Efikasite nan motè chalè. efikasite a nan yon motè chalè - Fòmil

reyalite modèn mande pou motè chalè gwo operasyon. tantativ anpil yo ranplase yo ak motè elektrik pandan y ap sibi echèk. pwoblèm ki asosye avèk akumulasyon nan pouvwa a nan sistèm otonòm, yo rezoud ak gwo difikilte.

Toujou pwoblèm ki enpòtan nan fabrikasyon teknoloji pouvwa batri ki baze sou itilize alontèm yo. Karakteristik vitès nan machin elektrik yo byen lwen nan men moun nan machin, motè entèn combustion.

Etap sa yo an premye nan kreyasyon an nan motè ibrid ka siyifikativman diminye emisyon yo nosif nan zòn metwopoliten, rezoud pwoblèm anviwònman an.

Yon istwa ti kras

te Posibilite pou transfòmasyon nan enèji nan vapè nan enèji sinetik te li te ye depi tan lontan. 130 BC: VIP Geron Aleksandriysky prezante bay jwèt la vapè odyans - eolipil. Esfè ki te ranpli avèk vapè, te antre nan wotasyon ki anba enfliyans a provenant soti nan avyon li. Sa a pwototip nan turbine nan vapè modèn nan yon moman nan aplikasyon pa jwenn.

Pou anpil ane ak devlopman syèk filozòf li te konsidere kòm jis yon jwèt plezi. Nan 1629 Italyen D. branka la te kreye yon turbine aktif. Koup mete an mouvman disk la bay ak lam.

Soti nan moman sa te kòmanse devlopman an rapid nan motè vapè.

motè chalè

Transfòmasyon nan enèji nan entèn nan gaz la nan enèji a nan mouvman nan pati machin ak mekanism yo itilize nan motè chalè.

pati prensipal yo nan machin: yon aparèy chofaj (sistèm k ap resevwa enèji ki soti nan deyò), kò a ap travay (fè yon efè benefik), frijidè.

se aparèy chofaj la ki fèt pou likid la ap travay akimile ase aksyon nan enèji nan entèn pou travay itil. Fridge wete enèji depase.

se karakteristik nan prensipal nan efikasite rele efikasite nan motè chalè. kantite sa a montre sa ki pati nan enèji depanse nan chofaj pase a fè travay itil. pi wo efikasite nan nan, operasyon an avantaje nan machin nan, men sa a valè pa gen dwa depase 100%.

Kalkil nan efikasite

Se pou aparèy chofaj deyò akeri enèji egal a K _1. Zouti kò angaje travay A, pandan y ap enèji bay frijidè a te Q _2.

Baze sou ki detèminasyon an, nou kalkile valè a efikasite:

η = A / K _1. Nou asime ke A = K ₁ - K _2.

Pakonsekan efikasite nan motè a chalè, se fòmil la nan yo ki yo bay nan η = (K ₁ - K ₂₎ / Q ₁ = 1 - K ₂ / K _1, pèmèt konklizyon ki annapre yo:

• Efikasite pa ka depase 1 (oswa 100%);
• yo maksimize kantite sa a dwe ogmante nan swa enèji an jwenn nan yon aparèy chofaj, oswa yon diminisyon nan enèji bay frijidè;
• ogmante pouvwa a aparèy chofaj reyalize yon chanjman nan bon jan kalite gaz;
• diminye enèji, bay frijidè a, pèmèt yo reyalize karakteristik yo ki konsepsyon de motè yo.

Yon motè chalè ideyal

Se kreyasyon an tout moun ki tankou yon motè posib, efikasite nan ki ta dwe maksimòm la (nan yon ideyal - egal a 100%)? Jwenn repons lan nan kesyon sa a yo te eseye fizisyen franse ak yon enjenyè talan Sadi Carnot. Nan 1824 kalkil teyorik li sou pwosesis yo ki rive nan gaz yo te lage.

ka Lide a debaz incorporée nan machin nan ideyal dwe konsidere konduit pwosesis revèsib ak gaz ideyal. Kòmanse avèk ekspansyon isothermally gaz la nan tanperati T _1. Kantite lajan an nan chalè ki nesesè pou objektif sa a, - K _1. Apre gaz san yo pa agrandi chalè (yon pwosesis adyabatik). Apre rive T nan tanperati _2, se gaz la konprese isothermally pa pase enèji Q nan frijidè _2. se gaz retounen nan eta orijinal li fè adiabatically.

efikasite nan yon ideyal Carnot motè chalè ak kalkil la egzak se rapò a nan diferans ki genyen tanperati ki ant chofaj la ak aparèy refwadisman nan yon tanperati, ki te gen yon aparèy chofaj. Li sanble tankou sa a: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Posib efikasite tèmik nan machin nan, ki fòmil gen fòm nan: η = 1 - T ₂ / T _1, depann sèlman sou valè a nan aparèy chofaj ak pi fre tanperati epi yo pa kapab pi gran pase 100%.

Anplis, relasyon sa a pèmèt youn a pwouve ke efikasite nan motè chalè ka dwe egal a inite sèlman lè frijidè absoli zewo tanperati a . Kòm se li te ye, valè sa a se irealizabl.

kalkil teyorik Carnot pèmèt yo detèmine efikasite nan maksimòm de yon motè chalè nan nenpòt ki konsepsyon.

teyorèm pwouve Carnot an se jan sa a. Abitrè motè chalè Anba okenn sikonstans kapab gen efikasite pi wo pase valè yo menm nan yon efikasite ideyal motè chalè.

Yon egzanp sou rezoud pwoblèm

EGZANP 1. Ki efikasite nan yon motè chalè ideyal, lè tanperati a aparèy chofaj se 800 C ak tanperati ^a nan frijidè a 500 ^C anba a?

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

solisyon:

Pa definisyon: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Nou pa te ba yo tanperati ki nan frijidè a, men ΔT = (T ₁ - T _2), kon sa:

η = ΔT / T ₁ = 500 K / 1073K = 0.46.

Repons: efikasite = 46%.

Egzanp 2. Detèmine efikasite nan yon motè chalè ideyal, si akòz enèji a akeri yon kilojoul aparèy chofaj fèt itil travay 650 J. Ki sa ki se tanperati a nan aparèy chofaj la nan motè a chalè si tanperati awozaj -. 400 K?

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

solisyon:

Nan travay sa a, li se yon enstalasyon tèmik, efikasite nan nan ki ka ap kalkile pa fòmil la:

η = A / K _1.

Pou detèmine tanperati a nan aparèy chofaj la lè l sèvi avèk fòmil efikasite nan yon motè chalè ideyal:

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

Pèfòmans transfòmasyon matematik, nou jwenn:

T ₁ = T ₂ / (1-η).

T ₁ = T ₂ / (1-A / K _1).

Nou kalkile:

η = 650 J / 1000 J = 0,65.

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

Repons: η = 65%, T ₁ = 1142.8 K.

kondisyon aktyèl

Yon motè chalè ideyal fèt ak pwosesis yo ideyal. se travay la fèt sèlman nan pwosesis izotèrmal, li se defini kòm zòn nan bòne pa graf la nan sik la Carnot.

An reyalite, yo kreye kondisyon yo pou koule a nan chanjman estati gaz nan pwosesis la, san yo pa akonpaye chanjman ki fèt nan tanperati pa kapab. Pa gen materyèl sa yo, ki ta vle separe echanj la chalè ak objè yo ki antoure. pwosesis adyabatik vin enposib pote soti nan. Nan ka a nan echanj chalè tanperati gaz dwe nesesèman chanje.

efikasite nan nan machin tèmik ki te kreye nan kondisyon reyèl diferan siyifikativman nan efikasite nan ideyal nan motè. Remake byen ke koule nan pwosesis nan motè reyèl k ap pase tèlman vit ke varyasyon an nan enèji nan entèn tèmik nan travay sibstans nan pwosesis pou yo chanje volim li pa ka resevwa konpasasyon pa foul de kantite chalè nan yon aparèy chofaj ak yon retou pi fre.

Lòt motè chalè

motè Imobilye opere sou sik diferan:

• Otto sik pwosesis konstan volim ak chanjman adyabatik, kreye yon riban fèmen;
• Diesel sik izobar, adyabatik, isochore, adyabatik;
• yon turbine gaz: pwosesis ki fèt nan presyon konstan, adyabatik ranplase fèmen riban an.

Kreye yon ekilib pwosesis nan motè reyèl (yo pote yo pi pre ideyal la) nan teknoloji modèn se pa posib. Efikasite nan motè chalè se siyifikativman pi ba, menm avèk kondisyon sa yo tanperati menm jan ak nan anviwònman an chalè ideyal.

Men, li se pa nesesè yo diminye wòl kalkil fòmil efikasite nan nan sik la Carnot, kòm li se, li vin tounen yon pwen referans nan pwosesis la amelyore efikasite nan motè reyèl.

Fason yo chanje efikasite

Atravè konparezon nan motè chalè ideyal ak aktyèl, li ta dwe remake ke moun ki tanperati a sot pase yo nan frijidè a pa ka abitrè. Anjeneral frijidè kwè atmosfè a. Pou w kapab pran tanperati a nan atmosfè a ka kalkil sèlman apwoksimatif. Eksperyans montre ke tanperati a awozaj se gaz la tiyo echapman nan motè, kòm li k ap pase nan motè ki degaje konbisyon entèn (abreje kòm DVS).

DIC - ki pi komen an nan mond nou an nan motè chalè. Efikasite motè chalè nan ka sa a depann sou tanperati a kreye pa boule gaz. Diferans lan esansyèl nan DIC motè vapè se fonksyon yo aparèy chofaj fizyon ak opere kò a aparèy nan yon melanj lè-gaz. Burning melanj kreye presyon sou pati pyès sa yo k ap deplase nan motè a.

Poze tanperati a gaz k ap travay se reyalize, anpil chanje pwopriyete yo nan gaz la. Malerezman, li enposib fè san yo pa limit. Nenpòt ki materyèl nan konstriksyon nan chanm lan ki degaje konbisyon motè gen pwen k ap fonn li yo. rezistans a tèmik nan materyèl sa yo - karakteristik la debaz yo nan motè a, osi byen ke yo gen konsekans enpòtan pou efikasite nan.

efikasite Valè motè

Si nou konsidere turbine nan vapè, tanperati a nan Inlet nan vapè k ap travay ki se egal a 800 K, ak tiyo echapman gaz la - 300 K, efikasite nan machin nan ki egal a 62%. An reyalite, sepandan, valè sa a pa gen dwa depase 40%. rediksyon Sa rive akòz pèt chalè pandan lojman chofaj turbine.

Valè a pi wo a efikasite nan motè combustion entèn pa gen dwa depase 44%. Ogmante sa a valè - kesyon an nan fiti prè. Chanje pwopriyete yo nan materyèl, gaz - sa a se yon pwoblèm sou ki anplwaye lespri yo pi byen nan limanite.