Рад многих врста машина карактерише следећеважан показатељ као ефикасност топлотног мотора. Сваке године инжењери настоје да створе напреднију технологију која би, уз мању потрошњу горива, дала максималан резултат његове употребе.
Пре него што схватимо шта је ефикасност(ефикасност), неопходно је разумети како овај механизам функционише. Без познавања принципа његовог деловања, немогуће је сазнати суштину овог индикатора. Топлотни мотор је уређај који функционише користећи унутрашњу енергију. Било који топлотни мотор који претвара топлотну енергију у механичку користи топлотну експанзију супстанци са порастом температуре. У чврстим моторима могуће је не само променити запремину материје, већ и облик тела. Деловање таквог мотора подлеже законима термодинамике.
Да би се разумело како термичкамотора, морате размотрити основе његовог дизајна. Да би уређај могао да функционише, потребна су два тела: топло (грејач) и хладно (фрижидер, хладњак). Принцип рада топлотних машина (ефикасност топлотних мотора) зависи од њихове врсте. Често парни кондензатор делује као фрижидер, а било која врста горива која гори у камину делује као грејач. Ефикасност идеалног топлотног мотора утврђује се следећом формулом:
Ефикасност = (Грејање - Хлађење) / Грејање. к 100%.
У овом случају, ефикасност правог мотора никада нећемоћи ће да премаши вредност добијену према овој формули. Такође, овај индикатор никада неће премашити горе поменуту вредност. Да би се побољшала ефикасност, најчешће се повећава температура грејача и смањује температура фрижидера. Оба ова процеса биће ограничена стварним радним условима опреме.
Током рада топлотне машинепосао је завршен, јер гас почиње да губи енергију и хлади се на одређену температуру. Потоњи је обично неколико степени изнад околне атмосфере. Ово је температура фрижидера. Такав посебан уређај је дизајниран за хлађење праћено кондензацијом издувне паре. Тамо где су присутни кондензатори, температура фрижидера је понекад нижа од температуре околине.
У топлотном мотору тело када се загреје иширење није у стању да посвети сву своју унутрашњу енергију да би посао обавио. Део топлоте ће се пренети у фрижидер заједно са издувним гасовима или паром. Овај део термалне унутрашње енергије неизбежно се губи. Током сагоревања горива, радни флуид прима одређену количину топлоте К из грејача1... У исто време и даље обавља посао А, током којег део топлотне енергије преноси у фрижидер: К2<К1.
Ефикасност карактерише ефикасност мотора у претварању и преносу снаге. Овај показатељ се често мери у процентима. Формула ефикасности:
η * А / Кк100%, где К - потрошена енергија, А - користан рад.
На основу закона о очувању енергије можемо закључити да ће ефикасност увек бити мања од јединства. Другим речима, никад неће бити кориснијег рада од потрошене енергије.
Ефикасност мотора је однос корисног рада и енергије коју грејач испоручује. Може се представити у облику ове формуле:
η = (К1-К2) / К1, где је К1 Да ли се топлота прима од грејача и К2 - дато фрижидеру.
Рад топлотне машине израчунава се помоћу следеће формуле:
А = | ККс|. | - | КСа|, где је А рад, ККс - количина топлоте примљене од грејача, КСа - количина топлоте која се даје хладњаку.
Ефикасност топлотног мотора (формула):
| ККс|. | - | КСа|) / | ПКс|. | = 1 - | КСа| / | ККс|. |
Једнако је односу односа рада мотора и количине примљене топлоте. Део топлотне енергије се губи током овог преноса.
Максимална ефикасност топлотног мотора се примећује приЦарнот уређај. То је због чињенице да у овом систему то зависи само од апсолутне температуре грејача (Тн) и хладњака (Тк). Ефикасност топлотног мотора који ради према Царнотовом циклусу одређује се следећом формулом:
(Тн - Тх) / Тн = - Тх - Тх.
У данашње време постоје многе врсте топлотних машина које раде на различитим принципима и на различитим горивима. Сви они имају своју ефикасност. То укључује следеће:
• мотор са унутрашњим сагоревањем (клип),што је механизам где се део хемијске енергије горива које гори сагорева претвара у механичку. Такви уређаји могу бити гас и течност. Разликују се 2- и 4-тактни мотори. Могу имати непрекидни радни циклус. Према начину припреме смеше горива, такви мотори су карбуратор (са спољним стварањем смеше) и дизел (са унутрашњим). Према врстама претварача енергије, они се деле на клипне, млазне, турбинске, комбиноване. Ефикасност таквих машина не прелази 0,5.
• Стирлингов мотор - уређај у коме се радитело је у затвореном простору. То је врста мотора са спољним сагоревањем. Његов принцип деловања заснован је на периодичном хлађењу / загревању тела уз пријем енергије услед промене његове запремине. То је један од најефикаснијих мотора.
• Турбински (ротациони) мотор са спољним сагоревањем горива. Такве инсталације се најчешће налазе у термоелектранама.
• Турбинска (ротациона) ИЦЕ се користи у термоелектранама у вршном режиму. Не тако често као други.
• Турбински вијчани мотор, због вијка, стварадео потиска. Остатак добија из издувних гасова. Његов дизајн је ротациони мотор (гасна турбина), на чије је вратило постављен ваздушни пропелер.
• Ракетни, турбомлазни и млазни мотори, који примају потисак повратком издувних гасова.
• Солид-стате мотори користе чврсту супстанцу као гориво. При раду се не мења његова запремина, већ облик. При руковању опремом користи се изузетно мали пад температуре.
Да ли је могуће повећати ефикасност топлотног мотора?Одговор се мора тражити у термодинамици. Проучава међусобне трансформације различитих врста енергије. Утврђено је да је немогуће претворити сву расположиву топлотну енергију у електричну, механичку итд. Истовремено, њихова трансформација у топлотну енергију се одвија без икаквих ограничења. То је могуће због чињенице да се природа топлотне енергије заснива на неуређеном (хаотичном) кретању честица.
Што се тело више загрева, брже ће сепомерају своје саставне молекуле. Кретање честица постаће још хаотичније. Уз ово, сви знају да се ред лако може претворити у хаос, што је врло тешко наредити.
