L-effiċjenza tal-magni tas-sħana. L-effiċjenza ta 'magna sħana - Formula

realtajiet moderni tinħtieġ magni tas-sħana operazzjoni wiesgħa. Attentati numerużi biex jibdilhom ma 'muturi elettriċi waqt li għaddejjin minn falliment. Il-problemi assoċjati ma 'l-akkumulazzjoni ta' enerġija fis-sistemi awtonomi, huma solvuti b'diffikultà kbira.

problemi għadhom rilevanti ta 'manifattura teknoloġija tal-batterija qawwa bbażata fuq l-użu tagħhom fit-tul. Karatteristiċi veloċità ta 'vetturi elettriċi huma' l bogħod minn dawk fil-karozzi, magni b'kombustjoni interna.

L-ewwel passi fil-ħolqien ta 'magni ibridi jistgħu jnaqqsu b'mod sinifikanti l-emissjonijiet noċivi fiż-żoni metropolitani, soluzzjoni ta' problemi ambjentali.

Storja ftit

Il-possibbiltà ta 'trasformazzjoni tal-enerġija tal-fwar fil-enerġija kinetika ġie magħruf minn żminijiet antiki. 130 QK: filosfo Geron Aleksandriysky ppreżentat lill-ġugarell udjenza fwar - eolipil. Sfera mimlija bil-fwar, daħal fis-rotazzjoni taħt l-influwenza li joħorġu mill ġettijiet tagħha. Dan prototip tal-turbina tal-fwar moderna fil-mument tal-applikazzjoni ma tinstabx.

Għal ħafna snin u l-iżvilupp filosfu seklu kien ikkunsidrat biss ġugarell gost. 1,629 il D. Branca Taljan ħolqot turbina proattiv. Koppji stabbiliti fil-mozzjoni-diska pprovduti bi xfafar.

Minn dak il-mument beda l-iżvilupp mgħaġġel ta 'magni tal-fwar.

magna sħana

It-trasformazzjoni tal l-enerġija interna tal -fjuwil fi l-enerġija ta 'mozzjoni ta' partijiet tal-magni u mekkaniżmi użati fil search sħana.

partijiet prinċipali ta 'magni: heater (Sistema li tirċievi l-enerġija minn barra), il-korp tax-xogħol (jwettaq effett benefiku), friġġ.

Il-heater hija mfassla għall-fluwidu operattiv li jakkumulaw biżżejjed istokk ta 'l-enerġija interna għal xogħol utli. Fridge jneħħi enerġija żejda.

Il-karatteristika prinċipali ta 'effiċjenza huwa msejjaħ il-effiċjenza tal-magni tas-sħana. Din il-kwantità juri liema parti tal enerġija li ntefqu fit-tisħin tal-jintefqu biex jagħmlu xogħol utli. L-ogħla effiċjenza, l-operazzjoni vantaġġuża tal-magna, iżda dan il-valur ma jistax jaqbeż 100%.

Kalkolazzjoni ta 'effiċjenza

Ħalli heater enerġija akkwistat esternament ugwali għal Q _1. Għodod korp impenjat xogħol A, filwaqt li l-friġġ mogħtija enerġija kienet Q _2.

Ibbażat fuq id-determinazzjoni, aħna jikkalkulaw il-valur effiċjenza:

η = A / Q _1. Nassumu li A = M ₁ - Q _2.

Għalhekk l-effiċjenza tal-magna sħana, il-formula tiegħu huwa mogħti bi η = (Q ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / Q _1, tippermetti l-konklużjonijiet li ġejjin:

• Effiċjenza ma tistax taqbeż 1 (jew 100%);
• biex timmassimizza din il-kwantità għandha tiżdied jew fil-enerġija miksub minn heater, jew tnaqqis ta 'enerġija mogħtija friġġ;
• tiżdied il-qawwa heater tinkiseb bidla ta 'kwalità tal-fjuwil;
• inaqqsu l-enerġija, tagħti l-friġġ, jippermettu li jintlaħqu l-karatteristiċi tad-disinn tal-magni.

Magna sħana ideali

Hija l-ħolqien ta 'magna bħal din jista' jkun, l-effiċjenza tagħhom tkun l-massimu (fi ideali - ugwali għal 100%)? Issib it-tweġiba għal din il-mistoqsija ppruvaw fiżiċista Franċiż u inġinier talent Sadi Carnot. 1,824 kalkoli teoretiċi tiegħu dwar il-proċessi li jseħħu fil-gassijiet ġew rilaxxati.

L-idea bażika inkorporati fil-magna ideali jista 'jitqies kondotta proċessi riversibbli bil-gass ideali. Nibdew bl-espansjoni tal-isothermally gass f'temperatura T _1. L-ammont ta 'sħana meħtieġ għal dan il-għan, - Q _1. Wara gass mingħajr espansjoni sħana (proċess adjabatika). Wara li jintlaħaq it-temperatura T _2, il-gass huwa kompressat isothermally billi tgħaddi l-enerġija Q friġġ _2. ritorn gass għall-istat oriġinali tagħha hija mwettqa adiabatically.

L-effiċjenza ta 'magna ideali sħana Carnot mal-kalkolu eżatt huwa l-proporzjon tad-differenza fit-temperatura bejn l-tisħin u apparat li jkessaħ sa temperatura, li għandha heater. Jidher qisu dan: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

effiċjenza termali possibbli tal-magna, liema formula ta għandha l-forma: η = 1 - T ₂ / T _1, jiddependi biss fuq il-valur ta 'temperaturi heater u jkessaħ u ma tistax tkun ogħla minn 100%.

Barra minn hekk, din ir-relazzjoni wieħed jippermetti li jipprova li l-effiċjenza tal-magni tas-sħana jista 'jkun ugwali għall-unità biss meta l-friġġ assoluta żero temperatura. Kif inhu magħruf, dan il-valur huwa ma jkunx jista jintlaħaq.

kalkoli teoretiċi Carnot jippermettu li jiġi ddeterminat l-effiċjenza massima ta 'magna sħana ta' kwalunkwe disinn.

teorema Ppruvata Carnot hija kif ġej. magna sħana arbitrarja taħt l-ebda ċirkostanza jistgħu jkollhom effiċjenza ogħla mill-istess valuri ta 'effiċjenza ideali magna sħana.

Eżempju ta 'soluzzjoni ta' problemi

EŻEMPJU 1. Liema effiċjenza ta 'magna sħana ideali, meta t-temperatura heater hija ta' 800 Ċ u ^{t-temperatura} tal-friġġ 500 ^C hawn taħt?

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

soluzzjoni:

Skond id-definizzjoni: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Aħna ma ngħatawx temperatura tal-friġġ, iżda ΔT = (T ₁ - T _2), għalhekk:

η = ΔT / T ₁ = 500 K / 1073K = 0.46.

Tweġiba: effiċjenza = 46%.

Eżempju 2. Iddetermina l-effiċjenza ta 'magna sħana ideali, jekk minħabba l-enerġija miksub wieħed f'kilojoules heater wettaq xogħol utli 650 J. X'inhu t-temperatura tal-heater tal-magna sħana jekk temperatura tal-coolant -. 400 K?

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

soluzzjoni:

F'din il-ħidma, huwa installazzjoni termali, l-effiċjenza tagħhom tista 'tiġi kkalkulata bil-formula:

η = A / Q _1.

Biex tiddetermina l-temperatura tal-heater effiċjenza ta formula ta 'magna sħana ideali:

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

Jwettqu trasformazzjonijiet matematiċi, irridu jiksbu:

T ₁ = T ₂ / (1- η).

T ₁ = T ₂ / (1- A / Q _1).

Aħna kkalkulata:

η = 650 J / 1000 J = 0,65.

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

Tweġiba: η = 65%, T ₁ = 1142.8 K.

kondizzjonijiet attwali

Magna sħana ideali mfassla bil-proċessi ideali. Ix-xogħol huwa mwettaq biss fi proċessi isotermali, hija definita bħala ż-żona kkonfinata mill-graff taċ-ċiklu Carnot.

Fil-fatt, biex jinħolqu l-kundizzjonijiet għall-fluss ta 'tibdil fl-istat tal-gass fil-proċess, mingħajr akkumpanjament bidliet fit-temperatura ma tistax tkun. Ebda materjali bħal dawn, li jkunu jeskludu l-iskambju tas-sħana ma 'l-oġġetti tal-madwar. proċess adjabatika isir impossibbli li jitwettqu. Fil-każ ta 'temperatura tal-gass skambju ta' sħana għandu neċessarjament bidla.

L-effiċjenza ta 'magni termali maħluqa fil-kondizzjonijiet reali differenti b'mod sinifikanti mill-effiċjenza ideali ta' magni. Innota li l-fluss ta 'proċessi magni reali jiġri tant mgħaġġel li l-varjazzjoni tal-enerġija termali interna ta' sustanza li jaħdmu fil-proċess li jibdel volum tiegħu ma tistax tiġi kkumpensata bl influss ta 'kwantità sħana ta' heater u ritorn cooler.

Magni oħra tas-sħana

magni Real joperaw fuq ċikli differenti:

• ċiklu ta 'Otto proċess volum kostanti mal-bidla adjabatika, ħolqien ta' ċirku magħluq;
• Diżil ċiklu isobar, adjabatika, isochore, adjabatika;
• turbini tal-gass: il-proċess li jseħħu fi pressjoni kostanti, adjabatika sostitwit jagħlaq il-linja.

Oħloq proċessi ekwilibriju fil-magni reali (li jinġiebu eqreb għall-ideal) fit-teknoloġija moderna ma jkunx possibbli. Effiċjenza tal-magni tas-sħana huwa aktar baxx b'mod sinifikanti, anke bl-istess kondizzjonijiet ta 'temperatura bħal fil-issettjar bis-sħana ideali.

Iżda mhuwiex neċessarju li jitnaqqas ir-rwol kalkolu effiċjenza formola taċ-ċiklu Carnot, kif inhi, din issir punt ta 'referenza fil-proċess biex tittejjeb l-effiċjenza tal-magni reali.

Modi biex bidla effiċjenza

Permezz paragun ta 'magni tas-sħana ideali u attwali, għandu jiġi osservat li l-aħħar temperatura tal-friġġ ma tistax tkun arbitrarja. Normalment friġġ jemmnu li l-atmosfera. Li jieħdu l-temperatura tal-atmosfera tista kalkoli biss approssimattivi. L-esperjenza turi li t-temperatura likwidu li jkessaħ huwa l-gass tal-egżost fil-magni, kif jiġri fil-magni b'kombustjoni interna (abbrevjata bħala DSV).

DIC - l-aktar komuni fid-dinja tagħna ta 'magna sħana. magna sħana effiċjenza f'dan il-każ tiddependi mit-temperatura maħluqa minn fjuwil ħruq. Id-differenza essenzjali minn magni tal-fwar DIC huwa l-funzjonijiet heater fużjoni u l-korp apparat topera fi taħlita ta 'arja fjuwil. Ħruq taħlita toħloq pressjoni fuq il-partijiet li jiċċaqilqu tal-magna.

Ngħollu l-temperatura tal-gass tax-xogħol hija miksub, jinbidlu b'mod sinifikanti l-proprjetajiet tal-fjuwil. Sfortunatament, huwa impossibbli li jsir mingħajr limitu. Kull materjal ta 'kostruzzjoni tal-kompartiment tal-kombustjoni magna għandha punt tad-dewbien tagħha. Ir-reżistenza termali ta 'dawn il-materjali - il-karatteristika bażika tal-magna, kif ukoll li jaffettwaw b'mod sinifikanti l-effiċjenza.

effiċjenza valuri magna

Jekk inqisu li l- turbina tal-fwar, it-temperatura tad-daħla fwar li jaħdmu li huwa ugwali għal 800 K, u l-gass exhaust - 300 K, l-effiċjenza tal-magna hija ugwali għal 62%. Fir-realtà, madankollu, dan il-valur ma jaqbiżx l-40%. Dan it-tnaqqis iseħħ minħabba telf tas-sħana matul l-akkomodazzjoni tat-turbini tisħin.

L-ogħla valur tal-effiċjenza tal-magni ta 'kombustjoni interna ma jaqbiżx 44%. Żieda dan il-valur - il-kwistjoni tal-futur qarib. Jibdlu il-proprjetajiet ta 'materjali, karburanti - din hija problema fuq li timpjega l-aqwa mħuħ' l-umanità.