Kekecapan mesin panas. Kekecapan engine panas - Formula

realities modern merlukeun mesin panas operasi lega. Sababaraha usaha pikeun ngaganti poto eta sareng motor listrik bari ngalaman kagagalan. Masalah pakait jeung akumulasi kakuatan dina sistim otonom, anu direngsekeun kalawan kasusah hébat.

Masih masalah relevan of manufaktur téhnologi batré kakuatan dumasar kana pamakéan jangka panjang maranéhanana. ciri speed tutumpakan listrik anu tebih ti jalma dina mobil, durukan mesin internal.

Léngkah mimiti dina kreasi mesin hibrid tiasa nyata ngurangan emisi noxious di wewengkon metropolitan, ngarengsekeun masalah lingkungan.

A sajarah saeutik

Kamungkinan transformasi énergi uap kana énergi kinétik geus dipikawanoh saprak jaman baheula. 130 SM: filsuf Geron Aleksandriysky dibere ka kaulinan panongton uap - eolipil. Lapisan ngeusi ngukus, sumping kana puteran dina pangaruh emanating ti jet nya. prototipe Ieu sahiji turbin uap modern dina waktu aplikasi teu kapanggih.

Salila sababaraha taun sarta ngembangkeun abad filsuf eta dianggap ngan hiji fun kaulinan. Dina 1629 dina Italia D. Branca dijieun turbin proaktif. Lesmana ojah disc disadiakeun kalawan wilah.

Ti moment anu mimiti ngembangkeun gancang mesin uap.

engine panas

Transformasi énergi internal tina suluh kana énergi gerak bagian mesin sarta mekanisme dipaké dina mesin panas.

bagian utama mesin: a manaskeun (Sistim narima energi ti luar), awak bisa dipake (ngalakukeun éfék mangpaat), kulkas.

manaskeun ieu dirancang pikeun cairan digawé pikeun ngumpulkeun cukup stock tina énergi internal pikeun digawé mangpaat. Fridge nyokot jauh kaleuwihan energi.

Ciri utama efisiensi disebut kekecapan mesin panas. kuantitas ieu mintonkeun naon bagian tina énergi pér di Élmu sarta Téknik éta spent mun ngalaksanakeun pagawean mangpaat. Nu leuwih luhur efisiensi, operasi nguntungkeun tina mesin, tapi nilai ieu bisa jadi teu ngaleuwihan 100%.

Itungan efisiensi

Hayu manaskeun énergi kaala externally sarua Q _1. Parabot awakna komitmen gawé A, bari énergi dibikeun kulkas éta Q _2.

Dumasar tekad, urang ngitung nilai efisiensi:

η = A / Q _1. Urang nganggap yen A = Q ₁ - Q _2.

Mangkana kekecapan mesin panas, rumus anu dirumuskeun ku η = (Q ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / Q _1, ngamungkinkeun conclusions handap:

• Efisiensi teu bisa ngaleuwihan 1 (atawa 100%);
• pikeun maksimalkeun pungsi kuantitas ieu kedah ningkat dina boh énergi dicandak ti manaskeun a, atawa panurunan énergi dibikeun kulkas;
• ngaronjatna kakuatan manaskeun ngahontal change of kualitas suluh;
• ngurangan tanaga, méré kulkas, ngawenangkeun pikeun ngahontal fitur desain mesin.

Hiji engine panas idéal

Nyaeta kreasi engine misalna hiji mungkin, kekecapan nu bakal maksimum (dina dicita - sarua jeung 100%)? Néangan jawaban keur hal ieu diusahakeun fisikawan Perancis sarta insinyur Sarbini Sadi Carnot. Dina 1824 itungan teoritis ngeunaan prosés kajadian di gas anu dikaluarkeun.

Gagasan dasar embodied dina mesin idéal bisa dianggap prosés malik ngalaksanakeun kalayan gas idéal. Dimimitian ku perluasan tina isothermally gas dina hawa T _1. Jumlah panas diperlukeun pikeun tujuan ieu, - Q _1. Saatos gas tanpa ngembangna panas (hiji prosés adiabatic). Sanggeus ngahontal suhu T _2, gas anu dikomprés isothermally ku jalan ngalirkeun kulkas énergi Q _2. gas mulang ka kaayaan aslina anu dipigawé adiabatically.

Kekecapan hiji mesin panas Carnot idéal jeung itungan pasti nyaéta babandingan beda hawa antara panas jeung alat cooling ka hawa, nu boga jeung manaskeun a. Sigana mah ieu: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

efisiensi termal mungkin tina mesin, nu rumus boga bentuk: η = 1 - T ₂ / T _1, gumantung ngan kana nilai jeung manaskeun sarta cooler hawa na moal bisa leuwih gede ti 100%.

Leuwih ti éta, hubungan ieu nyandak hiji ngabuktikeun yén kekecapan mesin panas bisa sarua jeung persatuan ngan lamun kulkas mutlak enol hawa. Kawas dipikanyaho, nilai ieu unattainable.

itungan Téori Carnot ngidinan pikeun nangtukeun efisiensi maksimum hiji mesin panas desain nanaon.

central kabuktian Carnot urang téh kieu. engine panas sawenang handapeun sadaya kaayaan bisa mibanda efisiensi leuwih luhur ti nilai sarua hiji efisiensi engine panas idéal.

Conto masalah ngarengsekeun

Conto 1. Naon kekecapan hiji mesin panas idéal, nalika hawa manaskeun nyaéta 800 C ^jeung hawa tina kulkas 500 ^C handap?

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

solusi:

Ku harti: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Simkuring teu dibéré hawa tina kulkas, tapi ΔT = (T ₁ - T _2), ku kituna:

η = ΔT / T ₁ = 500K / 1073 K = 0,46.

Jawaban: efisiensi = 46%.

Conto 2. Tangtukeun kekecapan hiji mesin panas idéal, upami alatan énergi kaala salah kilojoules manaskeun dipigawé karya mangpaat 650 J. What is the hawa tina manaskeun mesin panas lamun suhu coolant -. 400 K?

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

solusi:

Dina ieu tugas, éta mangrupakeun instalasi termal, kekecapan nu bisa diitung ku rumus:

η = A / Q _1.

Pikeun nangtukeun hawa tina manaskeun ngagunakeun kekecapan rumus hiji mesin panas idéal:

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

Pintonan transformasi matematik, urang ménta:

T ₁ = T ₂ / (1- η).

T ₁ = T ₂ / (1- A / Q _1).

Urang itung:

η = 650 J / 1000 J = 0,65.

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

Ngajawab: η = 65%, T ₁ = 1142.8 K.

kaayaan sabenerna

Hiji engine panas idéal dirancang kalayan prosés idéal. karya anu dipigawé ngan dina prosés isothermal, éta dihartikeun salaku aréa bounded ku grafik sahiji siklus Carnot.

Malah, mun nyieun kaayaan keur aliran parobahan status gas dina prosés, tanpa ngalengkepan parobahan suhu teu kaci. Taya bahan misalna, anu bakal ngaluarkeun bursa panas jeung objék sakurilingna. prosés Adiabatic janten teu mungkin pikeun ngalakonan. Dina kasus suhu gas bursa panas merta kudu ngaganti.

Kekecapan mesin termal dijieun dina kondisi real béda signifikan ti efisiensi idéal mesin. Catetan yén aliran proses dina mesin nyata kajadian kitu gancang yén variasi énérgi termal internal zat gawe dina prosés ngarobah polumeu na teu bisa katembong ku panyaluran kuantitas panas manaskeun sarta mulang cooler.

mesin panas séjén

mesin nyata beroperasi dina siklus béda:

• prosés volume konstan siklus Otto kalayan robah adiabatic, nyieun hiji loop katutup;
• Solar siklus isobar, adiabatic, isochore, adiabatic;
• a turbin gas: proses kajadian dina tekanan angger, adiabatic diganti nutup loop anu.

Jieun hiji prosés kasatimbangan dina mesin nyata (pikeun mawa éta ngadeukeutan ka idéal nu) dina téhnologi modéren henteu mungkin. Efisiensi mesin panas téh nyata handap, malah jeung kaayaan suhu sarua dina setting panas idéal.

Tapi teu perlu ngurangan efisiensi Rumus itungan peran tina siklus Carnot, sakumaha anu kasebut, éta janten titik rujukan dina prosés pikeun ngaronjatkeun efisiensi mesin nyata.

Cara pikeun ngarobah efisiensi

Ngaliwatan babandingan tina idéal tur aktual mesin panas, eta kudu dicatet yén suhu panungtungan tina kulkas teu kaci wenang. Biasana kulkas yakin atmosfir. Nyandak suhu atmosfir bisa itungan ukur perkiraan. Pangalaman nunjukeun yen hawa coolant mangrupa gas haseup di mesin, sabab kajadian dina durukan mesin internal (disingget jadi DVS).

DIC - paling umum di dunya urang tina mesin panas. Efisiensi engine panas dina hal ieu gumantung kana suhu dijieun ku jalan ngaduruk bahan bakar. Beda penting tina mesin uap DIC nyaeta fungsi jeung manaskeun fusi sarta alat awakna operasi dina campuran hawa-suluh. Ngaduruk campuran nyiptakeun tekanan dina bagian pindah tina mesin.

Raising gas na STP digawé kahontal, nyata ngarobah sipat BBM. Hanjakal, éta mungkin mun ngalakukeun tanpa wates. Sagala bahan konstruksi tina chamber engine durukan boga titik lebur na. Résistansi termal bahan misalna - ciri dasar tina mesin, kitu ogé mun nyata mangaruhan efisiensi dina.

efisiensi nilai engine

Lamun urang nganggap nu turbin ngukus, jeung hawa tina inlet uap gawé anu sarua jeung 800 K, sarta haseup gas - 300 K, kekecapan mesin sarua jeung 62%. Kanyataanana kitu, nilai ieu teu ngaleuwihan 40%. réduksi Ieu lumangsung alatan leungitna panas salila perumahan pemanasan turbin.

Nilai pangluhurna efisiensi durukan mesin internal henteu ngaleuwihan 44%. Ngaronjatkeun nilai ieu - sual mangsa nu bakal datang. Ngarobah sipat bahan, suluh - ieu masalah leuwih nu employs benak pangalusna umat manusa.