A hatékonyság hő motorok. A hatékonyság egy hőerőgép - Formula

Modern valóságot kell melegíteni motorok széles működését. Számos kísérlet helyettesíteni őket villanymotorok ideje alatt hiba. Kapcsolatos problémák felhalmozódása a hatalom autonóm rendszerek, megoldani nagy nehezen.

Még releváns probléma a gyártási teljesítmény akkumulátor technológia alapján a hosszú távú használatra. Speed jellemzőit az elektromos járművek messze azok az autók, a belső égésű motorok.

Az első lépés a létrehozása hibrid motorok jelentősen csökkenti a káros kibocsátások nagyvárosi területek, a környezeti problémák megoldásában.

Egy kis történelem

Az a lehetőség, energia átalakítása gőz kinetikus energia már ősidők óta ismert. 130 BC: Filozófus Geron Aleksandriysky a közönség elé gőz játék - eolipil. Gömb tele gőzzel lépett forgatás hatására áradó ő sugarak. Ez a prototípus a modern gőzturbina a kérelem benyújtásának időpontjában nem található.

Sok éven át, és századi filozófus fejlődés úgy ítélték meg, csak egy szórakoztató játék. 1629 az olasz D. Branca létrehozott egy proaktív turbina. Párok mozgásba a lemezt ellátva pengék.

Ettől a pillanattól kezdődött a gyors fejlődés a gőzgépek.

hőerőgép

Az átalakulás a belső energiája az üzemanyagot a mozgási energia a gépalkatrészek és mechanizmusokat használt hő motorok.

Fő gépalkatrészek: a melegítő (rendszer fogadására energia kívülről), a munka test (elvégzi jótékony hatása), hűtőszekrény.

A fűtés célja a munkaközeg felhalmozni elegendő készlet a belső energiapiac hasznos munkát. Hűtő enyhítette a felesleges energiát.

A fő jellemzője a hatékonyság hívják hatékonyságának hő motorok. Ez a mennyiség mely része látható fordított energia a fűtés a kiégett elvégzéséhez hasznos munkát. Minél nagyobb a hatékonysága, előnyös a gép működését, de ez az érték nem haladhatja meg a 100% -ot.

Kiszámítása a hatékonyság

Legyen fűtő külsőleg megszerzett energia egyenlő Q _1. Eszközök szervezet elkötelezett munka A, míg az energia adott hűtőberendezés volt _Q2.

Ezen döntés alapján a számítjuk, ami hatékonysági érték:

η = A / Q _1. Azt feltételezzük, hogy A = Q ₁ - Q _2.

Ezért a hatékonysága a hőerőgép, amelynek képletét adja η = (Q ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / Q _1, lehetővé teszi, hogy az alábbi következtetéseket:

• Hatékonysága nem haladhatja meg az 1 (vagy 100%);
• hogy maximalizálja ezt a mennyiséget kell növelni vagy a nyert energiával fűtőtest, vagy csökken az energia adott hűtőberendezés;
• növeli a fűtő teljesítmény változást elérni az üzemanyag minősége;
• csökkenti az energia, így a fagyasztóból, hogy elérjék a tervezési jellemzői a motorokat.

Az ideális hőerőgép

A teremtés egy ilyen motor lehet, a hatékonyság amelynek az lenne a legnagyobb (ideális - egyenlő 100%)? Keresse meg a választ erre a kérdésre próbált francia fizikus és egy tehetséges mérnök Sadi Carnot. 1824-ben az ő elméleti számítások a folyamatok játszódnak le az gázokat elengedjük.

Az alapötlet megtestesülő az ideális gép tekinthető magatartás visszafordítható folyamatok ideális gáz. Kezdve bővítése a gáz izotermikus T hőmérsékleten _1. A hőmennyiség szükséges erre a célra, - Q _1. után gáz bővítése nélkül hő (adiabatikus folyamat). Elérése után a hőmérsékletet T _2, a gáz sűrítése izotermikusan átadásával a hűtőszekrény energia Q _2. gáz visszatér az eredeti állapotába kerül végrehajtásra adiabatikus.

A hatékonyságot az ideális Carnot hőerőgép a pontos kiszámítása az aránya a hőmérséklet-különbség a fűtési és hűtési eszközt olyan hőmérsékletre, amely egy melegítő. Úgy néz ki, mint ez: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Lehetséges termikus hatásfoka a gép, amely képlet formájában: η = 1 - T ₂ / T _1, csak attól függ, értéke fűtő és hűvösebb hőmérséklet, és nem lehet nagyobb, mint 100%.

Sőt, ez a kapcsolat lehetővé teszi az egyik bizonyítani, hogy a hatékonyság hő motorok egyenlő lehet az egység csak akkor, ha a hűtőszekrény abszolút nulla hőmérsékleten. Mint ismeretes, ez az érték elérhetetlen.

Elméleti számítások Carnot teszi, hogy meghatározza a maximális hatékonyságot a hőerőgép bármilyen design.

Bevált a Carnot-tétel a következő. Tetszőleges hőerőgép semmilyen körülmények között nem képes arra, hogy a hatékonyság magasabb, mint az azonos értékeket az ideális hőerőgép hatásfokát.

Egy példa a problémamegoldás

Példa 1. Mi hatásfoka ideális hőerőgép, amikor a fűtőelem hőmérséklete 800 ° C, és ^a hőmérséklet a hűtőszekrény 500 ^C alatti?

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

megoldás:

Definíció: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Mi nem adott hőmérsékleten a hűtőszekrény, de AT = (T ₁ - T _2), így:

η = AT / T ₁ = 500 K / 1073K = 0,46.

Válasz: hatékonyság = 46%.

2. példa hatékonyságának meghatározására egy ideális hőerőgép, ha annak az energiának szerzett egy kilojoule fűtő végre hasznos munkát 650 J. Mi az a hőmérséklet, a fűtőtest hő motort, ha a hűtőfolyadék hőmérséklete -. 400 K?

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

megoldás:

Ebben a feladatot, ez egy termikus berendezését, a hatékonysága, amely lehet képlettel számítottuk ki:

η = A / Q _1.

Annak meghatározására, a hőmérséklet a fűtőelem segítségével képlet hatékonyságát egy ideális hőerőgép:

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

Performing matematikai transzformációk, kapjuk:

T ₁ = T ₂ / (1- η).

T ₁ = T ₂ / (1- A / Q _1).

Kiszámítjuk:

η = 650 J / 1000 J = 0,65.

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

Válasz: η = 65%, T ₁ = 1142,8 K.

aktuális feltételek

Az ideális hőerőgép célja az ideális folyamatokat. A munkálatokat kizárólag izotermikus folyamatok, akkor az a terület által határolt grafikont a Carnot-ciklus.

Tény, hogy megteremtse a feltételeket a gáz áramlását váltásának a folyamat, azt nem kíséri a hőmérséklet-változás nem lehet. Nincs ilyen anyagokat, amely kizárná a hőcsere a környező tárgyak. Adiabatikus folyamat lehetetlenné válik, hogy végezzen. Abban az esetben, hőcserélő gáz hőmérséklete szükségképpen változik.

A hatékonyság termikus gépek teremtett valós körülmények között jelentősen eltérnek az ideális motorok hatékonyságát. Megjegyezzük, hogy az áramlás a folyamatok valós motor olyan gyorsan történik, hogy a változás a belső hőenergia dolgozó anyagnak a folyamat változó térfogata nem lehet kompenzálni beáramló hő mennyiségét a fűtő és hűtő a visszatérés.

Egyéb hő motorok

Igazi motorral működnek a különböző ciklusok:

• Otto-ciklusú állandó volumenű folyamat adiabatikus változás, ami egy zárt hurokban;
• Dízelüzemű izobár, adiabatikus, isochore, adiabatikus;
• gázturbina: folyamat előforduló állandó nyomáson, adiabatikus helyébe zárja a hurkot.

Hozzon létre egy egyensúlyi folyamatok valós motorok (közelebb hozza azokat az ideális) a modern technológia nem lehetséges. Hatékonyság hő motorok lényegesen alacsonyabb, még azonos hőmérsékleti körülmények között, mint az ideális hőfokot.

De ez nem szükséges, hogy csökkentsék a szerepe számítási képlet a hatékonyság , a Carnot-ciklus, ahogy van, ez lesz a viszonyítási pont a folyamat hatékonyságának javítása a valódi motorok.

Módon megváltoztatni a hatékonyság

Összehasonlítás révén ideális és a tényleges hő motorok, meg kell jegyezni, hogy az utolsó hőmérséklete a hűtő nem lehet önkényes. Általában úgy vélik, hűtőgép a légkörbe. Ahhoz, hogy a hőmérséklet a légkör csak hozzávetőleges számításokat. A tapasztalat azt mutatja, hogy a hűtőközeg hőmérséklete a kipufogó gáz motorok, ahogy ez történik a belső égésű motorokban (rövidítve DVS).

DIC - a leggyakoribb világunkban hőerőgép. Hatékonyság hőerőgép ebben az esetben függ a hőmérséklettől égése során keletkező üzemanyag. Az alapvető különbség a DIC gőzgépek van a fúziós melegítő funkciók és a működő készüléket test egy levegő-üzemanyag keverék. Égő keverék nyomást hoz létre a mozgó alkatrészek a motor.

A figyelem a munkagáz hőmérséklet elérését, jelentősen módosítva a tulajdonságait az üzemanyag. Sajnos, ez nem lehet csinálni, korlátozás nélkül. Minden olyan anyagot, az építés a motor égési kamra az olvadáspontját. A termikus ellenállás ilyen anyagok - alapvető jellemzője a motor, valamint a jelentős mértékben befolyásolja a hatékonyságot.

Értékek a motor hatékonyságát

Ha figyelembe vesszük a gőzturbina, a hőmérséklet a dolgozó gőzbevezetővel ami egyenlő 800 K, és a kipufogógáz - 300 K, a hatékonysága a gépnek egyenlő 62%. A valóságban azonban ez az érték nem haladja meg a 40% -ot. Ez a csökkenés akkor fordul elő miatt a hőveszteség a melegítés során turbinaház.

A legmagasabb érték a hatékonyság belső égésű motorok nem haladja meg a 44%. Az érték növelése - a kérdést a közeljövőben. Tulajdonságainak módosítása anyagok, az üzemanyag - ez egy olyan probléma, amely felett foglalkoztat a legjobb elmék az emberiség.