الأخير هو عادة بضع درجات أعلى من الجو المحيط. هذا برودة درجة الحرارة. هذا جهاز خاص مصمم للتبريد والتكثيف لاحق من البخار العادم. حيث هناك المكثفات، وأحيانا درجة حرارة الثلاجة أقل من درجة الحرارة المحيطة.

الجسم حرارة المحرك عن طريق تسخين وتوسيع ليست قادرة على إرسال كل الطاقة الداخلية للقيام بالعمل. وسيتم نقل بعض الحرارة إلى الثلاجة جنبا إلى جنب مع غازات العادم أو البخار. هذا الجزء من الحرارة من الطاقة الداخلية يتم فقدان حتما. وسائل العمل أثناء احتراق الوقود بنسبة سخان يحصل على كمية معينة من الحرارة Q _1. وبالتالي فإنه يؤدي عملا آخر A، حيث ينقل جزء من الثلاجة الحرارة: س ₂ <س _1.

كفاءة المحرك يميز كفاءة في تحويل الطاقة ونقلها. وغالبا ما تقاس هذا المؤشر كنسبة مئوية. صيغة الكفاءة:

η * A / Qx100٪، حيث Q - أنفقت الطاقة، و- عمل مفيد.

واستنادا إلى قانون الحفاظ على الطاقة، يمكننا أن نستنتج أن كفاءة هي دائما أقل من وحدة وطنية. وبعبارة أخرى، فإن العمل الجيد أبدا أن يكون أكثر من يعتبر السلطة.

كفاءة المحرك - نسبة الطاقة مفيدة للعمل أفاد به سخان. يمكن أن تكون ممثلة على النحو صيغة:

η = (س _1، س ₂₎ / Q ₁ حيث Q ₁ - الحرارة التي وردت من المدفأة، وس ₂ - لإعطاء الثلاجة.

حرارة المحرك العمل

، ويتم احتساب العمل الذي قام به حرارة المحرك عن طريق المعادلة التالية:

A = | س _H | - | Q _X |، حيث أ - العمل، Q _H - كمية الحرارة التي وردت من المدفأة، Q _X - كمية الحرارة المنبعثة برودة.

حرارة المحرك الكفاءة (الصيغة):

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

وهو نسبة من العمل الذي يجعل المحرك إلى كمية من الحرارة الناتجة. يتم فقدان جزء من الطاقة الحرارية خلال هذا النقل.

محرك كارنو

ويلاحظ كفاءة القصوى للمحرك الحراري في الجهاز كارنو. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذا النظام يعتمد فقط على درجة الحرارة المطلقة للسخان (TH) وبرودة (تكساس). كفاءة المحرك الحراري تعمل وفقا ل دورة كارنو يتم تحديدها من قبل الصيغة التالية:

(تينيسي - تكساس) / تينيسي = - تكساس - تينيسي.

قوانين الديناميكا الحرارية لحساب أقصى قدر من الكفاءة المسموح بها، وهو أمر ممكن. للمرة الأولى التي تحسب هذه النسبة العالم الفرنسي والمهندس سادي كارنو. اخترع حرارة المحرك، الذي تديره الغاز المثالي. وقالت انها تعمل في حلقة مفرغة من 2 الأيسوثرم و 2 مع ارتفاع درجات الحرارة. كيف يعمل هو بسيط جدا: في وعاء مع سخان الغاز يتم توفير الاتصال، بحيث يوسع سائل العمل isothermally. في هذه الحالة يعمل ويحصل على كمية معينة من الحرارة. بعد عزل السفينة. على الرغم من هذا، فإن الغاز في التوسع، ولكن adiabatically (بدون تبادل الحرارة مع البيئة). في هذا الوقت، تنخفض درجة الحرارة إلى أداء الثلاجة. في هذه المرحلة يتم الاتصال الغاز مع مكثف، حيث أنه يعطي كمية معينة من الحرارة خلال تقلص متساوي القياس. ثم عزل السفينة مرة أخرى. عندما يتم ضغط الغاز adiabatically إلى حالته الأصلية والحجم.

نوع

في الوقت الحاضر هناك العديد من أنواع المحركات الحرارية التي تعمل على مبادئ مختلفة وأنواع مختلفة من الوقود. لديهم كل كفاءتها. وتتضمن ما يلي:

• محرك الاحتراق الداخلي (المكبس)، والذي هو آلية حيث يتم تحويل جزء من حرق الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية. قد تكون هذه الأجهزة الغاز والسائل. تمييز 2- و 4-السكتة الدماغية المحركات. قد يكون لديهم دورة عمل من التشغيل المستمر. قياسا إلى إعداد هذه الخلطات الوقود هي محركات carbureted (مع تشكيل خليط خارجي) والديزل (الداخلية). حسب نوع تحويل الطاقة تنقسم إلى المكبس، طائرة، التوربينات وجنبا إلى جنب. لا تتجاوز كفاءة هذه الآلات الهدف من 0.5.

• محرك ستيرلينغ - وهو الجهاز الذي وسائل العمل في مكان ضيق. بل هو نوع من محرك الاحتراق الخارجي. ويستند مبدأ عملها على جسم التبريد / التدفئة الدوري لإنتاج الطاقة نتيجة للتغيرات في حجمها. هذا هو واحد من محركات أكثر كفاءة.

• التوربينات (الدوارة) مع محرك الاحتراق الخارجي من الوقود. هذه المحطات هي محطات الطاقة الحرارية الأكثر شيوعا.

• التوربين (الدوار)، ويستخدم محرك الاحتراق الداخلي في محطات توليد الطاقة الحرارية في وضع الذروة. وليس ذلك بكثير شيوعا عن غيرهم.

• محرك Turbinovintovoy بسبب بعض مسامير يخلق قوة الدفع. بقية انه يتلقى بسبب غازات العادم. هيكلها هو محرك دوار (توربينات الغاز)، رمح من الذي دفع المروحة.

أنواع أخرى من المحركات الحرارية

• الصواريخ، نفاث و طائرة المحركات، التي يتم الحصول عليها التوجه نظرا لتأثير غازات العادم.

• تستخدم محركات الأقراص الصلبة للدولة بمثابة الوقود الصلب. في العملية، وأنه لا تغيير في الحجم والشكل. عند تشغيل المعدات المستخدمة هو الفرق في درجة الحرارة صغيرة للغاية.

كما يمكن أن تزيد من كفاءة

سواء زيادة كفاءة حرارة المحرك ممكن؟ يجب البحث عن الإجابة في الديناميكا الحرارية. ويدرس التحول المتبادل بين أنواع مختلفة من الطاقة. وقد ثبت أنه من المستحيل لتحويل كل الطاقة الحرارية المتاحة في الكهربائية والميكانيكية وم. N. لهذا تحويلها إلى حرارة يحدث دون أي قيود. وهذا ممكن يرجع ذلك إلى حقيقة أن طبيعة الطاقة الحرارية استنادا إلى (الفوضى) الحركة المختلين من الجسيمات.

أقوى وارتفعت درجة حرارة الجسم، لذلك سوف تتحرك الجزيئات المكونة لها بشكل أسرع. وحركة الجزيئات تصبح أكثر خاطئ. مع هذا، والجميع يعرف أن النظام يمكن أن تحول بسهولة إلى الفوضى، وهو أمر صعب للغاية في التنظيم.