Ang efficiency sa kainit makina. Ang efficiency sa usa ka kainit engine - Pormula

Modernong kamatuoran nagkinahanglan kainit makina halapad nga operasyon. Daghang mga paningkamot sa pag-ilis kanila uban sa electric motor samtang giatiman sa kapakyasan. Ang mga problema nga nalangkit sa panagtigum, panagtingub sa gahum sa autonomous nga sistema, nasulbad uban sa dakung kalisud.

Bisan pa may kalabutan sa mga problema sa manufacturing nga gahum battery teknolohiya base sa ilang long-term nga paggamit. Speed kinaiya sa electric sakyanan mao ang sa halayo gikan sa mga sa mga sakyanan, internal combustion nga mga makina.

Ang unang lakang sa paglalang sa hybrid nga mga makina nga mahimo kamahinungdanon pagpakunhod sa makadaot nga emissions sa mga lugar nga metropolitan, pagsulbad sa mga problema sa kalikopan.

Usa ka gamay nga kasaysayan

Ang posibilidad sa kausaban sa kusog sa kabisog ngadto sa kinetic enerhiya nga nailhan sukad pa sa karaang panahon. 130 BC: Pilosopo Geron Aleksandriysky gipresentar sa mamiminaw kabisog dulaan - eolipil. Kaayong napuno sa kabisog, miadto sa rotation sa ilalum sa impluwensya nga naggikan sa iyang jets. Kini nga sumbanan sa modernong kabisog turbine sa panahon sa aplikasyon dili makaplagan.

Kay sa daghan nga mga tuig ug nga siglo pilosopo development kini giisip lang sa usa ka makalingaw nga dulaan. Sa 1629 ang Italyanong D. Branca gibuhat sa usa ka proactive turbine. Mga magtiayon sa sa motion sa disc gihatag sa blades.

Gikan sa higayon nga nagsugod ang paspas nga paglambo sa alisngaw makina.

kainit engine

Ang kausaban sa mga internal nga kusog sa mga fuel ngadto sa kusog sa motion sa mga bahin machine ug mga mekanismo nga gigamit sa kainit makina.

Main mga bahin sa mga makina: usa ka heater (sistema sa pagdawat sa enerhiya gikan sa gawas), ang nagtrabaho sa lawas (naghimo sa usa ka mapuslanon nga epekto), refrigerator.

heater ang gidisenyo alang sa mga nagtrabaho fluid sa tapok igo stock sa internal nga enerhiya alang sa mapuslanon nga buhat. Fridge nagakuha sa sobra nga enerhiya.

Ang nag-unang kinaiya sa efficiency gitawag sa efficiency sa kainit makina. gidaghanon Kini nagpakita kon unsa ang bahin sa enerhiya gigamit sa pagpainit sa migahin sa pagbuhat sa mapuslanon nga buhat. Ang mas taas nga ang efficiency, ang bentaha operasyon sa mga makina, apan kini nga bili dili mahimo nga molabaw sa 100%.

Kalkulasyon sa efficiency

Himoa nga heater externally naangkon enerhiya nga sama sa Q _1. Mga himan sa lawas nga nahimo nga buhat A, samtang ang enerhiya nga gihatag refrigerator mao Q _2.

Base sa determinasyon, kuwentahon kita sa bili efficiency:

η = usa ka / Q _1. maghunahuna kita nga usa ka = Q ₁ - Q _2.

Busa ang efficiency sa kainit engine, ang pormula nga gihatag pinaagi sa η (Q ₁ - Q ₂₎ = / Q ₁ = 1 - Q ₂ / Q _1, nagtugot sa mosunod nga mga konklusyon:

• Efficiency dili molabaw 1 (o 100%);
• sa pag-maximize niini nga gidaghanon kinahanglan motubo sa bisan hain sa enerhiya nga nakuha gikan sa usa ka heater, o sa usa ka pagkunhod sa enerhiya nga gihatag refrigerator;
• sa pagdugang sa heater gahum sa pagkab-ot sa usa ka kausaban sa fuel kalidad;
• pagpakunhod sa kusog, naghatag sa refrigerator, sa pagtugot sa pagkab-ot sa mga disenyo sa mga makina.

Usa ka sulundon nga kainit engine

Mao ang paglalang sa maong usa ka makina sa mahimo, ang efficiency sa nga mao ang maximum (sa usa ka sulundon nga - sama sa 100%)? Pangitaa ang tubag sa niini nga pangutana misulay sa Pranses nga pisiko ug sa usa ka talented engineer Sadi Carnot. Sa 1824 ang iyang teoriya sa kalkulasyon bahin sa mga proseso nga nahitabo diha sa mga gas gibuhian.

Ang nag-unang mga ideya nga anaa sa sulundon nga makina mahimong giisip nga paggawi mausab proseso uban sa sulundon nga gas. Sugod sa pagpalapad sa gas isothermally sa temperatura T _1. Ang gidaghanon sa kainit nga gikinahanglan alang niini nga katuyoan, - Q _1. Human sa gas nga walay pagpalapad kainit (sa usa ka adiabatic proseso). Human sa pagkab-ot sa temperatura T _2, ang gas gimubo isothermally pinaagi sa agi sa refrigerator enerhiya Q _2. gas pagbalik ngadto sa iyang orihinal nga kahimtang ang gihimo adiabatically.

Ang efficiency sa usa ka sulundon nga Carnot kainit engine sa eksaktong pagtantiya, pagbanabana mao ang ratio sa sa temperatura kalainan sa taliwala sa mga pagpainit ug sa makapabugnaw device ngadto sa usa ka temperatura, nga adunay usa ka heater. Kini motan-aw sama niini: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Posible kainit efficiency sa makina, nga pormula ang porma: η = 1 - T ₂ / T _1, agad lamang sa bili sa heater ug bugnaw nga temperatura, ug dili mahimo nga mas dako pa kay sa 100%.

Dugang pa, kini nga relasyon makahimo sa usa nga pamatud-an nga ang efficiency sa kainit makina mahimong managsama sa panaghiusa lamang sa diha nga ang refrigerator hingpit zero temperatura. Ingon sa nailhan, kini nga bili mao ang makab-ot.

Theoretical kalkulasyon Carnot motugot sa pagtino sa maximum efficiency sa usa ka kainit engine sa bisan unsa nga disenyo.

Napamatud Carnot ni ághaming mao ang sama sa mosunod. Arbitraryong kainit engine dili ubos sa mga kahimtang makahimo sa efficiency mas taas pa kay sa sa mao usab nga mga prinsipyo sa usa ka sulundon nga efficiency kainit engine.

Usa ka panig-ingnan sa problema sa pagsulbad

PANIG-INGNAN 1. Unsa efficiency sa usa ka sulundon nga kainit engine, sa diha nga ang heater temperatura mao ang 800 C ug ^sa temperatura sa sa refrigerator 500 ^C sa ubos?

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

solusyon:

Pinaagi sa kahulugan: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Dili kita gihatagan temperatura sa sa refrigerator, apan ΔT = (T ₁ - T _2), busa:

η = ΔT / T ₁ = 500 K / 1073K = 0,46.

Tubag: efficiency = 46%.

Panig-ingnan 2. Tinoa ang efficiency sa usa ka sulundon nga kainit engine, kon tungod sa enerhiya naangkon sa usa ka kilojoules heater gihimo mapuslanon nga buhat 650 J. Unsa ang temperatura sa heater sa kainit engine kon coolant temperatura -. 400 K?

Q ₁ = 1 KJ = 1000 J Usa ka = 650 J, T ₂ = 400 K, η - ?, T ₁ =?

solusyon:

Sa niini nga buluhaton, kini mao ang usa ka sa kainit instalar, ang efficiency nga mahimong kalkulado pinaagi sa pormula:

η = usa ka / Q _1.

Aron sa pagtino sa temperatura sa sa heater sa paggamit sa pormula efficiency sa usa ka sulundon nga kainit engine:

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

Sa pagbuhat sa matematika kausaban, makabaton kita:

T ₁ = T ₂ / (1- η).

T ₁ = T ₂ / (1- A / Q _1).

kompyut kita:

η = 650 J / 1000 J = 0,65.

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

Tubag: η = 65%, T ₁ = 1142.8 K.

aktwal nga kahimtang sa

Usa ka sulundon nga kainit engine nga gidisenyo sa sulundon nga proseso. Ang buhat nga gihimo lamang sa isothermal proseso, kini gihubit ingon nga ang mga dapit nga gilibotan sa graph sa Carnot siklo.

Sa pagkatinuod, sa paghimo sa mga kondisyon alang sa dagan sa mga kausaban gas status sa proseso, nga walay nag-uban nga mga kausaban sa temperatura dili mahimo. Walay ingon nga mga materyales, nga iapil sa kainit exchange sa palibot nga mga butang. Adiabatic proseso mahimong imposible sa pagtuman sa. Sa kaso sa kainit exchange temperatura gas kinahanglan mag-usab.

Ang efficiency sa kainit makina gilalang sa tinuod nga kahimtang sa lahi gikan sa kamahinungdanon sa sulundon nga efficiency sa mga makina. Timan-i nga ang dagan sa proseso sa tinuod nga mga makina mahitabo sa ingon sa pagpuasa nga ang kalainan sa mga internal nga kainit kusog sa pagtrabaho bahandi diha sa proseso sa pag-usab sa gidaghanon sa iyang dili mabayran sa pagsulod sa kainit gidaghanon sa usa ka heater, ug sa usa ka bugnaw nga pagbalik.

Ang ubang mga kainit makina

Ang tinuod nga mga makina operate sa lain-laing mga siklo:

• Otto siklo kanunay nga gidaghanon proseso sa adiabatic kausaban, sa paghimo sa usa ka sirado nga laang;
• Diesel cycle isobar, adiabatic, isochore, adiabatic;
• sa usa ka gas turbine: proseso nga nahitabo sa kanunay nga pressure, adiabatic gipulihan closes sa laang.

Paghimo og usa ka panimbang proseso sa tinuod nga mga makina (sa pagdala kanila nga mas maduol ngadto sa sulundon) sa modernong teknolohiya mao ang dili mahimo. Efficiency sa kainit makina mao ang kamahinungdanon ubos nga, bisan pa uban sa sama nga kahimtang sa temperatura ingon sa sulundon nga kahimtang kainit.

Apan kini dili kinahanglan sa pagpakunhod sa papel kalkulasyon pormula efficiency sa Carnot siklo, ingon nga kini mao, kini mahimo nga usa ka pakisayran nga punto sa proseso sa pagpalambo sa efficiency sa tinuod nga mga makina.

Paagi sa pag-usab efficiency

Pinaagi sa pagtandi sa sulundon ug aktuwal nga mga makina kainit, kini kinahanglan nga nakita nga sa katapusan nga temperatura sa sa refrigerator dili mahimo nga arbitraryong. Kasagaran refrigerator motuo sa atmospera. Aron sa pagkuha sa temperatura sa atmospera mahimo lamang banabana kalkulasyon. Kasinatian nagpakita nga ang coolant temperatura mao ang pahungaw gas sa makina, ingon nga kini mahitabo sa internal combustion nga mga makina (abbreviated ingon DVS).

Hangtud - ang labing komon nga diha sa atong kalibutan sa kainit engine. Efficiency kainit engine sa niini nga kaso agad sa temperatura gibuhat sa nagdilaab nga fuel. Ang importante nga kalainan gikan sa halad sa alisngaw makina mao ang pagtugnaw, paglangkub heater gimbuhaton ug ang mga operate device nga lawas sa usa ka air-fuel sagol. Nagdilaab nga sagol nagmugna pressure sa pagbalhin sa mga bahin sa mga makina.

Isa sa mga nagtrabaho temperatura gas nga makab-ot, sa kamahinungdanon sa pag-usab sa mga kabtangan sa mga gasolina. Ikasubo, kini imposible sa pagbuhat nga walay kinutoban. Ang bisan unsang materyal nga sa pagtukod sa sa makina pagkasunog lawak adunay iyang nagkahilis nga punto. Ang kainit pagsukol sa maong mga materyales - ang nag-unang mga kinaiya sa makina, ingon man sa kamahinungdanon makaapekto sa efficiency.

Nga mga Prinsipyo engine efficiency

Kon atong ikonsiderar ang kabisog turbine, ang temperatura sa mga nagtrabaho kabisog bukana nga mao ang katumbas sa 800 K, ug ang tambutso gas - 300 K, ang efficiency sa mga makina mao ang katumbas sa 62%. Sa pagkatinuod, Apan, kini nga bili dili molabaw sa 40%. reduction Kini mahitabo tungod sa kainit sa pagkawala sa panahon sa pagpainit turbine housing.

Ang labing taas nga bili sa efficiency sa mga internal nga pagkasunog makina dili molabaw sa 44%. Pagdugang kini nga bili - ang pangutana sa sa duol nga umaabot. Ang pag-usab ang mga kabtangan sa mga materyales, fuel - kini mao ang usa ka problema sa ibabaw nga nagagamit sa mga labing maayo nga mga hunahuna sa katawhan.