بهره وری از موتور حرارتی. موتور راندمان حرارتی - فرمول برای تعیین

این کار از انواع بسیاری از ماشین آلات مشخصه مانند یک چهره مهم به عنوان بهره وری از موتور حرارتی. مهندسین هر سال به دنبال ایجاد یک روش های پیشرفته تر که با مصرف سوخت کمتر بهترین نتایج را از استفاده از آن است.

دستگاه موتور حرارتی

قبل از اینکه شما درک آنچه که بهره وری (بهره وری)، شما نیاز به درک چگونه این مکانیسم کار می کند. بدون آگاهی از اصول بهره برداری از آن نمی توانند بفهمند که ماهیت این شاخص. موتور حرارتی دستگاهی است که کار می کند از طریق استفاده از انرژی داخلی است. هر موتور حرارتی است که تبدیل انرژی حرارتی به مکانیکی، انبساط حرارتی مواد مورد استفاده در دماهای بالاتر. سیستم های حالت جامد نه تنها می تواند حجم ماده، بلکه شکل بدن را تغییر دهید. عمل چنین موتور به قوانین ترمودینامیک است.

اصل عمل

به منظور درک چگونه یک موتور گرمایی، در نظر گرفتن اساس طراحی آن لازم است. برای بهره برداری از دستگاه نیاز به دو بدن: یک گرم (بخاری) و سرد (یخچال، چیلر). اصل بهره برداری از موتورهای حرارتی (بهره وری از موتورهای حرارتی) بستگی به نوع خود. اغلب، یک یخچال در خدمت کندانسور بخار و یک بخاری - هر نوع احتراق سوخت در کوره. بازده یک موتور گرمایی ایده آل است از فرمول زیر:

بهره وری = (Tnagrev - Tholod) / Tnagrev. X 100٪.

در این مورد، راندمان موتور واقعی هرگز نمی تواند مقدار به دست آمده مطابق با این فرمول تجاوز. همچنین، این رقم هرگز از مقادیر بالا تجاوز. برای بهبود بهره وری، در اغلب موارد افزایش و کاهش درجه حرارت از درجه حرارت بخاری یخچال و فریزر. هر دو از این فرایندها خواهد شد به شرایط واقعی از تجهیزات محدود شده است.

موتور حرارتی بهره وری (فرمول)

در عمل، عملیات موتور حرارتی رخ می دهد، به عنوان که گاز شروع به از دست دادن انرژی است و به یک دمای خاص سرد می شود. در حالت دوم است که معمولا چند درجه بالاتر از اتمسفر اطراف آن. این دمای خنک تر است. چنین یک دستگاه خاص طراحی شده برای خنک کننده و تراکم پس از آن از بخار اگزوز. کجا هستند خازن، گاهی اوقات دمای یخچال زیر دمای محیط وجود دارد.

بدن موتور حرارتی با حرارت و گسترش است قادر به ارسال تمام انرژی داخلی خود را به کار نمی کند. مقداری از گرمای خواهد شد به یخچال و فریزر همراه با انتقال گازهای خروجی از اگزوز یا بخار. این بخش از حرارت از انرژی داخلی به ناچار از دست داد. سیال در طول احتراق سوخت توسط هیتر می شود یک مقدار مشخصی از گرما س ₁ بنابراین آن را انجام کار دیگری A، که در طی آن بخشی از یخچال و فریزر از گرما انتقال: Q ₂ <س ₁

راندمان موتور مشخصه بهره وری در تبدیل انرژی و انتقال است. این شاخص است که اغلب به عنوان یک درصد اندازه گیری شد. فرمول بهره وری:

η * A / QX100٪، که در آن Q - صرف انرژی، و - یک کار مفید است.

بر اساس قانون حفاظت از انرژی، میتوان نتیجه گرفت که بهره وری است که همیشه کمتر از وحدت. به عبارت دیگر، کار خوب هرگز بیش از آن زمان به قدرت باشد.

راندمان موتور - نسبت انرژی مفید به کار گزارش شده توسط بخاری. می توان آن را به عنوان یک فرمول بیان کرد:

η = (Q ₁ س ₂₎ / Q ₁ در آن Q ₁ - حرارت دریافت شده از بخاری و Q ₂ - را به یخچال و فریزر.

موتور حرارتی کار

کار انجام شده توسط موتور گرمایی است، با این فرمول محاسبه:

A = | Q _H | - | Q _X |، که در آن A - کار، Q _H - مقدار حرارت دریافت شده از بخاری، Q _X - مقدار حرارت آزاد شده مجددا باعث خنک تر است.

موتور حرارتی بهره وری (فرمول):

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

او نسبت از کار که باعث می شود موتور به مقدار حرارت تولید شده است. بخشی از انرژی حرارتی است که در طول این انتقال از دست داد.

موتور کارنو

حداکثر کارایی موتور حرارتی در دستگاه کارنو مشاهده شده است. این به خاطر این واقعیت است که این سیستم تنها وابسته به دمای مطلق از بخاری (TH) و کولر (TX) است. موتور حرارتی بهره وری عامل با توجه به چرخه کارنو توسط فرمول زیر تعیین می شود:

(TN - TX) / TN = - TX - TN است.

قوانین ترمودینامیک برای محاسبه حداکثر بهره وری اجازه، که ممکن است. برای اولین بار این رقم یک دانشمند فرانسوی و مهندس سعدی کارنو محاسبه کرده است. او یک موتور حرارتی است که توسط یک گاز ایده آل اداره می شود. او در یک چرخه از 2 ایزوترم و 2 گرم کار می کند. چگونه کار می کند بسیار ساده است: به کشتی با یک بخاری گاز است و عرضه یک تماس، به طوری که سیال isothermally گسترش می یابد. در این مورد آن عمل و به دست آوردن یک مقدار مشخصی از گرما. پس از عایق رگ. با وجود این، گاز همچنان به گسترش، اما adiabatically (بدون تبادل حرارت با محیط زیست). در این زمان، دمای آن کاهش مییابد به عملکرد یخچال و فریزر. در این مرحله گاز با یک خازن به موجب آن در طول انقباض ایزومتریک می دهد مقدار مشخصی از گرما تماس گرفت. سپس رگ دوباره عایق. هنگامی که گاز است adiabatically به حالت اصلی و حجم فشرده.

گونه

امروزه انواع مختلفی از موتورهای حرارتی که بر مبنای اصول مختلف و سوخت های مختلف کار وجود دارد. همه آنها بهره وری را داشته باشند. این شامل موارد زیر است:

• یک موتور احتراق داخلی (پیستونی)، که یک مکانیسم که در آن بخش سوزاندن انرژی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. چنین دستگاه ممکن است گاز و مایع است. تشخیص 2- و 4 زمانه موتور. آنها ممکن است یک چرخه از عملیات مستمر است. در قیاس به آماده سازی چنین مخلوط سوخت موتورهای carbureted (با ساختار ترکیب خارجی) و دیزل (داخلی) می باشد. توسط نوع مبدل انرژی به پیستون، جت توربین تقسیم و ترکیب شده است. بهره وری از این ماشین ها می کند هدف از 0.5 تجاوز نمی کند.

• موتور استرلینگ - یک دستگاه که در آن سیال در یک فضای محدود است. این نوع از موتور احتراق خارجی است. اصل کار از آن است که در یک دوره خنک کننده / گرم بدن به عملکرد انرژی به دلیل تغییرات در حجم آن است. این یکی از موتورهای کارآمد ترین است.

• توربین (چرخ فلک) موتور با احتراق خارجی از سوخت. این گیاهان از رایج ترین نیروگاه های حرارتی می باشد.

• توربین (روتور)، موتور احتراق داخلی در نیروگاه های حرارتی در حالت اوج استفاده می شود. نه زیاد مشترک به عنوان دیگران است.

• موتور Turbinovintovoy با توجه به برخی از پیچ محوری ایجاد می کند. بقیه او را دریافت به دلیل گازهای خروجی از اگزوز. ساختار آن یک موتور دوار است (توربین گازی)، شفت است که پروانه تحت فشار قرار دادند.

انواع دیگر از موتورهای حرارتی

• موشک، موتور توربوجت و جت موتور، که رانش به دلیل تاثیر از گازهای خروجی از اگزوز به دست آمده.

• درایوهای حالت جامد به عنوان یک سوخت جامد استفاده می شود. در عمل، آن را حجم آن، و شکل را تغییر دهید. هنگامی که عامل تجهیزات مورد استفاده تفاوت درجه حرارت بسیار کوچک است.

به عنوان می تواند بهره وری را افزایش می دهد

آیا افزایش بهره وری از یک موتور گرمایی ممکن است؟ پاسخ این پرسش باید در ترمودینامیک دنبال خواهد شد. این مطالعه تحول متقابل از انواع مختلف انرژی است. ثابت شده است که غیر ممکن است برای تبدیل تمام انرژی حرارتی موجود در برق، مکانیک و متر N. برای این تبدیل آنها به گرما می گیرد بدون هیچ گونه محدودیت. این توجه به این واقعیت که ماهیت انرژی حرارتی در نظم (پر هرج و مرج) حرکت ذرات بر اساس امکان پذیر است.

قوی تر از بدن گرم است، بنابراین مولکولهای جزء آن حرکت سریع تر. حرکت ذرات حتی بیشتر نامنظم تبدیل خواهد شد. همراه با این، همه می دانند که نظم را می توان به راحتی به هرج و مرج، که بسیار دشوار است برای سازماندهی تبدیل شده است.