Ефикасноста на топлина мотори. На ефикасноста на топлина моторот - Формула

Видео: 21.10 топлина мотори и нивната ефикасност. циклусот Карно

Модерни реалност бара топлина мотори широка операција. Бројни обиди да ги заменат со електрични мотори, додека во процес на неуспех. Проблемите поврзани со акумулација на моќ во автономни системи, се решаваат со големи тешкотии.

Сеуште релевантни проблеми на технологијата на производство енергија од батеријата врз основа на нивната долгорочна употреба. Брзина карактеристики на електрични возила се далеку од оние во автомобили, мотори со внатрешно согорување.

Првите чекори во создавањето на хибридни мотори може значително да се намалат штетните емисии во градските подрачја, решавањето на еколошките проблеми.

Малку историја

Можноста за трансформација на енергија на пареа во кинетичка енергија е позната уште од античките времиња. 130 п.н.е. Каменот Херој на Александрија презентирани играчка публиката пареа - eolipil. Сфера исполнет со пареа, стапи на ротација под влијание произлегуваат од неа авиони. Овој прототип на модерен парни турбини во времето на апликација не е пронајден.

За многу години и развој век филозофот се смета дека е само забава играчка. Во 1629 на италијанската Д. Branca создаде проактивен турбината. Двојките се постави во движење на дискот обезбедени со ножеви.

Од тој момент почна брзиот развој на парни машини.

топлина моторот

трансформација внатрешната енергија гориво во енергија на движење на машински делови и механизми кои се користат во топлина мотори.

Главни делови на машини: греалка (систем за добивање на енергија од надвор), работното тело (врши благотворно влијание), фрижидер.

Греалка е наменета за течност за да се акумулира доволно акции на внатрешната енергија за корисна работа. Фрижидер го намалува вишокот на енергија.

Главна карактеристика на ефикасност се нарекува ефикасноста на топлина мотори. Ова количество покажува во кој дел од енергија потрошил во загревање на потрошени за извршување на општокорисната работа. Поголема ефикасност, поволни функционирање на машината, но оваа вредност не смее да надмине 100%.

Пресметка на ефикасност

Ајде грејач надворешно стекнати енергија еднаква на П_1. Алатки тело посветена работа А, додека енергијата дадени фрижидер беше Q_2.

Врз основа на утврдување, ние се пресмета вредноста на ефикасност:

&eta- = A / Q₁. Претпоставуваме дека А = Q₁ - П_2.

Оттука и ефикасноста на топлина моторот, формулата има форма &eta- = (Q₁ - П₂) / Q₁ = 1 - Q₂/ Q₁ Тоа доведува до следните заклучоци:

• Ефикасност не може да надмине 1 (или 100%);
• да се зголеми оваа количина мора да се зголеми или во енергија добиена од греалка, или намалување на енергетската дадени фрижидер;
• зголемување на моќта на грејачот се постигне промена на квалитетот на горивото;
• намалување на енергијата, дава фрижидер, овозможи да се постигне дизајнот на мотори.

Идеална топлина моторот

можно е создавање на еден ваков мотор, ефикасноста на која ќе биде на максимум (во идеална - еднаква на 100%)? Најдете одговорот на ова прашање се обиде да го францускиот физичар и талентиран инженер Сади Карно. Во 1824 година беа објавени теоретски пресметки за процесите кои се случуваат во гасовите.

Видео физика. Термодинамика: Топлина мотори. Центар за онлајн учење "Foxford"

Основната идеја отелотворени во идеална машина може да се смета однесување реверзибилни процеси со идеален гас. Почнувајќи со проширување на isothermally гас на температура Т₁. Износот на топлина потребни за оваа намена, - П_1. по без гас се проширува размена на топлина (Една adiabatic процес). По постигнување на температура Т₂, гас е компресирана isothermally со полагање на фрижидер енергија П₂. враќање на гас во неговата оригинална состојба се врши adiabatically.

Ефикасноста на идеална Карно топлина моторот со точна пресметка на е односот на температурна разлика помеѓу греење и ладење на уредот на температурата, која има грејач. Тоа изгледа вака: &ИТА - = (T₁ - Т₂) / T_1.

Можни ефикасноста на топлина моторот, формулата на кои е како што следува: &eta- = 1 - Т₂/ T₁, Тоа само зависи од вредноста на грејач и пониски температури и не може да биде поголема од 100%.

Покрај тоа, овој однос ни овозможува да се докаже дека ефикасноста на топлина мотори може да биде еднаква на една само кога фрижидер апсолутна нула температури. Како што е познато, оваа вредност е недостижна.

Теоретски пресметки Карно овозможи да се одреди максимална ефикасност на топлина моторот на било кој дизајн.

теорема Карно Докажано е како што следува. Произволно топлина моторот во никој случај не можат да имаат ефикасност поголема од истите вредности на идеален ефикасност топлина моторот.

Видео: демо верзија на испит по физика 2016 година Потрагата А10. Ефикасноста на топлина моторот

Еден пример за решавање на проблеми

Пример 1. Што ефикасност на идеална топлина моторот, кога температурата на греалка е 800^{во врска со}C, а температурата на ладилникот 500^{во врска со}Одоздола?

Т₁= 800^{во врска со}Со K = 1073, T = 500^{во врска со}C = 500 K, &eta- -

решение:

По дефиниција: &ИТА - = (T₁ - Т₂) / T_1.

Ние не им беше дадена температура на фрижидерот, но Т = (Т₁ - Т₂), Тука:

&eta- = T / T₁ K = 500 / 0.46 = 1073K.

Одговор: ефикасност = 46%.

Пример 2. Се утврди ефикасноста на идеална топлина моторот, ако се должи на енергија добила еден килоџули грејач вршат корисна работа 650 Ј Што е температурата на грејач на топлина моторот ако температурата на течноста за ладење -. 400 К?

П₁ = 1 kJ = 1000 J A = 650 J, T₂ = 400 K, &eta- - ?, T₁ =?

решение:

Во оваа задача, тоа е термички инсталација, ефикасноста на која може да се пресмета со формулата:

&eta- = A / Q_1.

Да се ​​одреди температурата на греалка со користење на формулата ефикасност на идеална топлина моторот:

&eta- = (T₁ - Т₂) / T₁ = 1 - Т₂/ T_1.

Вршење на математички трансформации, ние се добие:

Видео физика: подготовка за испит. Циклуси. топлина мотори

Т₁ = T₂ / (1- &eta-).

Т₁ = T₂ / (1- A / Q₁).

Ние се пресмета:

&eta- = 650 J / 1000 J = 0,65.

Т₁ K = 400 / (1- 650 J / 1000 j) = 1142,8 К.

Одговор: &eta- = 65%, T₁ = 1142,8 K

вистинските услови

Идеална топлина мотор дизајниран со идеална процеси. Работата се врши само во изотермичен процеси, тоа се дефинира како област граничи со графикот на циклусот Карно.

Всушност, за да се создадат услови за проток на гас статусни промени во процесот, без придружните промени во температурата не може да биде. Нема такви материјали, кои ќе се исклучи размена на топлина со околните објекти. adiabatic процес станува невозможно да се спроведе. Во случај на размена на топлина температурата на гасот мора да мора да се промени.

Ефикасноста на топлинска машини создадени во реални услови значително се разликуваат од идеална ефикасноста на моторите. Имајте на ум дека протокот на процеси во реално мотори се случува толку брзо што варијација на внатрешниот топлинска енергија за работа супстанција во процесот на менување на неговиот волумен не може да се компензира со прилив на топлина количина на грејач и ладилникот се врати.

Други топлина мотори

Реал мотори работат на различни циклуси:

• Ото циклус процес константен волумен со adiabatic промени, создавајќи затворен циклус;
• Дизел изобар циклус, adiabatic, isochore, adiabatic;
• Гасната турбина: процес кој се одвива во константен притисок, adiabatic заменува затвора јамка.

Се создаде рамнотежа процеси во реално мотори (да ги донесе поблиску до идеален) во модерната технологија не е можно. Ефикасноста на топлина мотори е значително помал, па дури и со истата температура услови како и во поставување идеален топлина.

Но, не ја намали ефикасноста на улогата на пресметката формула Карно циклус, затоа што станува референтна точка во процесот на подобрување на ефикасноста на вистински мотори.

Начини да се промени ефикасност

Преку споредба на идеален и реалните топлина мотори, треба да се забележи дека во последните температурата на фрижидерот не може да биде произволна. Обично фрижидер веруваат атмосферата. Да се ​​земе температурата на атмосферата може да се само приближни пресметки. Искуството покажува дека температурата на течноста за ладење е на издувните гасови во пребарувачите, како што се случува во моторите со внатрешно согорување (скратено како DVS).

ДИК - најчестиот во нашиот свет на топлина моторот. Ефикасност топлина моторот во овој случај зависи од температурата создадена од страна троши гориво. Суштинската разлика од парни машини ДИК е функции фузија грејач и оперативно тело на уредот во смеса од воздух-гориво. Гори мешавина создава притисок врз подвижните делови на моторот.

Подигање на температурата на работа гас се постигнува, значително менување на својствата на горивото. За жал, тоа е невозможно да се направи без ограничување. Било каков материјал за изградба на комората за согорување има точка на топење. На топлински отпор на таквите материјали - основна карактеристика на моторот, како и значително да влијаат на ефикасност.

ефикасност вредности мотор

Ако ги земеме предвид пареа турбина, работна температура за довод на пареа е еднаква на 800 К, и издувниот гас - 300 K, ефикасноста на машината е еднаква до 62%. Во реалноста, сепак, оваа вредност не надминува 40%. Ова намалување се јавува поради загубата на топлина за време на грејната турбина домување.

Највисоката вредност на ефикасноста на моторите со внатрешно согорување не надминува 44%. Зголемување на оваа вредност - прашањето за блиска иднина. Менување на својствата на материјали, гориво - ова е проблем во текот на која вработува најдобрите умови на човештвото.