열 엔진의 효율성. 열 엔진의 효율 - 수식

현대 현실은 열 엔진에게 폭 넓은 작업을 필요로한다. 수많은 시도는 실패를 진행하는 동안 전기 모터로 교체합니다. 자율 시스템의 힘의 축적과 관련된 문제는 큰 어려움으로 해결된다.

자신의 장기 사용에 따라 제조 전원 배터리 기술의 또 관련 문제. 전기 자동차의 속도 특성은 자동차들, 내부 연소 엔진에서 멀리이다.

하이브리드 엔진의 생성의 첫 단계는 크게 환경 문제를 해결 수도권 유해 배출물을 감소시킬 수있다.

약간의 역사

운동 에너지로 증기의 에너지 변환의 가능성은 고대부터 알려져있다. 130 BC : 철학자 게론 Aleksandriysky 관객 증기 장난감에 제출 - eolipil합니다. 증기로 가득 구체는 그녀의 제트기에서 나오는 영향을 받아 회전에왔다. 신청시 현대 증기 터빈의이 프로토 타입은 찾을 수 없습니다.

많은 년 세기의 철학자 개발을 위해 그냥 재미있는 장난감으로 간주되었다. 1629 년 이탈리아 D 브랑카 사전 터빈을 만들었습니다. 커플 모션 블레이드와 함께 제공되는 디스크를 설정합니다.

그 순간부터 증기 엔진의 급속한 발전을 시작했다.

열기 기관

의 변환 의 내부 에너지 에 사용되는 기계 부품,기구의 운동 에너지로 연료 열기관.

기계의 주요부 : 히터 (시스템 외부로부터 에너지를 수용)에서 작동 본체 (유리한 효과를 수행하는), 냉장고.

작동 유체가 유용한 작업을위한 내부 에너지의 충분한 재고를 축적하는 히터 설계되었습니다. 냉장고 여분의 에너지를 멀리합니다.

효율성의 주요 특징은 열 엔진의 효율성을이라고합니다. 이 수량은 에너지의 일부가 유용한 작업을 수행하는 동안 가열에 소비 보여줍니다. 높은 효율의 시스템의 바람직한 동작하지만,이 값이 100 %를 초과 할 수 없다.

효율성의 계산

Q _1과 동일한 히터 외부 에너지를 _{획득하자.} 에너지 주어진 냉장고 Q ₂ 동안 도구의 몸은, 작업 A를 최선을 다하고 _{있습니다.}

결정을 바탕으로, 우리는 효율성 값을 계산 :

η = A / Q _1. 우리는 가정이 A = Q ₁ - Q _2.

따라서, 열 엔진의 효율은,의 수식에 의해 주어진다 η = (Q - ₁ Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - ₂ Q / Q _1, 다음과 같은 결론을 허용 :

• 효율을 1 (100 %)을 초과 할 수 없다;
• 히터로부터 얻어진 에너지 또는 에너지 부여 냉장고 감소하거나 증가해야이 양을 최대화하는 단계;
• 히터 전력은 연료 품질의 변화를 달성 증가시키는 단계;
• 냉장고를 제공, 에너지를 줄이고 엔진의 설계 기능을 달성 할 수 있습니다.

이상적인 열기관

이러한 엔진의 생성이 가능하다 (이상적인로 - 100 % 동일) 최대가 될 것이다 효율? 프랑스어 물리학 자이자 재능있는 엔지니어 사디 카노트에 노력이 질문에 대한 답을 찾을 수 있습니다. 1824 년 가스에서 발생하는 프로세스에 대한 그 이론적 계산을 해제 하였다.

이상적인 기계에 구현 기본적인 아이디어는 이상 기체와 행동 가역 과정으로 간주 될 수있다. 온도 T _1에서 가스 등온의 확장을 _시작. 이러한 목적을 위해 필요한 열량 - Q _1. 후 열을 확장하지 않고 가스 (단열 처리). 온도 T _{(2)에 도달} 한 _후, 상기 가스는 상기 냉장고의 에너지 Q _(2)를 통과하여 등온 _{압축된다.} 원래 상태로 복귀 가스는 단열 적으로 수행된다.

정확한 계산으로 이상적인 카르노 기관의 효율은 히터를 갖는 온도로 가열 및 냉각 장치 사이의 온도 차이의 비율이다. / T ₁ - η = (T ₂ T ₁₎ : 그것은 다음과 _{같습니다.}

기계 화학식 가능 열효율의 형태를 가진다 : η = 1 - T ₂ / T _{1 단} 히터 및 냉각기 온도의 값에 의존하며, 100 % 이상이 될 수 없다.

또한,이 관계는 열기관의 효율은 단일 단 냉장고와 동일 할 수 있다는 것을 증명을 가능 절대 영도 온도. 공지 된 바와 같이,이 값을 얻기 어려운 것이다.

이론적 계산 카르노 어떤 디자인의 열기관의 최대 효율을 결정할 수 있습니다.

다음과 같이 입증 된 카르노의 정리이다. 이상적인 열 엔진 효율의 동일한 값보다 높은 효율을 가질 수 어떠한 경우에도 임의의 열 엔진.

문제 해결의 예

실시 예 1 히터 온도 800 C 500 ^C 이하 ^냉장고의 온도 일 때 이상적인 열기관의 효율은 무엇?

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

솔루션 :

정의 저자 : η = (T - ₁ T ₂₎ / T _1.

우리는 냉장고의 온도를 제공하지만되지 않은 ΔT = (T ₁ - T _2), 따라서 :

η = ΔT / T ₁ = 500 K / 1073K = 0.46.

답변 : 효율 = 46 %.

. 400 K - 인한 에너지 획득 한 킬로 히터 열 엔진 냉각제 온도의 경우의 히터의 온도는 무엇 유용한 작업 650 J.을 수행 한 경우, 실시 예 2는, 이상적인 열기관의 효율을 결정?

Q ₁ = 1 킬로 J = 1000 A = 650 J, T ₂ = 400 K, η - ?, T = _1?

솔루션 :

이 작업에서, 상기 식에 의해 계산 될 수있는 효율의 열 설치된다 :

η = A / Q _1.

이상적인 열 엔진의 효율 수식을 사용하여 히터의 온도를 결정하는 방법 :

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

수학적 변환을 수행, 우리가 얻을 :

T = ₁ T ₂ / (1-η).

T = ₁ T ₂ / (1-A / Q _1).

우리는 계산 :

η = 650 J / 1000 J = 0.65.

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

답변 : η = 65 %, T ₁ = 1142.8 K.

실제 조건

이상적인 프로세스 설계 이상적인 열기관. 작업은 등온 과정 만 수행되는 것이 카르노 사이클의 그래프로 둘러싸인 영역으로 정의된다.

실제로, 온도의 변화가있을 수 수반하지 않고, 처리 가스의 상태 변화의 유동 조건을 생성한다. 주변의 물체로 열 교환을 제외 할 그런 자료가 없습니다. 단열 과정을 수행하는 것이 불가능하게된다. 열교환 가스 온도의 경우 반드시 변경해야합니다.

실제 조건에서 생성 된 열 기계의 효율은 엔진의 이상 효율이 크게 다르다. 실제 엔진에서 프로세스의 흐름의 체적을 변경하는 과정에서 물질 작업의 내부 열 에너지의 변화가 히터의 열량의 유입 및 냉각기 창에 의해 보상 될 수 없을 정도로 빠르게 발생합니다.

다른 열 엔진

리얼 엔진은 서로 다른 사이클에서 작동 :

• 단열 변화, 닫힌 루프를 만드는 오토 사이클, 정량 방법;
• 디젤 사이클 등압선, 단열, 정용, 단열;
• 가스 터빈 : 정압 발생 과정 단열 교체 루프를 닫는다.

실제 엔진에서 평형 프로세스를 만들기 현대 기술 (이상적인에 가까이 가져 것은) 할 수 없습니다. 열 엔진의 효율에도 이상적인 온도 설정과 동일한 온도 조건과 상당히 낮다.

그러나 역할 계산식 효율을 감소 할 필요가 없습니다 , 카르노 사이클을 그대로, 그것은 실제 엔진의 효율성을 개선하는 과정에서 기준점이된다.

효율성을 변경하는 방법

이상적인 실제 열기관의 비교를 통해, 상기 냉장고의 최종 온도는 임의적 일 수 없다는 것을 주목해야한다. 일반적으로 냉장고 분위기를 생각합니다. 대기 할 수있는 유일한 대략적인 계산의 온도를 취합니다. 경험은 (DVS로 약칭)의 내부 연소 엔진에서 발생로서 냉각수 온도, 엔진의 배기 가스 인 것을 나타낸다.

DIC - 열 엔진의 우리의 세계에서 가장 일반적인. 이 경우 효율 열 엔진은 연료를 연소에 의해 생성 된 온도에 따라 달라집니다. DIC 증기 엔진의 근본적인 차이점은, 공기 - 연료 혼합물의 융합 히터 기능과 작동 장치 본체이다. 혼합물을 점화하는 단계, 엔진의 가동부에 압력을 생성한다.

작동 가스 온도를 올리면 현저 연료의 특성을 변화 달성된다. 불행히도, 제한없이 할 수 없다. 엔진 연소실의 구조 중 임의의 재료는 그 융점을 갖는다. 열 이러한 물질의 저항 - 엔진의 기본 특성뿐만 아니라 크게 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다.

값 엔진 효율

우리가 고려하는 경우 증기 터빈, 800 K와 동일 작업 증기 입구의 온도, 배기 가스 - 300 K를, 시스템의 효율은 62 % 동일하다. 그러나 실제로는,이 값은 40 %를 초과하지 않습니다. 이러한 감소는 가열시, 터빈 하우징의 열 손실로 인해 발생한다.

내연 기관의 효율의 최대 값은 44 %를 초과하지 않는다. 가까운 미래의 문제 -이 값을 늘리면. 물질의 속성 변경, 연료 -이 인류의 가장 좋은 마음을 사용하는 동안 문제이다.