اسلاید 1

موسسه آموزشی خودگردان شهرداری "دبیرستان شماره 1" ، مالایا ویشرا ، منطقه نوگورود الگوریتم حل مشکلات برای تعیین کارایی چرخه حرارت با توجه به نمودار فشار در مقابل حجم تدوین شده توسط Lukyanets Nadezhda Nikolaevna معلم فیزیک بالاترین رده صلاحیت 2011

اسلاید 2

وظیفه تعیین کارایی با توجه به نمودار وابستگی فشار به حجم. کارایی یک موتور حرارتی را با استفاده از گاز ایده آل تک اتمی به عنوان یک محیط کار محاسبه کنید و طبق چرخه نشان داده شده در شکل عمل کنید. ظاهر نقشه ها و یادداشت های جدید تنها پس از کلیک ماوس رخ می دهد.

اسلاید 3

وظیفه تعیین کارایی با توجه به نمودار وابستگی فشار به حجم. کارایی یک موتور حرارتی را با استفاده از گاز ایده آل تک اتمی به عنوان یک محیط کار محاسبه کنید و طبق چرخه نشان داده شده در شکل عمل کنید.

اسلاید 4

نکته شماره 1 بنابراین ، لازم است در هر فرآیند میزان گرمای دریافتی یا خارج شده توسط تغییر دما تعیین شود. محاسبه مقدار گرما بر اساس اولین قانون ترمودینامیک انجام می شود.

اسلاید 5

نکته شماره 2 کار انجام شده در هر فرآیند از نظر عددی برابر با مساحت شکل است که در نمودار در مختصات P (V) قرار گرفته است. مساحت شکل سایه دار برابر است با کار در فرایند 2-3 و مساحت شکل سایه دار برابر است با کار در فرایند 4-1 ، و این کار گاز است که منفی است ، زیرا از 4 به 1 حجم کاهش می یابد. کار در هر چرخه برابر با مجموع این آثار است. در نتیجه ، کار گاز در هر چرخه از نظر عددی برابر با مساحت این چرخه است.

اسلاید 6

الگوریتم حل مسئله. 1. فرمول کارآیی را بنویسید. 2. کار گاز را با مساحت شکل فرآیند در مختصات P ، V تعیین کنید. 3. تجزیه و تحلیل کنید که در کدام یک از فرآیندها میزان گرما جذب شده و آزاد نمی شود. 4. با استفاده از 1 قانون ترمودینامیک ، مقدار گرمای دریافتی را محاسبه کنید. 5. کارایی را محاسبه کنید.

اسلاید 7

1. فرمول کارآیی را بنویسید. 2. کار گاز را با مساحت شکل فرآیند در مختصات P ، V تعیین کنید. راه حل

اسلاید 8

1. فرایند 1 -2. V = const ، PTQ جذب می شود 2. فرآیند 2 - 3. P = const ، V ، TQ جذب می شود 3. فرآیند 3 - 4. V = const ، P ، TQ آزاد می شود 4. فرآیند 4 - 1. P = const ، V ، TQ اختصاص داده شده 3. تجزیه و تحلیل اینکه کدام یک از فرآیندها جذب می شود ، اما مقدار گرما آزاد نمی شود.

اسلاید 9

برای فرایند 1-2 4. با استفاده از 1 قانون ترمودینامیک ، مقدار گرمای دریافتی را محاسبه کنید. بنابراین ، برای فرایند ایزوکوریک ، از معادله پایینی بالا را کم کنید

کار انجام شده توسط موتور برابر است با:

برای اولین بار این فرایند توسط مهندس و دانشمند فرانسوی N. LS Carnot در سال 1824 در کتاب "تأملاتی در مورد نیروی محرک آتش و ماشینهای قادر به توسعه این نیرو" مورد توجه قرار گرفت.

هدف از تحقیقات کارنو یافتن دلایل ناقص بودن موتورهای حرارتی آن زمان (کارایی آنها 5 ≤ ≤ بود) و جستجوی راه هایی برای بهبود آنها بود.

چرخه کارنو کارآمدترین چرخه ممکن است. راندمان آن حداکثر است.

شکل فرآیندهای ترمودینامیکی چرخه را نشان می دهد. در فرایند انبساط همدما (1-2) در دما تی 1 ، کار با تغییر انرژی داخلی بخاری انجام می شود ، یعنی با تامین مقدار گرما به گاز س:

آ 12 = س 1 ,

سرد شدن گاز قبل از فشرده سازی (3-4) در طول انبساط آدیاباتیک (2-3) رخ می دهد. تغییر در انرژی داخلی ΔU 23 در فرآیند آدیاباتیک ( Q = 0) به طور کامل به کار مکانیکی تبدیل می شود:

آ 23 = -ΔU 23 ,

دمای گاز در نتیجه انبساط آدیاباتیک (2-3) به دمای یخچال کاهش می یابد تی 2 < تی 1 ... در این فرایند (3-4) ، گاز به صورت هم دما گرم می شود و مقدار گرما را به یخچال منتقل می کند س 2:

A 34 = Q2,

چرخه با فرایند فشرده سازی آدیاباتیک (4-1) خاتمه می یابد ، که در آن گاز تا دمایی گرم می شود T 1.

حداکثر کارایی موتورهای حرارتی که با گاز ایده آل کار می کنند ، طبق چرخه کارنو:

.

جوهر فرمول در اثبات شده بیان می شود با... قضیه کارنو که کارایی هر موتور حرارتی نمی تواند از بازده چرخه کارنو که در دمای یکسان بخاری و یخچال انجام می شود ، فراتر رود.

چگونه می توان کارآیی را پیدا کرد. فرمول کارایی از نظر قدرت

چگونه می توان کارآیی را پیدا کرد

کارآیی نسبت کار مناسب را که توسط مکانیزم یا دستگاه انجام می شود به هزینه انجام شده نشان می دهد. اغلب ، میزان انرژی که دستگاه برای انجام کار مصرف می کند به عنوان کار صرف شده در نظر گرفته می شود.

شما نیاز خواهید داشت

• - خودرو؛
• - دماسنج ؛
• - ماشین حساب.

دستورالعمل ها

2. هنگام محاسبه بازده موتور حرارتی ، کار مکانیکی انجام شده توسط مکانیسم را به عنوان کار مناسب در نظر بگیرید. برای کار صرف شده ، مقدار گرمای آزاد شده توسط سوخت سوخته را که منبع انرژی موتور است ، بگیرید.

3. مثال. متوسط ​​نیروی کشش موتور خودرو 882 نیوتن متر است که در هر 100 کیلومتر 7 کیلوگرم بنزین مصرف می کند. کارایی موتور آن را تعیین کنید. ابتدا یک کار مناسب پیدا کنید. برابر است با ضرب نیروی F با فاصله S ، که توسط بدن تحت تأثیر آن غلبه می کند An = F؟ S. مقدار حرارتی را که هنگام سوزاندن 7 کیلوگرم بنزین آزاد می شود ، تعیین کنید ، این کار هزینه صرف شده Az = Q = q؟ M است ، جایی که q گرمای احتراق خاص سوخت است ، برای بنزین 42 × 10 ^ 6 J / kg و m جرم این سوخت است. بازده موتور برابر با بازده = (F؟ S) / (q؟ M)؟ 100٪ = (882؟ 100000) / (42؟ 10 ^ 6؟ 7)؟ 100٪ = 30٪ خواهد بود.

4. در حالت کلی ، به منظور یافتن کارایی ، هر موتور حرارتی (موتور احتراق داخلی ، موتور بخار ، توربین و غیره) ، که در آن کار با گاز انجام می شود ، دارای بازدهی برابر با اختلاف حرارت داده شده توسط بخاری Q1 و آنچه که توسط یخچال Q2 بدست می آید ، تفاوت گرمای بخاری و یخچال را پیدا کرده و بر گرمای راندمان بخاری = (Q1-Q2) / Q1 تقسیم کنید. در اینجا کارایی در واحدهای کسری از 0 تا 1 اندازه گیری می شود ، به منظور تبدیل کل به درصد ، ضرب آن در 100.

5. برای به دست آوردن کارایی یک موتور حرارتی بی عیب و نقص (دستگاه کارنوت) ، نسبت اختلاف دما بین بخاری T1 و یخچال T2 را به دمای کارایی بخاری = (T1-T2) / T1 پیدا کنید. این حداکثر کارایی مجاز برای یک نوع موتور حرارتی با دمای مشخص شده بخاری و یخچال است.

6. برای موتور الکتریکی ، کار صرف شده را به عنوان حاصلضرب توان و زمان انجام آن بیابید. به عنوان مثال ، اگر یک موتور الکتریکی جرثقیل با قدرت 3.2 کیلو وات بار 800 کیلوگرمی را به ارتفاع 3.6 متر در 10 ثانیه بلند کند ، بازده آن برابر است با نسبت کار مناسب Ap = m؟ G؟ H ، جایی که m جرم بار است ، g؟ 10 m /با؟ شتاب سقوط آزاد ، h ارتفاعی است که بار به آن منتقل شده است ، و کار صرف شده Az = P؟ t ، جایی که P قدرت موتور است ، t زمان کارکرد آن است. فرمول تعیین کارایی = Ap / Az؟ 100٪ = (m؟ G؟ H) / (P؟ T)؟ 100٪ =٪ = (800؟ 10؟ 3.6) / (3200؟ 10)؟ 100٪ = 90٪

شاخص عملکرد مناسب (کارایی) شاخص عملکرد یک سیستم است ، خواه موتور خودرو باشد ، یا ماشین یا مکانیزم دیگر. این نشان می دهد که یک سیستم خاص چگونه از انرژی دریافتی خود استفاده می کند. محاسبه کارایی بسیار آسان است.

دستورالعمل ها

1- بیشتر از هر بازدهی از نسبت انرژی مناسب سیستم استفاده می شود تا کل انرژی دریافتی در یک بازه زمانی مشخص. شایان ذکر است که کارایی واحدهای اندازه گیری خاصی ندارد. با این حال ، در برنامه درسی مدرسه ، این مقدار به عنوان درصد اندازه گیری می شود. این شاخص ، بر اساس داده های فوق ، با فرمول محاسبه می شود:؟ = (A / Q) * 100، ، کجا؟ ("اتا") کارایی مورد نظر است ، A عملکرد قابل استفاده سیستم است ، Q کل انرژی ورودی است ، A و Q در ژول اندازه گیری می شود.

2. روش فوق برای محاسبه کارایی منحصر به فرد نیست ، زیرا کار مناسب سیستم (A) با فرمول محاسبه می شود: A = Po-Pi ، جایی که Po انرژی تامین شده از خارج به سیستم است ، Pi اتلاف انرژی در حین کار سیستم با گسترش عدد فرمول بالا ، مجاز است آن را به شکل زیر بنویسید: = ((Po-Pi) / Po) * 100٪.

3. برای اینکه محاسبه کارایی بیشتر قابل فهم و واضح باشد ، دیدن نمونه ها مجاز است مثال 1: عملکرد مناسب سیستم 75 J است ، مجموع انرژی صرف شده برای عملکرد آن 100 J است ، برای یافتن کارایی این سیستم لازم است. برای حل این مشکل ، اولین فرمول را اعمال کنید: = 75/100 = 0.75 یا 75٪ پاسخ: کارایی سیستم پیشنهادی 75٪ است.

4. مثال 2: انرژی تأمین شده برای کارکرد موتور 100 J است ، اتلاف انرژی در حین کار این موتور 25 J است ، باید کارایی را محاسبه کنید. برای حل مشکل پیشنهادی ، از فرمول دوم برای محاسبه شاخص مورد نظر استفاده کنید:؟ = (100-25) / 100 = 0.75 یا 75٪. نتایج هر دو مثال یکسان بود ؛ در مورد دوم ، داده های شمارنده با جزئیات بیشتری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

توجه داشته باشید! بسیاری از انواع موتورهای مدرن (مثلاً موتور موشک یا موتور توربو هوا) مراحل مختلفی از عملکرد خود را دارند و برای کل مرحله کارایی خاص خود را دارد که با توجه به هر یک از فرمول های ذکر شده محاسبه می شود. اما برای یافتن یک شاخص کلی ، باید تمام کارآیی معروف را در تمام مراحل عملکرد این موتور ضرب کنید:؟ =؟ 1 *؟ 2 *؟ 3 *… *؟.

توصیه های مفید کارآیی نمی تواند بیش از یک باشد ، چای ، در حین عملکرد هر سیستم ، اجتناب ناپذیر اتلاف انرژی ظاهر می شود.

حمل و نقل پاساژ نوعی از حمل و نقل است که شامل بارگیری یک وسیله نقلیه است که در حال حرکت است. شرایطی که حمل و نقل مجبور به جابجایی بدون محموله می شود ، بسیار معمول است ، چه قبل و چه بعد از تحقق سفارش حمل و نقل برنامه ریزی شده. برای یک شرکت ، احتمال گرفتن محموله اضافی به معنای حداقل کاهش خسارات مالی است.

دستورالعمل ها

1. اثربخشی استفاده از حمل و نقل بارهای مرتبط را واقعاً برای شرکت خود ارزیابی کنید. نکته قابل توجهی که باید درک شود این واقعیت است که محموله مربوطه را می توان در زمانی حمل کرد که پس از اجرای درخواست حمل و نقل اولیه (اصلی) ، حمل و نقل مجبور به خالی شدن می شود. اگر چنین موقعیت هایی به طور منظم در فعالیت های شرکت شما رخ می دهد ، شجاعانه این روش بهینه سازی حمل و نقل را انتخاب کنید.

2. برآورد کنید که چه نوع محموله مربوطه از نظر وزن و ابعاد وسیله نقلیه شما می تواند حمل کند. بارهای عبوری می توانند از نظر اقتصادی سودمند باشند حتی اگر برخی از فضای بار خودروی شما خالی نباشد.

3. به این فکر کنید که از کدام نقطه از مسیر اصلی می توانید بار مربوطه را بردارید. اگر بتوانید چنین محموله ای را در آخرین نقطه مسیر برنامه ریزی شده دریافت کرده و آن را به محلی که شرکت حمل و نقل شما در آن قرار دارد برسانید ، برای همه راحت تر است. اما چنین وضعیتی ممکن است همیشه رخ ندهد. در نتیجه ، البته با محاسبه عقلانیت اقتصادی چنین دگردیسی ، احتمال انحراف از مسیر را نیز در نظر بگیرید.

4. شما متوجه خواهید شد که آیا حمل و نقل بار مجدد به شرکتی که شما برنامه حمل بار برنامه ریزی شده را انجام می دهید لازم است یا خیر. در این مورد ، توافق بر سر قیمت موضوع و اطمینان از ایمنی همکاری های مفید متقابل بسیار ساده تر است.

5. چندین پورتال تخصصی اینترنتی پیدا کنید که خدمات اطلاعاتی را در زمینه حمل بار ارائه می دهند. طبق معمول ، سایتهای چنین شرکتهایی دارای بخشهای مربوطه هستند که به شما امکان می دهد یک محموله عبوری را در مسیر خود پیدا کرده و درخواست مربوطه را بگذارید. در بیشتر موارد ، استفاده از چنین احتمالی حداقل مستلزم ثبت نام در سایت است. اگر منبع اطلاعات احتمال بررسی لجستیکی پیشنهادات پیشخوان را داشته باشد ، بسیار مناسب خواهد بود.

6. از محموله های گروهی غافل نشوید ، هنگامی که در جهت انتخاب شده کالاهای کوچک از مشتریان مختلف در جهت انتخاب شده در یک روش حمل و نقل یکسان حمل می شوند. در عین حال ، حمل و نقل باید مسیرهای شاتل را در جهت های انتخاب شده ایجاد کند.

توجه داشته باشید! پیدا کردن یک محموله عبوری کاملاً آسان است! وظیفه اصلی سرویس ما جستجوی بارگیری های مختلف است ، کارهایی که کاربران می توانند نه تنها با حداکثر راحتی برای خود ، بلکه به طور ایده آل به صورت رایگان انجام دهند. با کمک سیستم ما ، که کار آن بر اساس استفاده از فن آوری های ویژه اطلاعاتی مدرن است ، تشخیص محموله بسیار آسان است.

توصیه های مفید ظاهراً ، تصمیم به خرید یا اجاره یک کامیون بزرگ گرفته اید که با کمک آن قصد دارید با حمل کالا در سراسر روسیه ، کشورهای مستقل مشترک المنافع و اروپا درآمد کسب کنید. فرقی نمی کند راننده استخدام کنید یا خودتان رانندگی کنید ، به مشتریان ، یعنی بار برای حمل و نقل نیاز خواهید داشت. سپس مطمئناً بیشتر فکر می کنید یا بیشتر فکر می کنید ، کجا و چگونه برای کامیون خود محموله پیدا کنید؟

برای یافتن شاخص عملکرد مناسب هر موتور ، لازم است کار مناسب را بر هزینه تقسیم کرده و در 100 درصد ضرب کنید. برای یک موتور گرمایی ، این مقدار را به عنوان نسبت توان ضرب در زمان کارکرد به گرمای تولید شده از احتراق سوخت ، بیابید. از نظر تئوری ، بازده موتور گرمایی با نسبت دمای یخچال و بخاری تعیین می شود. برای موتورهای الکتریکی ، نسبت قدرت آن را به توان جریان مصرفی بیابید.

شما نیاز خواهید داشت

• گذرنامه موتور احتراق داخلی (ICE) ، دماسنج ، تستر

دستورالعمل ها

1. تعیین کارایی موتور احتراق داخلی در مستندات فنی این موتور خاص قدرت آن را بیابید. مقدار مشخصی سوخت را در مخزن آن بریزید و موتور را روشن کنید تا مدتی در چرخه های کامل کار کند و حداکثر توان مشخص شده در گذرنامه را ایجاد کند. با کمک کرنومتر ، زمان کارکرد موتور را اندازه گیری کرده و آن را در ثانیه بیان کنید. پس از مدتی موتور را متوقف کرده و سوخت باقی مانده را تخلیه کنید. با کاهش حجم نهایی از حجم اولیه سوخت ریخته شده ، حجم سوخت مصرفی را بیابید. با استفاده از جدول ، چگالی آن را بیابید و در حجم آن ضرب کنید ، جرم سوخت مصرف شده m =؟ V. جرم را بر حسب کیلوگرم بیان کنید. بسته به نوع سوخت (بنزین یا سوخت دیزل) ، گرمای احتراق خاص آن را از جدول تعیین کنید. برای تعیین کارایی ، حداکثر توان را در زمان کارکرد موتور و 100٪ ضرب کرده و کل را به صورت پلکانی بر جرم و حرارت احتراق خاص تقسیم کنید. کارایی = P t 100٪ / (qm).

2. برای یک موتور حرارتی کامل ، مجاز به استفاده از فرمول کارنوت است. برای انجام این کار ، دمای احتراق سوخت را بیابید و دمای یخچال (گازهای خروجی) را با دماسنج مخصوص اندازه گیری کنید. دمای اندازه گیری شده با درجه سانتیگراد را به مقیاس بی قید و شرط تبدیل کنید ، برای این عدد 273 را به مقدار اضافه کنید. برای تعیین کارایی از عدد 1 ، نسبت دمای یخچال و بخاری (دمای احتراق سوخت) راندمان را کم کنید = ( 1-Tchol / Tnag) 100. این نسخه از محاسبه کارایی اصطکاک مکانیکی و انتقال حرارت با محیط خارجی را در نظر نمی گیرد.

3. تعیین کارایی موتور الکتریکی با توجه به مستندات فنی ، قدرت نامی موتور الکتریکی را بیابید. با دستیابی به حداکثر چرخه های شافت ، آن را به منبع فعلی وصل کنید و با کمک تستر ، ولتاژ روی آن و جریان در مدار را اندازه گیری کنید. برای تعیین کارایی ، توان اعلام شده در اسناد ، بر حاصل ضرب قدرت فعلی و ولتاژ ، مجموع را در 100٪ بازده = P 100٪ / (I U) ضرب می کند.

ویدیو های مرتبط

توجه داشته باشید! در همه محاسبات ، کارایی باید کمتر از 100 باشد.

برای بررسی پویایی طبیعی جمعیت ، جامعه شناسان باید ضرایب کلی را تعیین کنند. شاخص های اصلی باروری ، مرگ و میر ، ازدواج و درآمد طبیعی است. بر اساس آنها ، مجاز به تهیه تصویر جمعیتی در یک لحظه معین در زمان است.

دستورالعمل ها

1. توجه داشته باشید که شاخص کلی یک شاخص نسبی است. بنابراین ، تعداد تولدها در یک دوره معین ، مثلاً در یک سال ، با میزان باروری کل متفاوت است. این به این دلیل است که وقتی پیدا شد ، داده های کل جمعیت در نظر گرفته می شود. این امر امکان مقایسه نتایج نظرسنجی فعلی با نتایج سالهای گذشته را مجاز می سازد.

2. مدت صورتحساب را تعیین کنید. به عنوان مثال ، برای یافتن شاخص ازدواج ، باید تعیین کنید که تعداد ازدواج هایی که به آنها اهمیت می دهید برای چه دوره زمانی است. بنابراین ، داده های نیمه آخر سال به طور قابل توجهی متفاوت از اطلاعاتی است که هنگام تعیین چارچوب زمانی پنج ساله به دست می آورید. در نظر بگیرید که دوره صورتحساب هنگام محاسبه شاخص جهانی به سال نشان داده شده است.

3. کل جمعیت را تعیین کنید. نوع مشابهی از داده ها را می توان با مراجعه به داده های سرشماری نفوس بدست آورد. برای تعیین میزان باروری ، مرگ و میر ، ازدواج و طلاق ، باید حاصل جمع کل جمعیت و دوره صورتحساب را بیابید. عدد به دست آمده را به مخرج بنویسید.

4. نشانگر بدون قید و شرط مربوط به نسب مورد نظر را جایگزین شماره کننده کنید. به عنوان مثال ، اگر با تعیین میزان باروری جهانی روبرو هستید ، به جای شمارنده باید تعدادی وجود داشته باشد که تعداد کل کودکان متولد شده در دوره مورد نظر شما را منعکس کند. اگر هدف شما تعیین سطح مرگ و میر یا ازدواج است ، به ترتیب عدد افرادی را که در دوره صورتحساب فوت کرده اند یا تعداد کسانی که ازدواج کرده اند جایگزین کنید.

5. عدد بدست آمده را در 1000 ضرب کنید. این رقم کلی مطلوب خواهد بود. اگر هدف شما پیدا کردن کل درآمد است ، میزان مرگ و میر را از میزان تولد کم کنید.

ویدیو های مرتبط

تحت کلمه "کار" قبل از هر اقدامی که به فرد امرار معاش می کند درک می شود. به عبارت دیگر ، پاداش فیزیکی دریافت می کند. با این وجود ، مردم در وقت آزاد خود ، به صورت رایگان یا با پرداخت صرفاً نمادین ، ​​آماده مشارکت در کارهای مفید اجتماعی هستند که با هدف حمایت از نیازمندان ، بهبود حیاط و خیابان ها ، محوطه سازی و غیره انجام می شود. تعداد چنین داوطلبانی احتمالاً هنوز بسیار زیاد است ، اما آنها اغلب نمی دانند خدماتشان کجا نیاز است.

دستورالعمل ها

1. یکی از مشهورترین انواع کارهای مفید اجتماعی ، امور خیریه است. این شامل کمک به نیازمندان ، گروه های اجتماعی بدون محافظت از جمعیت است: معلولان ، سالمندان ، بی خانمان ها. در یک کلام ، به همه کسانی که به دلایلی در شرایط سخت زندگی قرار گرفتند.

2. داوطلبانی که مایل به مشارکت در ارائه چنین کمک هایی هستند باید با نزدیکترین سازمان های بشردوستانه یا بخش های کمک های مردمی تماس بگیرند. می توانید در نزدیکترین کلیسا سال کنید - روحانی احتمالاً می داند کدام گله خود منحصراً نیاز به پشتیبانی دارد.

3. همچنین می توانید به طور واقعی در محل زندگی خود ابتکار عمل را به دست آورید - بازنشستگان تنها ، افراد معلول یا مادران مجرد ، که کل روبل را در حساب خود دارند ، احتمالاً در یک ساختمان آپارتمانی زندگی می کنند. هر کمکی که می توانید به آنها کنید. این به هیچ وجه نباید شامل یک کمک مالی باشد - اجازه دهید ، هر چند وقت یکبار ، برای خرید دارو به داروخانه یا داروخانه مراجعه کنید.

4. بسیاری از مردم می خواهند در بهبود شهر محل زندگی خود شرکت کنند. آنها باید با ساختارهای مربوط شهرداری محلی تماس بگیرند ، به عنوان مثال ، مسئولان تمیز کردن مناطق ، محوطه سازی. احتمالاً کار خواهد شد. علاوه بر این ، اجازه دهید ، به عنوان مثال ، به ابتکار خود ، ایجاد یک تخت گل در زیر پنجره های یک خانه ، کاشت گل.

5. افرادی هستند که عاشق حیوانات هستند و می خواهند به سگ و گربه ولگرد کمک کنند. اگر شما از این دسته هستید ، با سازمانهای حفاظت از حیوانات محلی یا صاحبان پناهگاه حیوانات تماس بگیرید. خوب ، اگر شما در شهر بزرگی زندگی می کنید که باغ وحش وجود دارد ، از دولت بخواهید که آیا برای مراقبت از حیوانات به کمک نیاز دارد. طبق معمول ، چنین پیشنهاداتی از کمک با قدردانی استقبال می شود.

6. فراموش کردن تربیت نسل جوان غیرممکن است. اگر یک داوطلب مشتاق بتواند مثلاً کلاس هایی را در هر مدرسه یا مرکز فرهنگ و خلاقیت برگزار کند ، از مزایای زیادی برخوردار خواهد بود. در یک کلام ، بسیاری از کارهای اجتماعی مناسب برای مراقبت از افراد ، برای هر سلیقه و احتمال وجود دارد. میل وجود خواهد داشت.

شاخص رطوبت - شاخصی که برای تعیین پارامترهای ریز اقلیم استفاده می شود. محاسبه آن با داشتن اطلاعاتی در مورد بارش در منطقه در یک دوره نسبتاً طولانی مجاز است.

شاخص رطوبت

ضریب رطوبت یک شاخص ویژه است که توسط متخصصان در زمینه هواشناسی برای ارزیابی میزان رطوبت ریز اقلیم در یک منطقه خاص ایجاد شده است. در همان زمان ، این نکته در نظر گرفته شد که آب و هوای کوچک یک یادآوری طولانی مدت از شرایط آب و هوایی در یک منطقه معین است. در نتیجه ، تصمیم گرفته شد که شاخص رطوبت در یک بازه زمانی طولانی مد نظر قرار گیرد: طبق معمول ، این شاخص بر اساس داده های جمع آوری شده در طول سال محاسبه می شود. بنابراین ، شاخص رطوبت نشان می دهد که میزان بارش در این دوره چقدر زیاد است منطقه مورد نظر این ، به نوبه خود ، یکی از عوامل اصلی تعیین کننده نوع غالب پوشش گیاهی در این منطقه است.

محاسبه شاخص رطوبت

فرمول محاسبه شاخص رطوبت به شرح زیر است: K = R / E. در این فرمول ، نماد K نشانگر رطوبت واقعی است و نماد R - تعداد بارندگی هایی که در طول یک سال در یک منطقه مشخص باریده است ، بر حسب میلی متر بیان می شود در نهایت ، نماد E نشان دهنده میزان بارندگی است که در همان مدت زمان از سطح زمین تبخیر شده است. میزان بارش مشخص شده که بر حسب میلی متر نیز بیان می شود ، بستگی به نوع خاک ، دما در یک منطقه معین در زمان معین و عوامل دیگر دارد. در نتیجه ، علیرغم سادگی ظاهری فرمول فوق ، محاسبه شاخص رطوبت به تعداد زیادی اندازه گیری پیشین با استفاده از ابزار دقیق نیاز دارد و تنها توسط تیم نسبتاً بزرگی از هواشناسان قابل انجام است. ، به شما امکان می دهد با درجه بالایی تعیین کنید مطمئناً چه نوع پوشش گیاهی در این منطقه غالب است. بنابراین ، اگر شاخص رطوبت از 1 فراتر رود ، این نشان دهنده رطوبت زیاد در یک منطقه مشخص است ، که مستلزم مزیت انواع پوشش گیاهی مانند تایگا ، تاندرا یا جنگل-تاندرا است. یک لایه محتوای رطوبت مربوط به شاخص رطوبت 1 است و طبق معمول ، با غالب جنگل های مخلوط یا برگریز مشخص می شود. شاخص رطوبت در محدوده 0.6 تا 1 معمولی برای مناطق جنگلی - استپی ، از 0.3 تا 0.6 - برای استپ ها ، از 0.1 تا 0.3 - برای مناطق نیمه بیابانی و از 0 تا 0.1 - برای بیابان ها ...

ویدیو های مرتبط

jprosto.ru

بهره وری

فرض کنید ما در داچ استراحت می کنیم و باید از چاه آب بیاوریم. یک سطل در آن می گذاریم ، آب را برمی داریم و شروع به بلند کردن می کنیم. آیا فراموش کرده اید که هدف ما چیست؟ درست است: کمی آب بخور. اما نگاه کنید: ما نه تنها آب ، بلکه خود سطل و همچنین زنجیر سنگینی را که روی آن آویزان است ، بالا می آوریم. این نشان دهنده یک پیکان دو رنگ است: وزن باری که بلند می کنیم مجموع وزن آب و وزن سطل و زنجیر است.

با توجه به وضعیت کیفی ، می گوییم: در کنار کار مفید افزایش آب ، کارهای دیگری نیز انجام می دهیم - سطل و زنجیر را بلند می کنیم. البته ، بدون زنجیر و سطل ، ما نمی توانیم آب جمع آوری کنیم ، با این حال ، از نظر هدف نهایی ، وزن آنها "به ما آسیب می رساند". اگر این وزن کمتر باشد ، کار کامل کامل نیز کمتر خواهد بود (با همان مفید).

حال بیایید به مطالعه کمی این آثار بپردازیم و مقدار فیزیکی به نام کارآیی را معرفی کنیم.

وظیفه. سیب هایی که برای پردازش انتخاب شده اند ، توسط لودر از سبدها به داخل کامیون ریخته می شود. سبد خالی 2 کیلوگرم وزن دارد و سیب های موجود در آن 18 کیلوگرم وزن دارند. سهم کار مفید بارگیر از کل کار او چقدر است؟

راه حل. کار کامل این است که سیب ها را در سبدها جا به جا کنید. این کار شامل بلند کردن سیب و بلند کردن سبد است. مهم: برداشتن سیب کار مفیدی است ، اما برداشتن سبدها "بی فایده" است زیرا هدف از کار باربری جابجایی فقط سیب است.

اجازه دهید نامها را معرفی کنیم: Fя نیرویی است که با آن دستها فقط سیب را بالا می آورند و Fk نیرویی است که با آن دستها فقط سبد را به سمت بالا می برند. هر یک از این نیروها با گرانش مربوطه برابر است: F = mg.

با استفاده از فرمول A = ± (F || · l) ، کار این دو نیرو را "یادداشت" می کنیم:

Auseful = + Fя · lа = myа g · h و Auseless = + Fк · lк = mк g · h

کار کامل شامل دو اثر است ، یعنی برابر مجموع آنهاست:

کل = مفید + بی فایده = g h + mк g h = (my + mк) g h

در مسئله ، از ما خواسته می شود تا سهم کار مفید بارگیر را از کل کار او محاسبه کنیم. ما این کار را با تقسیم کار مفید به طور کامل انجام می دهیم:

در فیزیک ، چنین سهام معمولاً به درصد بیان می شود و با حرف یونانی "η" (بخوانید: "این") نشان داده می شود. در نتیجه به دست می آوریم:

η = 0.9 یا η = 0.9 · 100٪ = 90٪ ، که یکسان است.

این عدد نشان می دهد که از 100٪ کل کار لودر ، سهم کارهای مفید او 90٪ است. مشکل حل شده است.

یک مقدار فیزیکی برابر با نسبت کار مفید به کار کامل ، نام خود را در فیزیک دارد - کارایی - ضریب کارایی:

پس از محاسبه کارایی با توجه به این فرمول ، مرسوم است که آن را در 100 ضرب کنید. و برعکس: برای جایگزینی کارایی در این فرمول ، مقدار آن باید از درصد به اعشار تبدیل شود ، تقسیم بر 100.

questions-physics.ru

بازده موتور حرارتی بازده موتور حرارتی

کار بسیاری از انواع ماشین آلات با چنین شاخص مهمی مانند کارایی موتور گرمایی مشخص می شود. هر سال مهندسان تلاش می کنند تا فناوری پیشرفته تری را ایجاد کنند ، که با مصرف سوخت کمتر ، حداکثر نتیجه استفاده از آن را به همراه خواهد داشت.

دستگاه موتور حرارتی

قبل از اینکه بفهمید کارایی (کارایی) چیست ، باید نحوه عملکرد این مکانیسم را بفهمید. بدون آگاهی از اصول عملکرد آن ، نمی توان به اصل این شاخص پی برد. موتور حرارتی دستگاهی است که با استفاده از انرژی داخلی کار می کند. هر موتور حرارتی که انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند از انبساط حرارتی مواد با افزایش دما استفاده می کند. در موتورهای حالت جامد ، نه تنها می توان حجم ماده ، بلکه به شکل بدنه نیز تغییر داد. عملکرد چنین موتوری تابع قوانین ترمودینامیک است.

اصل عملکرد

برای درک نحوه عملکرد یک موتور حرارتی ، لازم است اصول اولیه طراحی آن را در نظر بگیریم. برای عملکرد دستگاه ، دو بدنه مورد نیاز است: گرم (بخاری) و سرد (یخچال ، کولر). اصل عملکرد موتورهای حرارتی (کارایی موتورهای گرمایی) بستگی به نوع آنها دارد. غالباً کندانسور بخار به عنوان یخچال عمل می کند و هر نوع سوختی که در جعبه آتش سوزانده می شود به عنوان بخاری عمل می کند. کارایی یک موتور حرارتی ایده آل با فرمول زیر مشخص می شود:

کارایی = (گرمایش - سرمایش) / گرمایش. x 100

در این حالت ، کارایی یک موتور واقعی هرگز نمی تواند از مقدار بدست آمده طبق این فرمول تجاوز کند. همچنین ، این شاخص هرگز از مقدار فوق الذکر تجاوز نخواهد کرد. برای افزایش کارایی ، اغلب دمای بخاری افزایش می یابد و دمای یخچال کاهش می یابد. هر دوی این فرایندها با شرایط عملیاتی واقعی تجهیزات محدود می شوند.

در حین کار موتور حرارتی ، کار انجام می شود ، زیرا گاز شروع به از دست دادن انرژی می کند و تا دمای خاصی سرد می شود. حالت دوم معمولاً چندین درجه بالاتر از جو اطراف است. این دمای یخچال است. چنین دستگاه خاصی برای خنک سازی و تراکم بخار خروجی طراحی شده است. در جایی که خازن ها وجود دارد ، دمای یخچال گاهی کمتر از دمای محیط است.

در یک موتور حرارتی ، بدن وقتی گرم و منبسط می شود ، نمی تواند تمام انرژی داخلی خود را برای انجام کار واگذار کند. مقداری از گرما به همراه گازهای خروجی یا بخار به یخچال منتقل می شود. این بخش از انرژی داخلی حرارتی به ناچار از بین می رود. در هنگام احتراق سوخت ، سیال کار مقدار مشخصی از گرما Q1 را از بخاری دریافت می کند. در عین حال ، هنوز کار A را انجام می دهد ، که طی آن بخشی از انرژی حرارتی را به یخچال منتقل می کند: Q2

کارآیی مشخصه کارایی یک موتور در زمینه تبدیل و انتقال انرژی است. این شاخص اغلب به صورت درصد اندازه گیری می شود. فرمول کارآیی:

η * A / Qx100٪ ، جایی که Q - انرژی مصرف شده ، A - کار مفید است.

بر اساس قانون حفاظت از انرژی ، می توان نتیجه گرفت که بهره وری همیشه کمتر از وحدت خواهد بود. به عبارت دیگر ، هیچگاه کار مفیدتری از انرژی صرف شده برای آن وجود نخواهد داشت.

بازده موتور نسبت کار مفید به انرژی ارائه شده توسط بخاری است. می توان آن را در قالب این فرمول نشان داد:

η = (Q1-Q2) / Q1 ، که در آن Q1 گرمای دریافت شده از بخاری و Q2 گرمایی است که به یخچال داده می شود.

عملکرد موتور گرمایی

کار انجام شده توسط موتور حرارتی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

A = | QH | - | QX | ، جایی که A کار می کند ، QH مقدار گرمای دریافت شده از بخاری است ، QX مقدار گرمای داده شده به کولر است.

| QH | - | QX |) / | QH | = 1 - | QX | / | QH |

برابر است با نسبت کاری که موتور انجام می دهد به میزان گرمای دریافتی. بخشی از انرژی گرمایی در طول این انتقال از بین می رود.

موتور کارنو

حداکثر کارایی موتور حرارتی در دستگاه کارنو مشاهده می شود. این به این دلیل است که در سیستم مشخص شده فقط به دمای مطلق بخاری (Tn) و خنک کننده (Tx) بستگی دارد. کارایی یک موتور حرارتی مطابق با چرخه کارنو با فرمول زیر تعیین می شود:

(Тн - Тх) / Тн = - Тх - Тн.

قوانین ترمودینامیکی امکان محاسبه حداکثر بازده ممکن را فراهم کرد. برای اولین بار این شاخص توسط دانشمند و مهندس فرانسوی سادی کارنو محاسبه شد. او یک موتور حرارتی اختراع کرد که با گاز ایده آل کار می کرد. در چرخه ای از 2 ایزوترم و 2 آدیابات کار می کند. اصل عملکرد آن بسیار ساده است: یک تماس بخاری با گاز به ظرف وارد می شود ، در نتیجه سیال کار به صورت هم دما گرم می شود. در عین حال ، عملکرد می کند و مقدار مشخصی از گرما را دریافت می کند. پس از آن ، کشتی عایق بندی می شود. با وجود این ، گاز همچنان در حال انبساط است ، اما در حال حاضر به صورت آدیاباتیک (بدون تبادل حرارت با محیط). در این زمان ، دمای آن به یخچال می رسد. در این لحظه ، گاز با یخچال در تماس است ، در نتیجه در طول فشرده سازی ایزومتریک مقدار مشخصی گرما به آن می دهد. سپس ظرف دوباره عایق می شود. در این حالت ، گاز به صورت آدیاباتیک به حجم و حالت اولیه خود فشرده می شود.

انواع

امروزه انواع مختلفی از موتورهای حرارتی وجود دارد که بر اساس اصول مختلف و با سوخت های مختلف کار می کنند. همه آنها کارایی خاص خود را دارند. اینها شامل موارد زیر است:

موتور احتراق داخلی (پیستون) ، مکانیزمی است که در آن بخشی از انرژی شیمیایی سوخت در حال سوختن به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. چنین دستگاههایی می توانند گاز و مایع باشند. بین موتورهای 2 و 4 زمانه تمایز قائل می شوند. آنها ممکن است یک چرخه وظیفه مستمر داشته باشند. با توجه به روش تهیه مخلوط سوخت ، چنین موتورهایی عبارتند از: کاربراتور (با تشکیل مخلوط خارجی) و دیزل (با داخلی). با توجه به انواع مبدل های انرژی ، آنها به پیستون ، جت ، توربین ، ترکیبی تقسیم می شوند. کارایی چنین ماشین هایی از 0.5 تجاوز نمی کند.

موتور استرلینگ وسیله ای است که در آن سیال کار در یک فضای محدود قرار دارد. این یک نوع موتور احتراق خارجی است. اصل عملکرد آن بر اساس سرمایش / گرمایش دوره ای بدن با دریافت انرژی به دلیل تغییر حجم آن است. این موتور یکی از کارآمدترین موتورها است.

موتور توربین (دوار) با احتراق خارجی سوخت. چنین تأسیساتی اغلب در نیروگاه های حرارتی یافت می شود.

موتور احتراق داخلی توربین (دوار) در نیروگاههای حرارتی در حالت اوج استفاده می شود. مانند دیگران رایج نیست.

ملخ توربین مقداری از رانش را به دلیل پروانه ایجاد می کند. بقیه را از گازهای خروجی دریافت می کند. طراحی آن یک موتور دوار (توربین گاز) است که روی شافت آن یک پروانه هوا نصب شده است.

انواع دیگر موتورهای حرارتی

موتورهای موشکی ، توربوجت و جت که نیروی محرکه را از بازگشت گازهای خروجی دریافت می کنند.

موتورهای حالت جامد از یک بدنه جامد به عنوان سوخت استفاده می کنند. هنگام کار ، حجم آن تغییر نمی کند ، بلکه شکل آن است. هنگام کار با تجهیزات ، از اختلاف دمای بسیار کمی استفاده می شود.

چگونه می توانید کارایی را افزایش دهید

آیا می توان بازده موتور گرمایی را افزایش داد؟ پاسخ را باید در ترمودینامیک جستجو کرد. او تغییرات متقابل انواع مختلف انرژی را مطالعه می کند. ثابت شده است که تبدیل تمام انرژی گرمایی موجود به الکتریکی ، مکانیکی و غیره غیرممکن است. در عین حال ، تبدیل آنها به انرژی حرارتی بدون هیچ محدودیتی رخ می دهد. این امر به دلیل این واقعیت است که ماهیت انرژی حرارتی بر اساس حرکت نامنظم (آشفته) ذرات استوار است.

هرچه بدن بیشتر گرم شود ، مولکولهای تشکیل دهنده آن سریعتر حرکت می کنند. حرکت ذرات بی نظم تر خواهد شد. در کنار این ، همه می دانند که نظم را می توان به راحتی به هرج و مرج تبدیل کرد ، که سفارش آن بسیار دشوار است.

fb.ru

ضریب عملکرد (COP) اصطلاحی است که شاید بتوان برای هر سیستم و دستگاهی به کار برد. حتی یک فرد دارای کارآیی است ، اگرچه ، احتمالاً ، هنوز هیچ فرمول عینی برای یافتن آن وجود ندارد. در این مقاله ، ما به طور مفصل توضیح می دهیم که کارایی چیست و چگونه می توان آن را برای سیستم های مختلف محاسبه کرد.

کارآیی-تعریف

بهره وری معیاری برای کارآیی یک سیستم از نظر خروجی یا تبدیل انرژی است. کارآیی یک ارزش غیر قابل اندازه گیری است و یا به عنوان یک مقدار عددی در محدوده 0 تا 1 یا به صورت درصد ارائه می شود.

فرمول کلی

کارایی با علامت indicated نشان داده شده است.

فرمول ریاضی عمومی برای یافتن کارایی به شرح زیر نوشته شده است:

Ƞ = A / Q ، که A انرژی مفید / کار انجام شده توسط سیستم است ، و Q انرژی مصرف شده توسط این سیستم برای سازماندهی فرایند به دست آوردن یک خروجی مفید است.

متأسفانه ضریب کارآیی همیشه کمتر از یک یا برابر آن است ، زیرا طبق قانون حفاظت از انرژی ، ما نمی توانیم بیشتر از انرژی مصرفی کار کنیم. علاوه بر این ، کارایی ، در واقع ، به ندرت برابر وحدت است ، زیرا کارهای مفید همیشه با حضور تلفات همراه است ، به عنوان مثال ، برای گرم کردن مکانیسم.

بازده موتور حرارتی

موتور حرارتی دستگاهی است که انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. در موتورهای حرارتی ، کار با تفاوت بین مقدار گرمای دریافتی از بخاری و میزان حرارت داده شده به کولر تعیین می شود و بنابراین کارایی با فرمول زیر تعیین می شود:

• Ƞ = Qн-Qх / Qн ، جایی که Qн مقدار گرمای دریافتی از بخاری است و Qх میزان حرارتی است که به کولر داده می شود.

اعتقاد بر این است که بالاترین راندمان توسط موتورهایی که روی چرخه کارنو کار می کنند ، ارائه می شود. در این مورد ، کارایی با فرمول تعیین می شود:

• Ƞ = T1-T2 / T1 ، جایی که T1 دمای منبع گرم است ، T2 دمای منبع سرد است.

بازده موتور الکتریکی

موتور الکتریکی وسیله ای است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند ، بنابراین کارایی در این مورد ضریب کارایی دستگاه از نظر تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. فرمول یافتن کارایی یک موتور الکتریکی به شرح زیر است:

• Ƞ = P2 / P1 ، جایی که P1 قدرت الکتریکی تأمین شده است ، P2 خالص نیروی مکانیکی تولید شده توسط موتور است.

توان الکتریکی به عنوان حاصلضرب جریان و ولتاژ سیستم (P = UI) و توان مکانیکی به عنوان نسبت کار به واحد زمان (P = A / t) یافت می شود.

راندمان ترانسفورماتور

ترانسفورماتور دستگاهی است که ضمن حفظ فرکانس ، جریان متناوب یک ولتاژ را به جریان متناوب ولتاژ دیگر تبدیل می کند. علاوه بر این ، ترانسفورماتورها همچنین می توانند جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کنند.

کارایی ترانسفورماتور با فرمول زیر مشخص می شود:

• Ƞ = 1/1 + (P0 + PL * n2) / (P2 * n) ، جایی که P0 تلفات بدون بار است ، PL تلفات بار است ، P2 توان فعال تحویل بار است ، n درجه نسبی است از بارگیری

کارآیی یا عدم کارآیی؟

شایان ذکر است که علاوه بر کارایی ، تعدادی شاخص وجود دارد که کارایی فرایندهای انرژی را مشخص می کند ، و گاهی اوقات می توانیم توصیفی از نوع آن را بیابیم - کارایی حدود 130 است ، اما در این مورد شما باید درک کنید این اصطلاح کاملاً درست استفاده نمی شود و ، به احتمال زیاد ، نویسنده یا سازنده ویژگی کمی متفاوت از این اختصار را درک کرده است.

به عنوان مثال ، پمپ های حرارتی از این نظر متفاوت هستند که می توانند گرمای بیشتری نسبت به مصرف خود تولید کنند. بنابراین ، یک ماشین یخچال می تواند گرمای بیشتری را از شیئی که باید خنک شود خارج کند تا در انرژی معادل برای سازماندهی حذف هزینه شود. شاخص کارایی دستگاه تبرید ضریب عملکرد نامیده می شود که با حرف oted مشخص می شود و با فرمول تعیین می شود: Ɛ = Qx / A ، جایی که Qx حرارت حذف شده از سرما است ، A کار صرف شده در فرآیند حذف با این حال ، گاهی اوقات ضریب عملکرد را کارایی دستگاه تبرید نیز می نامند.

همچنین جالب است که کارایی دیگهای بخار سوخت فسیلی معمولاً بر اساس کمترین مقدار حرارتی محاسبه می شود ، در حالی که می تواند بیش از یک باشد. با این وجود ، هنوز به طور سنتی کارآیی نامیده می شود. می توان راندمان دیگ بخار را با بالاترین مقدار حرارتی تعیین کرد و سپس همیشه کمتر از یک خواهد بود ، اما در این مورد مقایسه شاخص های دیگهای بخار با داده های سایر تاسیسات ناخوشایند خواهد بود.

واقعیتهای مدرن حاکی از استفاده گسترده از موتورهای حرارتی است. تلاشهای متعدد برای جایگزینی آنها با موتورهای الکتریکی تاکنون ناموفق بوده است. مشکلات مربوط به تجمع الکتریسیته در سیستم های خودران با مشکل زیادی حل می شود.

مشکلات فن آوری تولید باتری های برق ، با در نظر گرفتن استفاده طولانی مدت آنها ، هنوز ضروری است. ویژگی های سرعت خودروهای برقی با خودروهایی که از موتورهای احتراق داخلی استفاده می کنند فاصله زیادی دارد.

اولین گام ها در ایجاد موتورهای هیبریدی می تواند میزان آلایندگی های مضر در کلان شهرها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و مشکلات زیست محیطی را حل کند.

کمی تاریخ

امکان تبدیل انرژی بخار به انرژی حرکت در دوران باستان شناخته شده بود. 130 قبل از میلاد: فیلسوف هرون اسکندریه اسباب بازی بخار - eolipil را به حضار تقدیم کرد. کره پر از بخار ، تحت تأثیر جت های ناشی از آن به چرخش درآمد. این نمونه اولیه از توربین های بخار مدرن در آن روزها کاربردی پیدا نکرد.

برای سالها و قرنها ، توسعه فیلسوف تنها یک اسباب بازی خنده دار تلقی می شد. در سال 1629 D. Branchi ایتالیایی یک توربین فعال ایجاد کرد. بخار دیسک مجهز به تیغه را به حرکت در آورد.

از آن لحظه به بعد توسعه سریع موتورهای بخار آغاز شد.

دستگاه حرارتی

تبدیل سوخت به انرژی حرکت قطعات ماشین آلات و مکانیسم ها در موتورهای حرارتی استفاده می شود.

قطعات اصلی ماشین آلات: بخاری (سیستم بدست آوردن انرژی از خارج) ، سیال کار (عملکرد مفیدی را انجام می دهد) ، یخچال.

بخاری به گونه ای طراحی شده است که سیال کار منبع کافی انرژی داخلی را برای کارهای مفید جمع می کند. یخچال انرژی اضافی را از بین می برد.

مشخصه اصلی کارایی را کارآیی موتورهای حرارتی می نامند. این مقدار نشان می دهد که بخشی از انرژی صرف شده برای گرمایش برای انجام کارهای مفید صرف می شود. هرچه راندمان بالاتر باشد ، عملکرد دستگاه سودآورتر است ، اما این مقدار نمی تواند از 100 exceed تجاوز کند.

محاسبه بهره وری

اجازه دهید بخاری معادل Q 1 از خارج انرژی دریافت کند. بدن کار کار A را انجام داد ، در حالی که انرژی به یخچال Q2 بود.

بر اساس تعریف ، مقدار کارایی را محاسبه می کنیم:

η = A / Q 1. اجازه دهید در نظر بگیریم که A = Q 1 - Q 2.

بنابراین ، کارایی موتور حرارتی ، فرمول آن فرم η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1 ، به ما امکان می دهد نتیجه گیری زیر را انجام دهیم:

• بازده نمی تواند از 1 (یا 100) تجاوز کند.
• برای به حداکثر رساندن این مقدار ، یا افزایش انرژی دریافت شده از بخاری یا کاهش انرژی تامین شده به یخچال ضروری است.
• افزایش انرژی بخاری با تغییر کیفیت سوخت حاصل می شود.
• کاهش انرژی داده شده به یخچال ، به شما امکان می دهد به ویژگی های طراحی موتورها دست پیدا کنید.

موتور حرارتی ایده آل

آیا می توان چنین موتوری را ایجاد کرد که کارایی آن حداکثر (در حالت ایده آل برابر 100) باشد؟ سادی کارنو فیزیکدان نظری و مهندس با استعداد فرانسوی سعی کرد پاسخی برای این سوال بیابد. در سال 1824 ، محاسبات نظری او در مورد فرآیندهای انجام شده در گازها منتشر شد.

ایده اصلی ذاتی در یک ماشین ایده آل انجام فرایندهای برگشت پذیر با یک گاز ایده آل است. ما با انبساط گاز به صورت هم دما در دمای T 1 شروع می کنیم. مقدار گرمای مورد نیاز برای این Q 1 است. پس از انبساط گاز بدون تبادل حرارتی. با رسیدن به دمای T 2 ، گاز به صورت ایزوترمال فشرده شده و انرژی Q2 را به یخچال منتقل می کند. بازگشت گاز به حالت اولیه به صورت آدیاباتیک انجام می شود.

کارایی یک موتور حرارتی ایده آل کارنو ، وقتی دقیق محاسبه می شود ، برابر است با نسبت اختلاف دما بین دستگاه های گرمایش و سرمایش به دمایی که بخاری دارد. به نظر می رسد: η = (T 1 - T 2) / T 1.

راندمان احتمالی موتور حرارتی که فرمول آن شکل دارد: η = 1 - T 2 / T 1 ، فقط به مقادیر دمای بخاری و خنک کننده بستگی دارد و نمی تواند بیش از 100 باشد.

علاوه بر این ، این نسبت می تواند اثبات کند که کارایی موتورهای حرارتی تنها زمانی می تواند برابر باشد که یخچال به درجه حرارت برسد. همانطور که می دانید ، این مقدار دست نیافتنی است.

محاسبات نظری کارنوت امکان تعیین حداکثر کارایی موتور حرارتی در هر طراحی را ممکن می سازد.

قضیه اثبات شده توسط کارنو به شرح زیر است. یک موتور حرارتی دلخواه تحت هیچ شرایطی نمی تواند بازدهی بیشتر از یک موتور حرارتی ایده آل داشته باشد.

مثال حل مسئله

مثال 1 اگر دمای بخاری 800 درجه سانتی گراد و دمای یخچال 500 درجه سانتی گراد کمتر باشد ، کارایی یک موتور حرارتی ایده آل چقدر است؟

T 1 = 800 о С = 1073 K ، ∆T = 500 о С = 500 K ، η -؟

طبق تعریف: η = (T 1 - T 2) / T 1.

دمای یخچال به ما داده نمی شود ، اما ∆T = (T 1 - T 2) ، از این رو:

η = ∆T / T 1 = 500 K / 1073 K = 0.46.

پاسخ: کارآیی = 46.

مثال 2 اگر یک کار مفید 650 J به دلیل خرید یک کیلوژول انرژی بخاری انجام شود ، بازده یک موتور حرارتی ایده آل را تعیین کنید. اگر دمای کولر 400 کیلوگرم باشد ، دمای بخاری موتور گرمایی چقدر است؟

Q 1 = 1 kJ = 1000 J ، A = 650 J ، T ​​2 = 400 K ، η -؟ ، T 1 =؟

در این مشکل ، ما در مورد یک نصب حرارتی صحبت می کنیم که کارایی آن را می توان با فرمول محاسبه کرد:

برای تعیین دمای بخاری ، ما از فرمول کارآیی یک موتور حرارتی ایده آل استفاده می کنیم:

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

پس از انجام تحولات ریاضی ، بدست می آوریم:

T 1 = T 2 / (1- η).

T 1 = T 2 / (1- A / Q 1).

بیایید محاسبه کنیم:

η = 650 J / 1000 J = 0.65.

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

پاسخ: η = 65٪ ، T 1 = 1142.8 K

شرایط واقعی

موتور حرارتی ایده آل با در نظر گرفتن فرآیندهای ایده آل طراحی شده است. کار فقط در فرایندهای هم دما انجام می شود ، مقدار آن به عنوان محدوده محدود شده توسط نمودار چرخه کارنو تعریف می شود.

در حقیقت ، ایجاد شرایط برای فرآیند تغییر وضعیت گاز بدون همراه شدن تغییرات دما غیرممکن است. هیچ موادی وجود ندارد که تبادل حرارت را با اجسام اطراف محدود کند. انجام فرآیند آدیاباتیک غیر ممکن می شود. در مورد تبادل حرارت ، دمای گاز لزوماً باید تغییر کند.

کارایی موتورهای حرارتی ایجاد شده در شرایط واقعی با کارایی موتورهای ایده آل تفاوت قابل توجهی دارد. توجه داشته باشید که روند فرآیندها در موتورهای واقعی آنقدر سریع اتفاق می افتد که تغییرات انرژی حرارتی داخلی ماده در فرآیند تغییر حجم آن را نمی توان با ورود مقدار گرما از بخاری و بازگشت به آن جبران کرد. یخچال

سایر موتورهای حرارتی

موتورهای واقعی در چرخه های مختلف کار می کنند:

• چرخه اتو: فرایند در حجم ثابت آدیاباتیک تغییر می کند و یک چرخه بسته ایجاد می کند.
• چرخه دیزل: ایزوبار ، آدیابات ، ایزوکره ، آدیابات ؛
• این فرایند ، که در فشار ثابت رخ می دهد ، با یک آدیاباتیک جایگزین می شود و چرخه را می بندد.

ایجاد شرایط تعادل در موتورهای واقعی (نزدیک کردن آنها به موتورهای ایده آل) در شرایط فناوری مدرن امکان پذیر نیست. بازده موتورهای حرارتی حتی با در نظر گرفتن شرایط دمایی مشابه در یک نصب حرارتی ایده آل بسیار کمتر است.

اما شما نباید نقش فرمول محاسبه کارآیی را کم کنید ، زیرا این نقطه شروع روند افزایش کارایی موتورهای واقعی می شود.

روشهای تغییر کارایی

در مقایسه موتورهای حرارتی ایده آل و واقعی ، شایان ذکر است که دمای یخچال دومی نمی تواند هیچ باشد. معمولاً جو را یخچال می دانند. پذیرش دمای جو تنها در محاسبات تقریبی امکان پذیر است. تجربه نشان می دهد که دمای مایع خنک کننده با دمای گازهای خروجی در موتورها برابر است ، همانطور که در موتورهای احتراق داخلی (به طور خلاصه ICE).

ICE رایج ترین موتور حرارتی در جهان ما است. بازده موتور گرمایی در این مورد بستگی به دمای ایجاد شده توسط سوخت احتراق دارد. تفاوت قابل توجه بین موتورهای احتراق داخلی و موتورهای بخار ، ترکیب عملکردهای بخاری و محیط کار دستگاه در مخلوط هوا و سوخت است. هنگام سوختن ، مخلوط باعث ایجاد فشار بر قسمت های متحرک موتور می شود.

افزایش دمای گازهای کار به دست می آید و به طور قابل توجهی خواص سوخت را تغییر می دهد. متأسفانه انجام این کار به طور نامحدود غیرممکن است. هر موادی که محفظه احتراق موتور از آن ساخته شده است نقطه ذوب خود را دارد. مقاومت در برابر حرارت چنین موادی ویژگی اصلی موتور و همچنین توانایی تأثیر قابل توجه بر بازده است.

مقادیر کارایی موتورها

اگر دمای بخار کار را در ورودی آن 800 K و دمای گاز خروجی را 300 K در نظر بگیریم ، بازده این دستگاه 62 است. اما در واقعیت ، این مقدار از 40 درصد تجاوز نمی کند. چنین کاهشی در اثر گرمایش محفظه توربین رخ می دهد.

بیشترین مقدار احتراق داخلی از 44 درصد تجاوز نمی کند. افزایش این مقدار به آینده ای نزدیک بستگی دارد. تغییر خواص مواد ، سوخت مشکلی است که بهترین ذهن بشر روی آن کار می کند.