די עפעקטיווקייַט פון היץ ענדזשאַנז. די עפעקטיווקייַט פון אַ היץ מאָטאָר - Formula

מאָדערן ריאַלאַטיז דאַרפן היץ ענדזשאַנז ברייט אָפּעראַציע. סך Attempts צו פאַרבייַטן זיי מיט עלעקטריש מאָטאָרס בשעת אַנדערגאָוינג דורכפאַל. די פּראָבלעמס פֿאַרבונדן מיט די אַקיומיאַליישאַן פון מאַכט אין אָטאַנאַמאַס סיסטעמען, זענען סאַלווד מיט גרויס שוועריקייט.

נאָך באַטייַטיק פּראָבלעמס פון פּראָדוקציע מאַכט באַטאַרייע טעכנאָלאָגיע באזירט אויף זייער לאַנג-טערמין נוצן. גיכקייַט טשאַראַקטעריסטיקס פון עלעקטריק וועהיקלעס זענען ווייַט פון יענע אין קאַרס, ינערלעך קאַמבאַסטשאַן ענדזשאַנז.

דער ערשטער טריט אין דער שאַפונג פון כייבריד ענדזשאַנז קענען באטייטיק רעדוצירן די שעדלעכע ימישאַנז אין מעטראָפּאָליטאַן געביטן, סאַלווינג ינווייראַנמענאַל פּראָבלעמס.

א ביסל געשיכטע

די מעגלעכקייט פון טראַנספאָרמאַציע פון ענערגיע פון פּאַרע אין קינעטיק ענערגיע האט שוין באקאנט זינט אלטע צייטן. 130 בק: פילאָסאָף געראָן אַלעקסאַנדרייסקי דערלאנגט צו די וילעם פּאַרע צאַצקע - עאָליפּיל. קויל אָנגעפילט מיט פּאַרע, געקומען אין ראָוטיישאַן אונטער דער השפּעה עמאַנייטינג פון איר דזשעץ. דעם פּראָוטאַטייפּ פון די מאָדערן פּאַרע טערביין בייַ די צייַט פון אַפּלאַקיישאַן איז ניט געפֿונען.

פֿאַר פילע יאָרן און יאָרהונדערט פילאָסאָף אַנטוויקלונג עס איז געווען באטראכט נאָר אַ שפּאַס צאַצקע. אין 1629 דער איטאַליעניש ד שניי Created אַ פּראָואַקטיוו טערביין. קאָופּלעס שטעלן אין באַוועגונג דער דיסק צוגעשטעלט מיט בלאַדעס.

פון אַז מאָמענט אנגעהויבן די גיך אַנטוויקלונג פון פּאַרע ענדזשאַנז.

היץ מאָטאָר

די טראַנספאָרמאַציע פון די ינערלעך ענערגיע פון די ברענוואַרג אין די ענערגיע פון באַוועגונג פון מאַשין טיילן און מעקאַניזאַמז געניצט אין היץ ענדזשאַנז.

הויפּט טיילן פון מאשינען: אַ כיטער (סיסטעם ריסיווינג ענערגיע פון אַרויס), די אַרבעט גוף (פּערפאָרמס אַ וווילטויק ווירקונג), פרידזשידער.

די כיטער איז דיזיינד פֿאַר די אַרבעט פליסיק צו אָנקלייַבן גענוג לאַגער פון די ינערלעך ענערגיע פֿאַר נוצלעך אַרבעט. פרידגע נעמט אַוועק וידעפדיק ענערגיע.

די הויפּט קוואַליטעט פון עפעקטיווקייַט איז האָט גערופֿן דעם עפעקטיווקייַט פון היץ ענדזשאַנז. דעם קוואַנטיטי ווייזט וואָס טייל פון ענערגיע יקספּענדיד אין באַהיצונג די אויסגעגעבן צו דורכפירן נוצלעך אַרבעט. די העכער די עפעקטיווקייַט, די אַדוואַנטיידזשאַס אָפּעראַציע פון די מאַשין, אָבער דעם ווערט זאל ניט יקסיד 100%.

כעזשבן פון עפעקטיווקייַט

לאָזן כיטער ויסווייניק קונה ענערגיע גלייַך צו ק _1. מכשירים גוף באגאנגען אַרבעט א, א, בשעת די ענערגיע געגעבן פרידזשידער איז געווען ק _2.

באַזירט אויף די פעסטקייַט, מיר רעכענען די עפעקטיווקייַט ווערט:

η = א / ק _1. מיר יבערנעמען אַז א = ק ₁ - ק _2.

בכן די עפעקטיווקייַט פון די היץ מאָטאָר, די פאָרמולע פון וואָס איז געגעבן דורך η = (ק ₁ - ק ₂₎ / ק ₁ = 1 - ק ₂ / ק _1, אַלאַוז די ווייַטערדיק קאַנקלוזשאַנז:

• עפעקטיווקייַט קענען ניט יקסיד 1 (אָדער 100%);
• צו מאַקסאַמייז דעם קוואַנטיטי מוזן פאַרגרעסערן אין יעדער די ענערגיע באקומען פון אַ כיטער, אָדער אַ פאַרקלענערן פון ענערגיע געגעבן פרידזשידער;
• ינקריסינג די כיטער מאַכט דערגרייכן אַ טוישן פון ברענוואַרג קוואַליטעט;
• רעדוצירן ענערגיע, גיט די פרידזשידער, לאָזן צו דערגרייכן די פּלאַן פֿעיִקייטן פון די ענדזשאַנז.

אַ ידעאַל היץ מאָטאָר

איז די בריאה פון אַזאַ אַ מאָטאָר מעגלעך, די עפעקטיווקייַט פון וואָס וואָלט זיין די מאַקסימום (אין אַ ידעאַל - גלייַך צו 100%)? געפינען די ענטפֿערן צו דעם קשיא פּרובירן צו פראנצויזיש פיסיסיסט און אַ טאַלאַנטירט ינזשעניר סאַדי Carnot. אין 1824 זייַן טעאָרעטיש חשבונות וועגן די פּראַסעסאַז געשעעניש אין דער גאַסאַז זענען רעלעאַסעד.

די גרונט געדאַנק ימבאַדיד אין די ידעאַל מאַשין קענען ווערן באטראכט אָנפירן ריווערסאַבאַל פּראַסעסאַז מיט ידעאַל גאַז. סטאַרטינג מיט יקספּאַנשאַן פון די גאַז יסאָטהערמאַללי ביי טעמפּעראַטור ה _1. די סומע פון היץ required פֿאַר דעם צוועק, - ק _1. נאָך גאַז אָן יקספּאַנדינג היץ (אַ אַדיאַבאַטיק פּראָצעס). נאָך ריטשינג די טעמפּעראַטור ה _2, די גאַז איז קאַמפּרעסט יסאָטהערמאַללי דורך פּאַסינג די פרידזשידער ענערגיע ק _2. גאַז צוריקקומען צו זייַן אָריגינעל שטאַט איז געטאן אַדיאַבאַטיקאַללי.

די עפעקטיווקייַט פון אַ ידעאַל Carnot היץ מאָטאָר מיט די פּינטלעך כעזשבן איז די פאַרהעלטעניש פון די טעמפּעראַטור חילוק צווישן די באַהיצונג און קאָאָלינג מיטל צו אַ טעמפּעראַטור, וואָס האט אַ כיטער. עס קוקט ווי דעם: η = (ה ₁ - ה ₂₎ / ה _1.

מעגלעך טערמאַל עפעקטיווקייַט פון די מאַשין, וואָס פאָרמולע האט די פאָרעם: η = 1 - ה ₂ / ה _1, דעפּענדס בלויז אויף די ווערט פון כיטער און קולער טעמפּעראַטורעס און קענען ניט זיין גרעסער ווי 100%.

דערצו, דעם שייכות ענייבאַלז איינער צו באַווייַזן אַז די עפעקטיווקייַט פון היץ ענדזשאַנז קענען זייַן גלייַך צו אחדות נאָר ווען די פרידזשידער אַבסאָלוט נול טעמפּעראַטור. ווי איז באקאנט, דעם ווערט איז אַנאַטיינאַבאַל.

טעאָרעטיש חשבונות Carnot לאָזן צו באַשליסן די מאַקסימום עפעקטיווקייַט פון אַ היץ מאָטאָר פון קיין פּלאַן.

פּראָווען Carnot ס טעאָרעם איז ווי גייט. אַרבאַטרערי היץ מאָטאָר אונטער קיין צושטאנדן קענען צו האָבן עפעקטיווקייַט העכער ווי דער זעלביקער וואַלועס פון אַ ידעאַל היץ מאָטאָר עפעקטיווקייַט.

אַ משל פון פּראָבלעם סאַלווינג

לעמאָשל 1. וואס עפעקטיווקייַט פון אַ ידעאַל היץ מאָטאָר, ווען די כיטער טעמפּעראַטור איז 800 C און ^די טעמפּעראַטור פון די פרידזשידער 500 ^C אונטן?

ה ₁ = 800 ^{° C} = 1073 ק, δט = 500 ^{° C} = 500 ק, η -?

לייזונג:

דורך דעפֿיניציע: η = (ה ₁ - ה ₂₎ / ה _1.

מיר זענען נישט געגעבן טעמפּעראַטור פון די פרידזשידער, אָבער δט = (ה ₁ - ה _2), בכן:

η = δט / ה ₁ = 500 ק / 1073ק = 0.46.

ענטפֿערן: עפעקטיווקייַט = 46%.

לעמאָשל 2. באַשטימען די עפעקטיווקייַט פון אַ ידעאַל היץ מאָטאָר, אויב רעכט צו דער ענערגיע קונה איינער קילאָדזשאָולעס כיטער געטאן נוצלעך אַרבעט 650 י וואָס איז די טעמפּעראַטור פון די כיטער פון די היץ מאָטאָר אויב קולאַנט טעמפּעראַטור -. 400 ק?

ק ₁ = 1 קדזש = 1000 דזש א = 650 דזש, ה ₂ = 400 ק, η - ?, ה ₁ =?

לייזונג:

אין דעם אַרבעט, עס איז אַ טערמאַל ינסטאַלירונג, די עפעקטיווקייַט פון וואָס קענען זיין קאַלקיאַלייטיד דורך די פאָרמולע:

η = א / ק _1.

צו באַשטימען דעם טעמפּעראַטור פון די כיטער ניצן פאָרמולע עפעקטיווקייַט פון אַ ידעאַל היץ מאָטאָר:

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

Performing מאַטאַמאַטיקאַל טראַנספאָרמאַטיאָנס, מיר קריגן:

ה ₁ = ה ₂ / (1- η).

ה ₁ = ה ₂ / (1- א / ק _1).

מיר צונויפרעכענען:

η = 650 דזש / 1000 דזש = 0,65.

ה = 400 ק ₁ / (1- 650 דזש / 1000 דזש) = 1142.8 קיי

ענטפֿערן: η = 65%, ה ₁ = 1142.8 קיי

פאַקטיש באדינגונגען

אַ ידעאַל היץ מאָטאָר דיזיינד מיט די ידעאַל פּראַסעסאַז. די אַרבעט איז געטאן בלויז אין ייסאַטערמאַל פּראַסעסאַז, עס איז Defined ווי די געגנט באַונדאַד דורך די גראַפיק פון די Carnot ציקל.

אין פאַקט, צו מאַכן די באדינגונגען פֿאַר די שטראָם פון גאַז סטאַטוס ענדערונגען אין דער פּראָצעס, אָן אַקאַמפּאַניינג ענדערונגען אין טעמפּעראַטור קענען ניט זיין. ניט קיין אַזאַ מאַטעריאַלס, וואָס וואָלט ויסשליסן די היץ וועקסל מיט די אַרומיק אַבדזשעקס. אַדיאַבאַטיק פּראָצעס ווערט אוממעגלעך צו פירן אויס. אין די פאַל פון היץ וועקסל גאַז טעמפּעראַטור מוזן דאַווקע טוישן.

די עפעקטיווקייַט פון טערמאַל מאשינען Created אין פאַקטיש טנאָים אַנדערש זייַן באטייטיק פון די ידעאַל עפעקטיווקייַט פון ענדזשאַנז. באַמערקונג אַז די לויפן פון פּראַסעסאַז אין פאַקטיש ענדזשאַנז כאַפּאַנז אַזוי שנעל אַז די ווערייישאַן פון די ינערלעך טערמאַל ענערגיע פון ארבעטן מאַטעריע אין דעם פּראָצעס פון טשאַנגינג זייַן באַנד קענען ניט זיין קאַמפּאַנסייטאַד דורך ינפלוקס פון היץ קוואַנטיטי פון אַ כיטער און אַ קולער צוריקקומען.

אנדערע היץ ענדזשאַנז

פאַקטיש ענדזשאַנז אַרבעטן אויף פאַרשידענע סייקאַלז:

• אָטטאָ ציקל קעסיידערדיק באַנד פּראָצעס מיט אַדיאַבאַטיק טוישן, קריייטינג אַ פֿאַרמאַכט שלייף;
• דיעסעל ציקל יסאָבאַר, אַדיאַבאַטיק, יסאָטשאָרע, אַדיאַבאַטיק;
• אַ גאַז טערביין: פּראָצעס געשעעניש ביי קעסיידערדיק דרוק, אַדיאַבאַטיק ריפּלייסט קלאָוזיז די שלייף.

שאַפֿן אַ יקוואַליבריאַם פּראַסעסאַז אין פאַקטיש ענדזשאַנז (צו ברענגען זיי נעענטער צו דער ידעאַל) אין מאָדערן טעכנאָלאָגיע איז ניט מעגלעך. עפעקטיווקייַט פון היץ ענדזשאַנז איז באטייטיק נידעריקער, אַפֿילו מיט דער זעלביקער טעמפּעראַטור באדינגונגען ווי אין די ידעאַל היץ באַשטעטיקן.

אָבער עס איז ניט נייטיק צו רעדוצירן די ראָלע כעזשבן פאָרמולע עפעקטיווקייַט פון די Carnot ציקל, ווי עס איז, עס ווערט אַ דערמאָנען פונט אין דעם פּראָצעס צו פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייַט פון פאַקטיש ענדזשאַנז.

וועגן צו טוישן עפעקטיווקייַט

דורך פאַרגלייַך פון ידעאַל און פאַקטיש היץ ענדזשאַנז, עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז די לעצט טעמפּעראַטור פון די פרידזשידער קענען ניט זיין אַרביטראַריש. וסואַללי פרידזשידער גלויבן די אַטמאָספער. צו נעמען די טעמפּעראַטור פון די אַטמאָספער קענען נאָר דערנענטערנ זיך חשבונות. דערפאַרונג ווייזט אַז די קולאַנט טעמפּעראַטור איז די ויסמאַטערן גאַז אין ענדזשאַנז, ווי עס כאַפּאַנז אין ינערלעך קאַמבאַסטשאַן ענדזשאַנז (אַבריוויייטיד ווי דווס).

דיק - די מערסט פּראָסט אין אונדזער וועלט פון היץ מאָטאָר. עפעקטיווקייַט היץ מאָטאָר אין דעם פאַל דעפּענדס אויף די טעמפּעראַטור Created by ברענען ברענוואַרג. די יקערדיק חילוק פון דיק פּאַרע ענדזשאַנז איז די Fusion כיטער פֿעיִקייטן און די אַפּערייטינג מיטל גוף אין אַ לופט-ברענוואַרג געמיש. ברענען געמיש קריייץ דרוק אויף די מאָווינג טיילן פון די מאָטאָר.

רייזינג די ארבעטן גאַז טעמפּעראַטור איז אַטשיווד, באטייטיק טשאַנגינג די פּראָפּערטיעס פון די ברענוואַרג. צום באַדויערן, עס איז אוממעגלעך צו טאָן אָן שיעור. קיין מאַטעריאַל פון קאַנסטראַקשאַן פון די מאָטאָר קאַמבאַסטשאַן קאַמער האט זייַן מעלטינג פונט. די טערמאַל קעגנשטעל פון אַזאַ מאַטעריאַלס - די גרונט קוואַליטעט פון די מאָטאָר, ווי געזונט ווי צו באטייטיק ווירקן די עפעקטיווקייַט.

וואַלועס מאָטאָר עפעקטיווקייַט

אויב מיר באַטראַכטן די פּאַרע טערביין, די טעמפּעראַטור פון די אַרבעט פּאַרע ינלעט וואָס איז גלייַך צו 800 ק, און די ויסמאַטערן גאַז - 300 ק, די עפעקטיווקייַט פון די מאַשין איז גלייַך צו 62%. אין פאַקט, אָבער, דעם ווערט טוט ניט יקסיד 40%. דעם רעדוקציע אַקערז רעכט צו היץ אָנווער בעשאַס באַהיצונג טערביין האָוסינג.

די העכסטן ווערט פון די עפעקטיווקייַט פון ינערלעך קאַמבאַסטשאַן ענדזשאַנז טוט ניט יקסיד 44%. ינקריסינג דעם ווערט - די קשיא פון דעם לעבן צוקונפֿט. טשאַנגינג די פּראָפּערטיעס פון מאַטעריאַלס, ברענוואַרג - דאָס איז אַ פּראָבלעם איבער וואָס ימפּלויז די בעסטער מחשבות פון מענטשהייַט.