Работу многих видов машин характеризует такой ein wichtiger Indikator, wie der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine. Die Ingenieure bemühen sich jedes Jahr, fortschrittlichere Geräte zu entwickeln, die mit weniger Kraftstoff das maximale Ergebnis ihrer Nutzung erzielen.
Bevor Sie verstehen, was Effizienz ist(Effizienz), müssen Sie verstehen, wie dieser Mechanismus funktioniert. Ohne Kenntnis der Wirkprinzipien kann der Kern dieses Indikators nicht geklärt werden. Eine Wärmekraftmaschine ist ein Gerät, das mit interner Energie arbeitet. Jede Wärmekraftmaschine, die Wärmeenergie in mechanische Energie umwandelt, nutzt die Wärmeausdehnung von Stoffen mit zunehmender Temperatur. Bei Festkörpermotoren ist nicht nur eine Volumenänderung eines Stoffes möglich, sondern auch eine Körperform. Die Wirkung eines solchen Motors unterliegt den Gesetzen der Thermodynamik.
Um zu verstehen, wie thermisch funktioniertMotor, müssen Sie die Grundlagen seines Designs berücksichtigen. Damit das Gerät funktioniert, werden zwei Körper benötigt: heiß (Heizung) und kalt (Kühlschrank, Kühler). Das Funktionsprinzip von Wärmekraftmaschinen (Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen) hängt von ihrem Typ ab. Oft fungiert der Dampfkondensator als Kühlschrank, und die Heizung ist jede Art von Brennstoff, der im Ofen verbrennt. Der Wirkungsgrad einer idealen Wärmekraftmaschine ergibt sich aus der folgenden Formel:
Effizienz = (Tnagrev. - Tkholod.) / Tnagrev. x 100%.
In diesem Fall wird der Wirkungsgrad eines echten Motors nie erreichtkönnen die nach dieser Formel ermittelten Werte überschreiten. Auch dieser Indikator wird den obigen Wert niemals überschreiten. Erhöhen Sie zur Steigerung der Effizienz häufig die Temperatur des Heizgeräts und senken Sie die Temperatur des Kühlschranks. Diese beiden Prozesse werden durch die tatsächlichen Betriebsbedingungen der Ausrüstung begrenzt.
При функционировании теплового двигателя Die Arbeiten sind im Gange, da das Gas an Energie verliert und auf eine bestimmte Temperatur abkühlt. Letzteres ist in der Regel um einige Grad höher als die umgebende Atmosphäre. Dies ist die Temperatur des Kühlschranks. Eine solche Spezialvorrichtung ist zum Kühlen und anschließenden Kondensieren des Abdampfes vorgesehen. Wo Kondensatoren vorhanden sind, ist die Temperatur des Kühlschranks manchmal niedriger als die Umgebungstemperatur.
Bei einer Wärmekraftmaschine wird der Körper beim Erhitzen undExpansion ist nicht in der Lage, all ihre innere Energie zu geben, um die Arbeit abzuschließen. Ein Teil der Wärme wird zusammen mit Abgasen oder Dampf an den Kühlschrank abgegeben. Dieser Teil der thermischen inneren Energie geht zwangsläufig verloren. Während der Verbrennung erhält das Arbeitsfluid eine bestimmte Wärmemenge Q von der Heizung1. Außerdem funktioniert es immer noch A, wobei es einen Teil der Wärmeenergie in den Kühlschrank überträgt: Q2
Effizienz kennzeichnet die Motoreffizienz im Bereich der Energieumwandlung und -übertragung. Dieser Indikator wird oft als Prozentsatz gemessen. Effizienzformel:
η * A / Qx100%, wobei Q - Energie aufgewendet wird, A - nützliche Arbeit.
Auf der Grundlage des Energieerhaltungssatzes können wir den Schluss ziehen, dass der Wirkungsgrad immer unter der Einheit liegt. Mit anderen Worten, es wird nie mehr nützliche Arbeit geben als die dafür aufgewendete Energie.
Der Motorwirkungsgrad ist das Verhältnis von Nutzarbeit zur vom Heizgerät gemeldeten Energie. Es kann als solche Formel dargestellt werden:
η = (Q1-K2) / Q1wo Q1 Ist die Wärme von der Heizung erhalten, und Q2 - In den Kühlschrank geben.
Die von der Wärmekraftmaschine geleistete Arbeit wird nach folgender Formel berechnet:
A = | QX| - | QMit|, wo A - Arbeit, QX - die vom Heizgerät abgegebene Wärmemenge, QMit - die Wärmemenge, die dem Kühler zugeführt wird.
Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine (Formel):
| KX| - | QMit|) / | QX| = 1 - | QMit| / | QX|
Dies entspricht dem Verhältnis der vom Motor geleisteten Arbeit zur aufgenommenen Wärmemenge. Ein Teil der Wärmeenergie bei dieser Übertragung geht verloren.
Der maximale Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine wird in beobachtetCarnot Gerät. Dies liegt daran, dass es bei diesem System nur auf die absolute Temperatur der Heizung (T) und des Kühlers (Tx) ankommt. Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, die nach dem Carnot-Zyklus arbeitet, wird durch die folgende Formel bestimmt:
(Tn - Tx) / Tn = - Tx - Tn.
Heutzutage gibt es viele Arten von Wärmekraftmaschinen, die nach unterschiedlichen Prinzipien und mit unterschiedlichen Brennstoffen arbeiten. Sie alle haben ihre eigene Effizienz. Dazu gehören die folgenden:
• Verbrennungsmotor (Kolben),Dies ist ein Mechanismus, bei dem ein Teil der chemischen Energie eines brennenden Brennstoffs in mechanische Energie umgewandelt wird. Solche Geräte können Gas und Flüssigkeit sein. Es gibt 2- und 4-Takt-Motoren. Sie können einen kontinuierlichen Arbeitszyklus haben. Durch das Verfahren zur Aufbereitung eines Kraftstoffgemisches werden solche Motoren (mit externer Gemischbildung) und Diesel (mit interner Gemischbildung) vergast. Sie sind nach Energiewandlertyp in Kolben, Strahl, Turbine und kombiniert unterteilt. Der Wirkungsgrad solcher Maschinen überschreitet den Indikator von 0,5 nicht.
• Stirling-Motor - ein Gerät, in dem die ArbeitDer Körper befindet sich auf engstem Raum. Es ist eine Art externer Verbrennungsmotor. Das Wirkprinzip beruht auf der periodischen Kühlung / Erwärmung des Körpers mit Energie aufgrund von Volumenänderungen. Dies ist einer der effizientesten Motoren.
• Turbinenmotor (Rotationsmotor) mit externer Verbrennung. Solche Anlagen sind am häufigsten in Wärmekraftwerken anzutreffen.
• Turbinen-ICE wird in thermischen Kraftwerken im Spitzenbetrieb eingesetzt. Nicht so häufig wie andere.
• Turboprop-Motor schafft aufgrund der Schraubeetwas Traktion. Den Rest erhält er aufgrund von Abgasen. Seine Konstruktion ist ein Rotationsmotor (Gasturbine), auf dessen Welle ein Propeller montiert ist.
• Flugkörper-, Turbo- und Düsentriebwerke, die durch die Rückführung von Abgasen Traktion erhalten.
• Festkörpermotoren verwenden Festkörper als Brennstoff. Beim Arbeiten ändert sich nicht die Lautstärke, sondern die Form. Beim Betrieb des Geräts wird eine extrem kleine Temperaturdifferenz verwendet.
Kann der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine gesteigert werden?Die Antwort muss in der Thermodynamik gesucht werden. Sie untersucht die gegenseitigen Transformationen verschiedener Energiearten. Es wurde festgestellt, dass es unmöglich ist, die gesamte verfügbare Wärmeenergie in elektrische, mechanische usw. umzuwandeln. Gleichzeitig erfolgt ihre Umwandlung in thermische Energie ohne Einschränkungen. Dies ist möglich, weil die Art der Wärmeenergie auf der ungeordneten (chaotischen) Bewegung von Partikeln beruht.
Je mehr sich der Körper erwärmt, desto schnellerbewegen ihre Bestandteile Moleküle. Die Bewegung der Partikel wird noch unberechenbarer. Außerdem weiß jeder, dass Ordnung leicht in Chaos verwandelt werden kann, was sehr schwer zu rationalisieren ist.
