تتطلب الحقائق الحديثة الاستخدام الواسع النطاق للمحركات الحرارية. وقد باءت المحاولات العديدة لاستبدالها بمحركات كهربائية بالفشل حتى الآن. من الصعب حل المشاكل المرتبطة بتراكم الكهرباء في الأنظمة المستقلة.

لا تزال مشاكل تكنولوجيا تصنيع بطاريات الطاقة الكهربائية، مع مراعاة استخدامها على المدى الطويل، ذات صلة. خصائص السرعة للسيارات الكهربائية بعيدة كل البعد عن تلك الخاصة بالسيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي.

يمكن للخطوات الأولى لإنشاء محركات هجينة أن تقلل بشكل كبير من الانبعاثات الضارة في المدن الكبرى، مما يحل المشكلات البيئية.

قليلا من التاريخ

كانت إمكانية تحويل الطاقة البخارية إلى طاقة حركية معروفة في العصور القديمة. 130 قبل الميلاد: قدم الفيلسوف هيرون الإسكندري لعبة بخارية - إيوليبيل - للجمهور. بدأت الكرة المليئة بالبخار تدور تحت تأثير النفاثات المنبعثة منها. لم يتم استخدام هذا النموذج الأولي للتوربينات البخارية الحديثة في تلك الأيام.

لسنوات عديدة وقرون، كانت تطورات الفيلسوف تعتبر مجرد لعبة ممتعة. في عام 1629، أنشأ الإيطالي د. برانشي توربينًا نشطًا. قاد البخار قرصًا مزودًا بشفرات.

منذ تلك اللحظة بدأ التطور السريع للمحركات البخارية.

محرك حراري

يستخدم تحويل الوقود إلى طاقة حركة أجزاء الماكينة وآلياتها في المحركات الحرارية.

الأجزاء الرئيسية للآلات: السخان (نظام الحصول على الطاقة من الخارج)، سائل العمل (يقوم بعمل مفيد)، الثلاجة.

تم تصميم السخان بحيث يقوم سائل العمل بتجميع كمية كافية من الطاقة الداخلية لأداء عمل مفيد. تقوم الثلاجة بإزالة الطاقة الزائدة.

السمة الرئيسية للكفاءة تسمى كفاءة المحركات الحرارية. توضح هذه القيمة مقدار الطاقة المستهلكة في التدفئة التي يتم إنفاقها على القيام بعمل مفيد. كلما زادت الكفاءة، كلما كان تشغيل الماكينة أكثر ربحية، لكن هذه القيمة لا يمكن أن تتجاوز 100٪.

حساب الكفاءة

دع السخان يكتسب من الطاقة الخارجية ما يعادل Q1 . يؤدي مائع التشغيل الشغل A، بينما تبلغ الطاقة الممنوحة للثلاجة Q 2.

وبناء على التعريف نحسب قيمة الكفاءة:

η= أ / س 1 . لنأخذ في الاعتبار أن أ = س 1 - س 2.

ومن ثم فإن كفاءة المحرك الحراري، وصيغتها η = (س 1 - س 2) / س 1 = 1 - س 2 / س 1، تسمح لنا باستخلاص الاستنتاجات التالية:

• لا يمكن أن تتجاوز الكفاءة 1 (أو 100%)؛
• ولتعظيم هذه القيمة، من الضروري إما زيادة الطاقة الواردة من المدفأة أو تقليل الطاقة المقدمة للثلاجة؛
• وتتحقق زيادة طاقة السخان عن طريق تغيير جودة الوقود؛
• يمكن لميزات تصميم المحركات أن تقلل من الطاقة المقدمة للثلاجة.

محرك حراري مثالي

هل من الممكن إنشاء محرك تكون كفاءته القصوى (مثالية تساوي 100%)؟ حاول عالم الفيزياء النظرية الفرنسي والمهندس الموهوب سعدي كارنو العثور على إجابة لهذا السؤال. في عام 1824، تم نشر حساباته النظرية حول العمليات التي تحدث في الغازات.

يمكن اعتبار الفكرة الرئيسية المتأصلة في الآلة المثالية هي إجراء عمليات عكسية باستخدام غاز مثالي. نبدأ بتوسيع الغاز بشكل متساوي الحرارة عند درجة الحرارة T 1 . كمية الحرارة المطلوبة لذلك هي Q 1. بعد ذلك، يتمدد الغاز دون تبادل حراري، وبعد وصوله إلى درجة الحرارة T 2، ينضغط الغاز بشكل متساوي الحرارة، وينقل طاقة Q 2 إلى الثلاجة. يعود الغاز إلى حالته الأصلية بشكل ثابت.

إن كفاءة محرك كارنو الحراري المثالي، عند حسابها بدقة، تساوي نسبة فرق درجة الحرارة بين أجهزة التدفئة والتبريد إلى درجة حرارة السخان. يبدو كالتالي: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

الكفاءة المحتملة للمحرك الحراري، وصيغتها هي: η = 1 - T 2 / T 1، تعتمد فقط على درجات حرارة المدفأة والمبرد ولا يمكن أن تزيد عن 100٪.

علاوة على ذلك، تتيح لنا هذه العلاقة إثبات أن كفاءة المحركات الحرارية لا يمكن أن تساوي الوحدة إلا عندما تصل الثلاجة إلى درجات الحرارة. وكما هو معروف، فإن هذه القيمة لا يمكن تحقيقها.

تتيح حسابات كارنو النظرية تحديد أقصى كفاءة للمحرك الحراري من أي تصميم.

النظرية التي أثبتها كارنو هي كما يلي. لا يمكن تحت أي ظرف من الظروف أن يكون للمحرك الحراري الاعتباطي كفاءة أكبر من نفس قيمة الكفاءة للمحرك الحراري المثالي.

مثال على حل المشكلات

مثال 1. ما كفاءة المحرك الحراري المثالي إذا كانت درجة حرارة المدفأة 800 درجة مئوية ودرجة حرارة الثلاجة أقل بمقدار 500 درجة مئوية؟

T 1 = 800 o C = 1073 K، ∆T = 500 o C = 500 K، η - ؟

حسب التعريف: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

ليست لدينا درجة حرارة الثلاجة، بل ∆T= (T 1 - T 2)، وبالتالي:

η= ∆T / T 1 = 500 كلفن/1073 كلفن = 0.46.

الجواب: الكفاءة = 46%.

مثال 2. حدد كفاءة المحرك الحراري المثالي، إذا تم تنفيذ شغل مفيد مقداره 650 J، وذلك بسبب الحصول على كيلوجول واحد من طاقة المدفأة، ما هي درجة حرارة سخان المحرك الحراري إذا كانت درجة حرارة المبرد 400 K؟

س 1 = 1 كجول = 1000 جول، أ = 650 جول، تي 2 = 400 كلفن، η - ?، تي 1 = ؟

نتحدث في هذه المشكلة عن تركيب حراري يمكن حساب كفاءته باستخدام الصيغة:

لتحديد درجة حرارة السخان نستخدم صيغة كفاءة المحرك الحراري المثالي:

η = (ت 1 - ت 2)/ ت 1 = 1 - ت 2 / ت 1.

بعد إجراء التحويلات الرياضية نحصل على:

ت 1 = ت 2 /(1- η).

ت1 = ت2 /(1- أ/س1).

دعونا نحسب:

η= 650 جول/ 1000 جول = 0.65.

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

الجواب: η= 65%، T 1 = 1142.8 K.

ظروف حقيقية

تم تصميم المحرك الحراري المثالي مع وضع العمليات المثالية في الاعتبار. يتم تنفيذ العمل فقط في العمليات متساوية الحرارة، ويتم تحديد قيمته على أنها المساحة المحددة بالرسم البياني لدورة كارنو.

في الواقع، من المستحيل تهيئة الظروف لحدوث عملية تغيير حالة الغاز دون أن يصاحبها تغيرات في درجات الحرارة. لا توجد مواد تمنع التبادل الحراري مع الأشياء المحيطة. تصبح العملية الأديباتية مستحيلة التنفيذ. في حالة التبادل الحراري، يجب أن تتغير درجة حرارة الغاز بالضرورة.

تختلف كفاءة المحركات الحرارية التي تم إنشاؤها في ظروف حقيقية بشكل كبير عن كفاءة المحركات المثالية. لاحظ أن العمليات في المحركات الحقيقية تحدث بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن تعويض التباين في الطاقة الحرارية الداخلية للمادة العاملة أثناء عملية تغيير حجمها بتدفق الحرارة من المدفأة ونقلها إلى الثلاجة.

محركات حرارية أخرى

المحركات الحقيقية تعمل على دورات مختلفة:

• دورة أوتو: عملية ذات حجم ثابت تتغير بشكل ثابت، مما يؤدي إلى إنشاء دورة مغلقة؛
• دورة الديزل: متساوي الضغط، ثابت الحرارة، متساوي الضغط، ثابت الحرارة؛
• يتم استبدال العملية التي تحدث عند ضغط ثابت بعملية ثابتة الحرارة، مما يؤدي إلى إغلاق الدورة.

لا يمكن خلق عمليات توازن في المحركات الحقيقية (لتقريبها من المحركات المثالية) في ظل التكنولوجيا الحديثة. كفاءة المحركات الحرارية أقل بكثير، حتى مع الأخذ في الاعتبار نفس ظروف درجة الحرارة كما هو الحال في التركيب الحراري المثالي.

لكن لا ينبغي التقليل من دور صيغة حساب الكفاءة، لأن هذا بالتحديد هو نقطة الانطلاق في عملية العمل على زيادة كفاءة المحركات الحقيقية.

طرق تغيير الكفاءة

عند مقارنة المحركات الحرارية المثالية والحقيقية، تجدر الإشارة إلى أن درجة حرارة الثلاجة لهذا الأخير لا يمكن أن تكون موجودة. عادة يعتبر الجو ثلاجة. لا يمكن قبول درجة حرارة الغلاف الجوي إلا من خلال الحسابات التقريبية. تظهر التجربة أن درجة حرارة سائل التبريد تساوي درجة حرارة غازات العادم في المحركات، كما هو الحال في محركات الاحتراق الداخلي (المختصرة بـ ICE).

ICE هو المحرك الحراري الأكثر شيوعًا في عالمنا. تعتمد كفاءة المحرك الحراري في هذه الحالة على درجة الحرارة الناتجة عن احتراق الوقود. يتمثل الاختلاف الكبير بين محركات الاحتراق الداخلي والمحركات البخارية في دمج وظائف المدفأة وسائل عمل الجهاز في خليط الهواء والوقود. عندما يحترق الخليط، فإنه يخلق ضغطاً على الأجزاء المتحركة في المحرك.

يتم تحقيق زيادة في درجة حرارة الغازات العاملة، مما يؤدي إلى تغيير كبير في خصائص الوقود. ولسوء الحظ، لا يمكن القيام بذلك إلى أجل غير مسمى. أي مادة تُصنع منها غرفة الاحتراق للمحرك لها نقطة انصهار خاصة بها. المقاومة الحرارية لهذه المواد هي السمة الرئيسية للمحرك، فضلا عن القدرة على التأثير بشكل كبير على الكفاءة.

قيم الكفاءة الحركية

إذا أخذنا في الاعتبار درجة حرارة البخار العامل عند مدخله 800 كلفن وغاز العادم 300 كلفن، فإن كفاءة هذه الآلة تبلغ 62٪. في الواقع، هذه القيمة لا تتجاوز 40٪. يحدث هذا الانخفاض بسبب فقدان الحرارة عند تسخين غلاف التوربين.

أعلى قيمة للاحتراق الداخلي لا تتجاوز 44%. وزيادة هذه القيمة هي مسألة المستقبل القريب. إن تغيير خصائص المواد والوقود مشكلة تعمل عليها أفضل العقول البشرية.

كيفية العثور على عامل الكفاءة. صيغة للكفاءة من خلال السلطة

كيفية العثور على الكفاءة

توضح الكفاءة نسبة العمل القابل للاستخدام الذي يتم تنفيذه بواسطة آلية أو جهاز إلى العمل المنفق. غالبًا ما يكون العمل المبذول هو مقدار الطاقة التي يستهلكها الجهاز لأداء العمل.

سوف تحتاج

• - السيارات؛
• - ميزان الحرارة؛
• - آلة حاسبة.

تعليمات

2. عند حساب كفاءة المحرك الحراري، اعتبر العمل الميكانيكي الذي تؤديه الآلية عملاً مناسبًا. بالنسبة للعمل المبذول، خذ عدد الحرارة الصادرة عن الوقود المحترق، وهو مصدر الطاقة للمحرك.

3. مثال. متوسط ​​قوة الجر لمحرك السيارة هو 882 نيوتن. ويستهلك 7 كجم من البنزين لكل 100 كيلومتر. تحديد كفاءة محركها. ابحث عن العمل المناسب أولاً. وهي تساوي حاصل ضرب القوة F والمسافة S التي يغطيها الجسم تحت تأثيرها Аn=F?S. تحديد كمية الحرارة التي سيتم إطلاقها عند حرق 7 كجم من البنزين، سيكون هذا هو الشغل المبذول Az = Q = q?m، حيث q هي الحرارة النوعية لاحتراق الوقود، بالنسبة للبنزين تساوي 42؟ 10^6 جول/كجم، وm هي كتلة هذا الوقود. ستكون كفاءة المحرك مساوية للكفاءة=(F?S)/(q?m)?100%= (882?100000)/(42?10^6?7)?100%=30%.

4. بشكل عام، من أجل اكتشاف الكفاءة، فإن أي محرك حراري (محرك احتراق داخلي، محرك بخاري، توربين، إلخ)، حيث يتم تنفيذ العمل بالغاز، يكون له مؤشر كفاءة يساوي الفرق في الحرارة المنبعثة من الغاز. السخان Q1 واستقبلته الثلاجة Q2 أوجد فرق حرارة السخان والثلاجة واقسم على حرارة كفاءة السخان = (Q1-Q2)/Q1. هنا، يتم قياس الكفاءة بوحدات فرعية من 0 إلى 1؛ لتحويل النتيجة إلى نسب مئوية، اضربها في 100.

5. للحصول على كفاءة محرك حراري لا تشوبه شائبة (آلة كارنو) أوجد نسبة فرق درجة الحرارة بين السخان T1 والثلاجة T2 إلى درجة حرارة كفاءة السخان = (T1-T2)/T1. هذا هو الحد الأقصى للكفاءة المسموح بها لنوع معين من المحركات الحرارية مع درجات حرارة معينة للسخان والثلاجة.

6. بالنسبة للمحرك الكهربائي، أوجد الشغل المبذول كحاصل ضرب القدرة والزمن المستغرق لإنجازه. لنفترض أنه إذا قام محرك كهربائي لرافعة بقدرة 3.2 كيلووات برفع حمولة تزن 800 كجم إلى ارتفاع 3.6 متر في 10 ثوانٍ، فإن كفاءته تساوي نسبة الشغل المناسب Аp=m?g?h، حيث م هي كتلة الحمولة، ز؟ 10 م / مع؟ تسارع السقوط الحر، h هو الارتفاع الذي تم رفع الحمل إليه، والشغل المبذول Az=P?t، حيث P هي قوة المحرك، t هو وقت تشغيله. احصل على صيغة تحديد الكفاءة=Ap/Az?100%=(m?g?h)/(P?t)?100%=%=(800?10?3.6)/(3200?10)?100% =90%.

مؤشر الأداء (الكفاءة) هو مؤشر لأداء أي نظام سواء كان محرك سيارة أو آلة أو آلية أخرى. إنه يوضح مدى فعالية نظام معين في استخدام الطاقة التي يتلقاها. حساب الكفاءة سهل للغاية.

تعليمات

1. في معظم الأحيان، يتم حساب الكفاءة من نسبة الطاقة القابلة للاستخدام من قبل النظام إلى كل طاقة إجمالية يتم تلقيها في فترة زمنية معينة. ومن الجدير بالذكر أن الكفاءة ليس لها وحدات قياس محددة. ومع ذلك، في المناهج الدراسية يتم قياس هذه القيمة كنسبة مئوية. يتم حساب هذا المؤشر، بناءً على البيانات المذكورة أعلاه، باستخدام الصيغة:؟ = (أ/س)*100%، أين؟ ("هذا") هي الكفاءة المطلوبة، A هو الأداء القابل للاستخدام للنظام، Q هو إجمالي استهلاك الطاقة، ويتم قياس A وQ بالجول.

2. الطريقة المذكورة أعلاه لحساب الكفاءة ليست حصرية، لأن العمل القابل للاستخدام للنظام (A) يتم حسابه بالصيغة: A = Po-Pi، حيث Po هي الطاقة الموردة للنظام من الخارج، Pi هي الطاقة فقدان الطاقة أثناء تشغيل النظام. بعد توسيع بسط الصيغة أعلاه، يمكن كتابتها بالشكل التالي:؟ = ((بو-باي)/بو)*100%.

3. لجعل حساب الكفاءة أكثر وضوحا ووضوحا، يمكنك إلقاء نظرة على الأمثلة مثال 1: التشغيل المفيد للنظام هو 75 جول، وكمية الطاقة المستهلكة لتشغيله 100 جول، فمن الضروري تحديد كفاءة هذا النظام. لحل هذه المشكلة، استخدم الصيغة الأولى:؟ = 75/100 = 0.75 أو 75%الإجابة: كفاءة النظام المقترح 75%.

4. مثال 2: الطاقة الموردة لتشغيل المحرك هي 100 جول، وفقدان الطاقة أثناء تشغيل هذا المحرك هو 25 جول، ويجب حساب الكفاءة. لحل المشكلة المقترحة، استخدم الصيغة الثانية لحساب المؤشر المطلوب:؟ = (100-25)/100 = 0.75 أو 75%. وكانت النتائج في كلا المثالين متطابقة؛ وفي الحالة الثانية، تم تحليل بيانات البسط بمزيد من التفصيل.

ملحوظة! العديد من أنواع المحركات الحديثة (على سبيل المثال، محرك صاروخي أو محرك توربو هوائي) لها عدة مراحل من عملها، وللمرحلة بأكملها هناك كفاءتها الخاصة، والتي يتم حسابها باستخدام كل من الصيغ المذكورة أعلاه. ولكن من أجل العثور على مؤشر عالمي، سوف تحتاج إلى مضاعفة جميع الكفاءات الشهيرة في جميع مراحل تشغيل محرك معين: = ?1*?2*?3*…*?.

نصيحة مفيدة: لا يمكن أن تكون الكفاءة أكبر من واحد، أثناء تشغيل أي نظام، يحدث فقدان الطاقة حتماً.

النقل المرتبط هو نوع من وسائل النقل التي تتكون من تحميل مركبة في وضع الخمول. تحدث المواقف التي يضطر فيها النقل إلى التحرك بدون بضائع في كثير من الأحيان، قبل اكتمال أمر النقل المخطط وبعده. بالنسبة للمؤسسة، فإن احتمال قبول بضائع إضافية يعني، على الأقل، تقليل الخسائر المالية.

تعليمات

1. قم بتقييم فعالية استخدام نقل البضائع المرتبط في الواقع لمؤسستك. هناك نقطة مهمة يجب فهمها وهي حقيقة أنه يمكن نقل البضائع المرتبطة في وقت يضطر فيه النقل إلى التحرك فارغًا بعد إكمال طلب النقل الأساسي (الأساسي). إذا حدثت مثل هذه المواقف بانتظام في أنشطة مؤسستك، فاختر بجرأة هذه الطريقة لتحسين النقل.

2. قم بتقدير الحمولة المرتبطة التي يمكن لسيارتك نقلها من حيث الوزن والأبعاد. يمكن أن يكون مرور البضائع مفيدًا اقتصاديًا حتى إذا كان جزء من مساحة الشحن في سيارتك غير مشغول.

3. فكر في أي نقاط من الطريق الرئيسي ستتمكن من نقل البضائع العابرة منها. سيكون الأمر أكثر راحة للجميع إذا كان بإمكانك استلام هذه البضائع في النقطة الأخيرة من المسار المخطط ونقلها إلى المكان الذي توجد فيه مؤسسة النقل الخاصة بك. لكن مثل هذا الموقف قد لا يحدث دائمًا. لذلك، ضع في اعتبارك أيضًا احتمال حدوث بعض الانحراف عن المسار، مع حساب العقلانية الاقتصادية لمثل هذا التحول بالطبع.

4. اكتشف ما إذا كانت الشركة التي تقوم بنقل البضائع المجدولة إليها تتطلب إعادة نقل البضائع. في هذه الحالة، يكون الاتفاق على سعر المشكلة أسهل بكثير وضمان أمن التعاون الإضافي متبادل المنفعة.

5. العثور على العديد من بوابات الإنترنت المتخصصة التي تقدم خدمات المعلومات في مجال نقل البضائع. كالعادة، تحتوي مواقع الويب الخاصة بهذه الشركات على أقسام مقابلة تسمح لك بالعثور على البضائع المرتبطة على طول طريقك وترك الطلب المناسب. وفي معظم الحالات، يتطلب استخدام مثل هذا الاحتمال، على الأقل، التسجيل في الموقع. سيكون الأمر مثاليًا إذا كان مصدر المعلومات يحتوي على احتمالات مدمجة لإجراء مراجعة لوجستية للعروض المضادة.

6. لا تهمل النقل الموحد عندما يتم نقل البضائع الصغيرة من عملاء مختلفين في الاتجاه المحدد على نوع واحد من وسائل النقل. في هذه الحالة، يجب أن تقوم وسائل النقل بإجراء مسارات مكوكية في الاتجاهات المحددة.

ملحوظة! اكتشاف البضائع المارة ليس بالأمر الصعب على الإطلاق! تتمثل المهمة الرئيسية لخدمتنا في البحث عن التنزيلات المختلفة، وهو أمر يمكن للمستخدمين القيام به ليس فقط بأقصى قدر من الراحة، ولكن أيضًا مجانًا. وبمساعدة نظامنا، الذي يعتمد تشغيله على استخدام تقنيات المعلومات الحديثة، يمكن اكتشاف البضائع بسهولة بالغة.

نصيحة مفيدة على ما يبدو أنك قررت شراء أو استئجار شاحنة ضخمة، والتي تنوي كسب المال من خلالها عن طريق نقل البضائع في جميع أنحاء روسيا ورابطة الدول المستقلة وأوروبا. لا يهم ما إذا كنت تستأجر سائقًا أو تقوده بنفسك، فسوف تحتاج إلى عملاء، أي بضائع للنقل. إذن ستفكر بالتأكيد أو فكرت بالفعل في مكان وكيفية العثور على البضائع لشاحنتك؟

من أجل العثور على مؤشر التشغيل المناسب لأي محرك، من الضروري تقسيم العمل المناسب على المنفق وضربه بنسبة 100 بالمائة. بالنسبة للمحرك الحراري، أوجد هذه القيمة من خلال نسبة الطاقة مضروبة في مدة التشغيل إلى الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود. من الناحية النظرية، يتم تحديد كفاءة المحرك الحراري من خلال نسبة درجات حرارة الثلاجة والسخان. بالنسبة للمحركات الكهربائية، أوجد نسبة قدرتها إلى قوة التيار المستهلك.

سوف تحتاج

• جواز سفر محرك الاحتراق الداخلي (ICE)، مقياس الحرارة، جهاز الاختبار

تعليمات

1. تحديد كفاءة محرك الاحتراق الداخلي ابحث عن قوته في الوثائق الفنية لمحرك معين. املأ خزانها بكمية معينة من الوقود وابدأ تشغيل المحرك بحيث يعمل لبعض الوقت بدورات كاملة، مما يؤدي إلى تطوير الطاقة القصوى المشار إليها في جواز السفر. باستخدام ساعة الإيقاف، قم بتسجيل وقت تشغيل المحرك، معبرًا عنه بالثواني. بعد فترة من الوقت، أوقف المحرك وقم بتصريف الوقود المتبقي. بطرح الحجم النهائي من الحجم الأولي للوقود المصبوب، أوجد حجم الوقود المستهلك. باستخدام الجدول، أوجد كثافته واضربه في الحجم، لتحصل على كتلة الوقود المستهلك m =؟ V. عبر عن الكتلة بالكيلوجرام. اعتمادا على نوع الوقود (البنزين أو الديزل)، حدد حرارة الاحتراق المحددة من الجدول. لتحديد الكفاءة، اضرب الطاقة القصوى في زمن تشغيل المحرك وفي 100%، واقسم النتيجة تدريجيًا على كتلته والحرارة النوعية لكفاءة الاحتراق =P t 100%/(q m).

2. للحصول على محرك حراري مثالي، من الممكن تطبيق صيغة كارنو. للقيام بذلك، تعرف على درجة حرارة احتراق الوقود وقياس درجة حرارة الثلاجة (غازات العادم) باستخدام مقياس حرارة خاص. تحويل درجة الحرارة المقاسة بالدرجات المئوية إلى مقياس غير شرطي بإضافة الرقم 273 إلى القيمة، لتحديد الكفاءة من الرقم 1 اطرح نسبة درجتي حرارة الثلاجة والسخان (درجة حرارة احتراق الوقود) الكفاءة = (1) -تكول/تاناج) 100%. لا يأخذ هذا الخيار لحساب الكفاءة في الاعتبار الاحتكاك الميكانيكي والتبادل الحراري مع البيئة الخارجية.

3. تحديد كفاءة المحرك الكهربائي تعرف على القوة المقدرة للمحرك الكهربائي وفقًا للوثائق الفنية. قم بتوصيله بمصدر تيار، مما يحقق أقصى عدد من دورات العمود، وبمساعدة جهاز اختبار، قم بقياس الجهد عليه والتيار في الدائرة. لتحديد الكفاءة، قم بتقسيم الطاقة المذكورة في الوثائق على حاصل ضرب التيار والجهد، واضرب المجموع في كفاءة 100% =P 100%/(I U).

فيديو حول الموضوع

ملحوظة! في جميع الحسابات، ينبغي أن تكون الكفاءة أقل من 100٪.

لمراجعة الديناميكيات السكانية الطبيعية، يحتاج علماء الاجتماع إلى تحديد المعاملات الإجمالية. وأهمها مؤشرات الخصوبة والوفيات والزواج والدخل الطبيعي. وبناءً عليها، من الممكن رسم صورة ديموغرافية في وقت معين.

تعليمات

1. يرجى ملاحظة أن المؤشر العام هو مؤشر نسبي. وبالتالي، فإن عدد الولادات في فترة معينة، مثلا، خلال عام، سيختلف عن معدل الخصوبة العام. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عند العثور عليه، يتم أخذ البيانات المتعلقة بإجمالي عدد السكان في الاعتبار. وهذا يجعل من الممكن مقارنة نتائج البحث الحالية مع نتائج السنوات السابقة.

2. تحديد مدة الفاتورة. على سبيل المثال، من أجل العثور على معدل الزواج، تحتاج إلى تحديد الفترة الزمنية التي يهمك فيها عدد الزيجات. وبالتالي، فإن البيانات الخاصة بالأشهر الستة الماضية ستختلف بشكل كبير عن تلك التي ستتلقاها عند تحديد فترة زمنية مدتها خمس سنوات. ضع في اعتبارك أن فترة الحساب عند حساب المؤشر العام محددة بالسنوات.

3. تحديد إجمالي عدد السكان. ويمكن الحصول على أنواع مماثلة من البيانات من خلال الرجوع إلى بيانات التعداد السكاني. لتحديد المؤشرات العامة للخصوبة والوفيات ومعدلات الزواج والطلاق، ستحتاج إلى إيجاد حاصل ضرب إجمالي السكان وفترة الحساب. اكتب الرقم الناتج في المقام.

4. بدلاً من البسط، ضع مؤشرًا غير مشروط يتوافق مع المؤشر النسبي المطلوب. لنفترض أنه إذا واجهت مهمة تحديد معدل المواليد العالمي، فيجب أن يكون هناك رقم في مكان البسط يعكس العدد الإجمالي للأطفال المولودين خلال الفترة التي تهمك. إذا كان هدفك هو تحديد مستوى الوفيات أو معدل الزواج، فبدلاً من البسط، ضع عدد الأشخاص الذين ماتوا في فترة الحساب أو عدد الأشخاص الذين تزوجوا، على التوالي.

5. اضرب الرقم الناتج في 1000. سيكون هذا هو المؤشر الإجمالي الذي تريده. إذا واجهت مهمة العثور على مؤشر الدخل العام، فقم بطرح معدل الوفيات من معدل المواليد.

فيديو حول الموضوع

وكلمة "عمل" تشير إلى كل عمل يكسب الإنسان وسيلة للعيش. بمعنى آخر، يحصل على مكافأة جسدية مقابل ذلك. ومع ذلك، فإن الناس مستعدون، في أوقات فراغهم، إما مجانًا أو مقابل رسوم رمزية بحتة، للمشاركة أيضًا في العمل المفيد اجتماعيًا الذي يهدف إلى دعم المحتاجين، وتحسين الساحات والشوارع، والمناظر الطبيعية، وما إلى ذلك. ومن المحتمل أن يظل عدد هؤلاء المتطوعين هائلاً، لكنهم في كثير من الأحيان لا يعرفون أين قد تكون هناك حاجة إلى خدماتهم.

تعليمات

1. من أشهر أنواع الأعمال المفيدة اجتماعياً هو العمل الخيري. ويشمل تقديم المساعدة للفئات المحتاجة والضعيفة اجتماعياً من السكان: المعوقين والمسنين والمشردين. باختصار، إلى كل من يجد نفسه لسبب ما في موقف حياة صعب.

2. على المتطوعين الراغبين في المشاركة في تقديم مثل هذه المساعدة التواصل مع أقرب المنظمات الخيرية أو أقسام المساعدة العامة. يمكنك الاستفسار في أقرب كنيسة - ربما يعرف رجل الدين أي من رعيته يحتاج بشكل خاص إلى الدعم.

3. يمكنك أيضًا أخذ زمام المبادرة حرفيًا في مكان إقامتك - من المحتمل أن يعيش المتقاعدون غير المتزوجين أو الأشخاص ذوي الإعاقة أو الأمهات العازبات اللاتي لديهن الروبل بالكامل في حسابهن في مبنى سكني. منحهم كل المساعدة الممكنة. وليس بالضرورة أن يكون التبرع نقدياً، بل يجوز، مثلاً، الذهاب من وقت لآخر إلى محل البقالة أو إلى الصيدلية لشراء الدواء.

4. يرغب العديد من الأشخاص في المشاركة في تحسين مدينتهم. يجب عليهم الاتصال بالهياكل ذات الصلة في البلدية المحلية، على سبيل المثال، تلك المسؤولة عن تنظيف الأراضي والمناظر الطبيعية. ربما سيكون هناك عمل. بالإضافة إلى ذلك، يُسمح، على سبيل المثال، بمبادرة شخصية، بإعداد سرير زهور تحت نوافذ المنزل وزراعة الزهور.

5. هناك أشخاص يحبون الحيوانات حقًا ويريدون مساعدة الكلاب والقطط الضالة. إذا كنت تندرج ضمن هذه الفئة، فاتصل بمنظمات حقوق الحيوان المحلية أو أصحاب ملاجئ الحيوانات. حسنًا، إذا كنت تعيش في مدينة ضخمة توجد بها حدائق حيوان، فاسأل الإدارة عما إذا كانت هناك حاجة لمساعدين لرعاية الحيوانات. كالعادة، يتم الترحيب بعروض المساعدة هذه بامتنان.

6. لا ينبغي نسيان تعليم جيل الشباب. إذا كان المتطوع المتحمس قادرا، على سبيل المثال، على تدريس الفصول الدراسية في بعض الأندية المدرسية أو المركز الثقافي والإبداعي، فسوف يجلب فائدة هائلة. باختصار، هناك الكثير من الأعمال المناسبة اجتماعيًا لرعاية الأشخاص، لكل الأذواق والاحتمالات. ستكون هناك رغبة.

مؤشر الرطوبة هو مؤشر يستخدم لتحديد معلمات المناخ المحلي. يمكن حسابه إذا كانت لديك معلومات حول هطول الأمطار في المنطقة على مدى فترة طويلة إلى حد ما.

مؤشر الرطوبة

معامل الترطيب هو مؤشر خاص تم تطويره من قبل خبراء في مجال الأرصاد الجوية لتقييم درجة رطوبة المناخ المحلي في منطقة معينة. وقد أُخذ في الاعتبار أن المناخ المحلي يمثل استجابة طويلة المدى للظروف الجوية في منطقة معينة. وبناء على ذلك، تقرر أيضا النظر في مؤشر الرطوبة على مدى فترة زمنية طويلة: كالعادة، يتم حساب هذا المؤشر على أساس البيانات المجمعة خلال العام، وبالتالي فإن مؤشر الرطوبة يوضح مدى ضخامة كمية الأمطار المتساقطة خلال هذه الفترة. في المنطقة قيد النظر. وهذا بدوره أحد العوامل الرئيسية التي تحدد نوع الغطاء النباتي السائد في هذه المنطقة.

حساب مؤشر الرطوبة

صيغة حساب مؤشر الرطوبة هي كما يلي: K = R / E. في هذه الصيغة، يشير الرمز K إلى مؤشر الرطوبة الفعلي، ويشير الرمز R إلى كمية الأمطار التي سقطت في منطقة معينة خلال العام، معبراً عنها بالملليمتر. وأخيرًا، يمثل الرمز E كمية الأمطار التي تبخرت من سطح الأرض خلال نفس الفترة الزمنية. تعتمد الكمية المحددة لهطول الأمطار، والتي يتم التعبير عنها أيضًا بالملليمتر، على نوع التربة ودرجة الحرارة في منطقة معينة في وقت معين وعوامل أخرى. وبالتالي، على الرغم من البساطة الظاهرة للصيغة المعطاة، فإن حساب مؤشر الرطوبة يتطلب عددًا كبيرًا من القياسات المسبقة باستخدام أدوات دقيقة ولا يمكن إجراؤها إلا من قبل فريق كبير إلى حد ما من خبراء الأرصاد الجوية. في منطقة معينة، مع الأخذ في الاعتبار كل هذه المؤشرات، كالعادة، يسمح لنا بتحديد درجة عالية من الموثوقية أي نوع من النباتات هو السائد في هذه المنطقة. وبالتالي، إذا تجاوز مؤشر الرطوبة 1، فهذا يشير إلى مستوى عالٍ من الرطوبة في منطقة معينة، مما يستلزم الاستفادة من أنواع النباتات مثل التايغا أو التندرا أو غابات التندرا. ويتوافق مستوى الرطوبة المرضي مع مؤشر رطوبة يبلغ 1، وتتميز كالعادة بغلبة الغابات المختلطة أو عريضة الأوراق. يتراوح مؤشر الرطوبة من 0.6 إلى 1 نموذجيًا لمناطق غابات السهوب، ومن 0.3 إلى 0.6 - للسهوب، ومن 0.1 إلى 0.3 - للمناطق شبه الصحراوية، ومن 0 إلى 0.1 - للصحاري.

فيديو حول الموضوع

jprosto.ru

كفاءة

لنفترض أننا نسترخي في دارشا ونحتاج إلى جلب الماء من البئر. نخفض الدلو فيه ونغرف الماء ونبدأ في رفعه. هل نسيت ما هو هدفنا؟ هذا صحيح: احصل على بعض الماء. لكن انظر: نحن لا نرفع الماء فحسب، بل نرفع أيضًا الدلو نفسه، بالإضافة إلى السلسلة الثقيلة التي يتدلى عليها. ويُرمز إلى ذلك بسهم ذي لونين: وزن الحمولة التي نرفعها هو مجموع وزن الماء ووزن الدلو والسلسلة.

بالنظر إلى الوضع نوعيا، سنقول: إلى جانب العمل المفيد لرفع المياه، نقوم أيضًا بعمل آخر - رفع الدلو والسلسلة. بالطبع، بدون السلسلة والدلو لن نتمكن من سحب الماء، ولكن من وجهة نظر الهدف النهائي، فإن وزنهما "يؤذينا". ولو كان هذا الوزن أقل، لكان إجمالي الشغل المنجز أقل أيضًا (بنفس الشغل المفيد).

والآن دعنا ننتقل إلى الدراسة الكمية لهذه الأعمال ونقدم كمية فيزيائية تسمى الكفاءة.

مهمة. يقوم المُحمل بصب التفاح المُختار للمعالجة من السلال إلى الشاحنة. كتلة السلة الفارغة 2 كجم، والتفاح الموجود فيها 18 كجم. ما هي حصة العمل المفيد للمحمل من إجمالي عمله؟

حل. المهمة الكاملة هي نقل التفاح في السلال. يتكون هذا العمل من رفع التفاح ورفع السلال. هام: رفع التفاح عمل مفيد، لكن رفع السلال “عديم الفائدة”، لأن الغرض من عمل الجرافة هو نقل التفاح فقط.

دعونا نقدم الترميز: Fя هي القوة التي ترفع بها الأيدي التفاح فقط، وFk هي القوة التي ترفع بها الأيدي السلة فقط. كل من هذه القوى تساوي قوة الجاذبية المقابلة: F=mg.

باستخدام الصيغة A = ±(F||· l) ، "نكتب" عمل هاتين القوتين:

Auseful = +Fя · lя = mя g · h و Аuseful = +Fк · lк = mк g · h

ويتكون مجموع العمل من عملين، أي أنه يساوي مجموعهما:

Afull = مفيد + عديم الفائدة = mя g h + mк g h = (mя + mк) · g h

في المسألة يطلب منا حساب حصة العمل المفيد للمحمل من إجمالي عمله. دعونا نفعل ذلك عن طريق قسمة العمل المفيد على الإجمالي:

في الفيزياء، عادة ما يتم التعبير عن هذه الحصص كنسب مئوية ويشار إليها بالحرف اليوناني "η" (اقرأ: "هذا"). ونتيجة لذلك نحصل على:

η = 0.9 أو η = 0.9 100% = 90%، وهو نفس الشيء.

يوضح هذا الرقم أنه من أصل 100% من إجمالي عمل المُحمل، تكون حصة عمله المفيد 90%. حلت المشكلة.

الكمية الفيزيائية التي تساوي نسبة الشغل المفيد إلى الشغل الإجمالي المنجز لها اسمها الخاص في الفيزياء - الكفاءة - عامل الكفاءة:

بعد حساب الكفاءة باستخدام هذه الصيغة، عادة ما يتم ضربها بنسبة 100٪. والعكس صحيح: لاستبدال الكفاءة في هذه الصيغة، يجب تحويل قيمتها من نسبة مئوية إلى كسر عشري، مقسومًا على 100%.

أسئلة-physics.ru

كفاءة المحرك الحراري. كفاءة المحرك الحراري

يتميز تشغيل العديد من أنواع الآلات بمؤشر مهم مثل كفاءة المحرك الحراري. يسعى المهندسون كل عام إلى إنشاء معدات أكثر تقدمًا، والتي من شأنها أن تعطي أقصى نتيجة من استخدامها مع استهلاك أقل للوقود.

جهاز المحرك الحراري

قبل أن نفهم ما هي الكفاءة، من الضروري أن نفهم كيف تعمل هذه الآلية. دون معرفة مبادئ عملها، من المستحيل معرفة جوهر هذا المؤشر. المحرك الحراري هو جهاز يقوم بأداء العمل باستخدام الطاقة الداخلية. أي محرك حراري يقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية يستخدم التمدد الحراري للمواد مع زيادة درجة الحرارة. في المحركات ذات الحالة الصلبة، من الممكن ليس فقط تغيير حجم المادة، ولكن أيضًا شكل الجسم. يخضع عمل مثل هذا المحرك لقوانين الديناميكا الحرارية.

مبدأ التشغيل

من أجل فهم كيفية عمل المحرك الحراري، من الضروري النظر في أساسيات تصميمه. لتشغيل الجهاز، هناك حاجة إلى جسمين: ساخن (سخان) وبارد (ثلاجة، مبرد). يعتمد مبدأ تشغيل المحركات الحرارية (كفاءة المحرك الحراري) على نوعها. غالبًا ما تكون الثلاجة عبارة عن مكثف بخار، والسخان هو أي نوع من الوقود الذي يحترق في صندوق الاحتراق. يتم تحديد كفاءة المحرك الحراري المثالي من خلال الصيغة التالية:

الكفاءة = (مسرح - بارد) / ثيت. × 100%.

وفي هذه الحالة، لا يمكن لكفاءة المحرك الحقيقي أن تتجاوز أبدًا القيمة التي تم الحصول عليها وفقًا لهذه الصيغة. كما أن هذا الرقم لن يتجاوز أبدًا القيمة المذكورة أعلاه. لزيادة الكفاءة، غالبًا ما يتم زيادة درجة حرارة السخان وتقليل درجة حرارة الثلاجة. ستكون كلتا العمليتين محدودتين بظروف التشغيل الفعلية للمعدات.

عندما يعمل المحرك الحراري، يتم إنجاز الشغل، حيث يبدأ الغاز بفقد الطاقة ويبرد إلى درجة حرارة معينة. وهذا الأخير عادة ما يكون أعلى بعدة درجات من الغلاف الجوي المحيط. هذه هي درجة حرارة الثلاجة. تم تصميم هذا الجهاز الخاص للتبريد والتكثيف اللاحق لبخار العادم. في حالة وجود المكثفات، تكون درجة حرارة الثلاجة في بعض الأحيان أقل من درجة الحرارة المحيطة.

في المحرك الحراري، عندما يسخن الجسم ويتوسع، فإنه لا يستطيع التخلي عن كل طاقته الداخلية لبذل شغل. سيتم نقل بعض الحرارة إلى الثلاجة مع غازات العادم أو البخار. هذا الجزء من الطاقة الحرارية الداخلية يُفقد حتماً. أثناء احتراق الوقود، يتلقى سائل العمل كمية معينة من الحرارة Q1 من المدفأة. وفي الوقت نفسه، لا يزال يؤدي العمل A، الذي ينقل خلاله جزءًا من الطاقة الحرارية إلى الثلاجة: Q2

الكفاءة هي ما يميز كفاءة المحرك في مجال تحويل الطاقة ونقلها. غالبًا ما يتم قياس هذا المؤشر كنسبة مئوية. صيغة الكفاءة:

η*A/Qx100%، حيث Q هي الطاقة المستهلكة، A هو العمل المفيد.

واستنادا إلى قانون حفظ الطاقة، يمكننا أن نستنتج أن الكفاءة ستكون دائما أقل من الوحدة. بمعنى آخر، لن يكون هناك عمل أكثر فائدة من الطاقة المنفقة عليه.

كفاءة المحرك هي نسبة العمل المفيد إلى الطاقة التي يوفرها المدفأة. ويمكن تمثيلها في الصيغة التالية:

η = (Q1-Q2)/ Q1، حيث Q1 هي الحرارة الواردة من المدفأة، وQ2 هي الحرارة المقدمة إلى الثلاجة.

تشغيل المحرك الحراري

يتم حساب الشغل المبذول بواسطة محرك حراري باستخدام الصيغة التالية:

أ = |QH| - |QX|، حيث A هو الشغل، QH هي كمية الحرارة الواردة من المدفأة، QX هي كمية الحرارة المقدمة إلى المبرد.

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

وهي تساوي نسبة الشغل الذي يبذله المحرك إلى كمية الحرارة المتلقاة. يتم فقدان جزء من الطاقة الحرارية أثناء هذا النقل.

محرك كارنو

لوحظت أقصى كفاءة للمحرك الحراري في جهاز كارنو. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في هذا النظام يعتمد فقط على درجة الحرارة المطلقة للسخان (Tn) والمبرد (Tx). يتم تحديد كفاءة المحرك الحراري الذي يعمل وفق دورة كارنو من خلال الصيغة التالية:

(تينيسي - تكساس)/ تين = - تكساس - تينيسي.

جعلت قوانين الديناميكا الحرارية من الممكن حساب أقصى قدر ممكن من الكفاءة. تم حساب هذا المؤشر لأول مرة من قبل العالم والمهندس الفرنسي سادي كارنو. اخترع محركًا حراريًا يعمل بالغاز المثالي. إنه يعمل في دورة مكونة من 2 متساوي الحرارة و 2 أديابات. مبدأ تشغيله بسيط للغاية: يتم توصيل السخان بسفينة بها غاز، ونتيجة لذلك يتوسع سائل العمل بشكل متساوي الحرارة. في الوقت نفسه، يعمل ويستقبل كمية معينة من الحرارة. بعد ذلك يتم عزل الوعاء حرارياً. على الرغم من ذلك، يستمر الغاز في التوسع، ولكن بشكل ثابت (دون تبادل الحرارة مع البيئة). في هذا الوقت، تنخفض درجة حرارته إلى درجة حرارة الثلاجة. في هذه اللحظة، يتلامس الغاز مع الثلاجة، ونتيجة لذلك يطلق كمية معينة من الحرارة أثناء الضغط متساوي القياس. ثم يتم عزل الوعاء حرارياً مرة أخرى. في هذه الحالة، يتم ضغط الغاز بشكل ثابت الحرارة إلى حجمه وحالته الأصلية.

أصناف

في الوقت الحاضر، هناك أنواع عديدة من المحركات الحرارية التي تعمل بمبادئ مختلفة وبأنواع وقود مختلفة. لديهم جميعا كفاءتهم الخاصة. وتشمل هذه ما يلي:

محرك الاحتراق الداخلي (المكبس)، وهو عبارة عن آلية يتم من خلالها تحويل جزء من الطاقة الكيميائية الناتجة عن احتراق الوقود إلى طاقة ميكانيكية. يمكن أن تكون هذه الأجهزة غازية وسائلة. هناك محركات ثنائية الأشواط ورباعية الأشواط. يمكن أن يكون لديهم دورة عمل مستمرة. وفقًا لطريقة تحضير خليط الوقود، فإن هذه المحركات هي المكربن ​​(مع تكوين خليط خارجي) والديزل (مع داخلي). بناءً على نوع محول الطاقة، يتم تقسيمها إلى مكبس ونفاث وتوربين ومجمع. كفاءة هذه الآلات لا تتجاوز 0.5.

محرك ستيرلنغ هو جهاز يوجد فيه سائل العمل في مكان ضيق. وهو نوع من محركات الاحتراق الخارجي. يعتمد مبدأ تشغيله على التبريد/التدفئة الدورية للجسم مع إنتاج الطاقة نتيجة للتغيرات في حجمه. هذا هو واحد من المحركات الأكثر كفاءة.

محرك توربيني (دوار) مع احتراق خارجي للوقود. غالبًا ما توجد مثل هذه التركيبات في محطات الطاقة الحرارية.

تُستخدم محركات الاحتراق الداخلي التوربينية (الدوارة) في محطات الطاقة الحرارية في وضع الذروة. ليست منتشرة مثل غيرها.

يولد المحرك التوربيني بعضًا من قوة الدفع من خلال مروحته. ويحصل على الباقي من غازات العادم. تصميمه عبارة عن محرك دوار (توربينات غازية) يتم تركيب المروحة على عموده.

أنواع أخرى من المحركات الحرارية

المحركات الصاروخية والتوربينية والمحركات النفاثة التي تحصل على الدفع من غازات العادم.

تستخدم محركات الحالة الصلبة المادة الصلبة كوقود. أثناء التشغيل، لا يتغير حجمه، بل شكله. عند تشغيل الجهاز، يتم استخدام فرق درجة حرارة صغير للغاية.

كيف يمكنك زيادة الكفاءة

هل من الممكن زيادة كفاءة المحرك الحراري؟ يجب البحث عن الجواب في الديناميكا الحرارية. تدرس التحولات المتبادلة لأنواع مختلفة من الطاقة. لقد ثبت أنه من المستحيل تحويل كل الطاقة الحرارية المتوفرة إلى طاقة كهربائية أو ميكانيكية أو غيرها، إلا أن تحويلها إلى طاقة حرارية يتم دون أي قيود. وهذا ممكن لأن طبيعة الطاقة الحرارية تعتمد على الحركة المضطربة (الفوضوية) للجزيئات.

كلما زادت حرارة الجسم، زادت سرعة حركة الجزيئات المكونة له. ستصبح حركة الجزيئات أكثر انتظامًا. إلى جانب هذا، يعلم الجميع أن النظام يمكن أن يتحول بسهولة إلى فوضى، وهو أمر صعب للغاية.

fb.ru

عامل الكفاءة (الكفاءة) هو مصطلح يمكن تطبيقه على كل نظام وجهاز. حتى الشخص لديه عامل الكفاءة، على الرغم من عدم وجود صيغة موضوعية للعثور عليه حتى الآن. سنشرح في هذه المقالة بالتفصيل ما هي الكفاءة وكيف يمكن حسابها للأنظمة المختلفة.

تعريف الكفاءة

الكفاءة هي مؤشر يميز فعالية النظام من حيث إنتاج الطاقة أو تحويلها. الكفاءة هي كمية لا يمكن قياسها ويتم تمثيلها إما كقيمة عددية في النطاق من 0 إلى 1، أو كنسبة مئوية.

صيغة عامة

يتم الإشارة إلى الكفاءة بالرمز ş.

تتم كتابة الصيغة الرياضية العامة لإيجاد الكفاءة على النحو التالي:

ă=A/Q، حيث A هي الطاقة/الشغل المفيد الذي يؤديه النظام، وQ هي الطاقة التي يستهلكها هذا النظام لتنظيم عملية الحصول على مخرجات مفيدة.

ولسوء الحظ، يكون عامل الكفاءة دائمًا أقل من الوحدة أو يساويها، لأنه وفقًا لقانون حفظ الطاقة، لا يمكننا الحصول على شغل أكثر من الطاقة المستهلكة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكفاءة، في الواقع، نادرا ما تساوي الوحدة، لأن العمل المفيد يكون دائما مصحوبا بخسائر، على سبيل المثال، لتسخين الآلية.

كفاءة المحرك الحراري

المحرك الحراري هو جهاز يحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. في المحرك الحراري، يتم تحديد الشغل من خلال الفرق بين كمية الحرارة الواردة من المدفأة وكمية الحرارة الممنوحة للمبرد، وبالتالي يتم تحديد الكفاءة من خلال الصيغة:

• ş=Qн-Qkh/Qн، حيث Qн هي كمية الحرارة المستلمة من المدفأة، وQx هي كمية الحرارة المقدمة إلى المبرد.

ويعتقد أن أعلى كفاءة توفرها المحركات التي تعمل على دورة كارنو. في هذه الحالة، يتم تحديد الكفاءة بالصيغة:

• Š=T1-T2/T1، حيث T1 هي درجة حرارة الربيع الحار، T2 هي درجة حرارة الربيع البارد.

كفاءة المحرك الكهربائي

المحرك الكهربائي هو جهاز يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، فالكفاءة في هذه الحالة هي نسبة كفاءة الجهاز في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. تبدو صيغة العثور على كفاءة المحرك الكهربائي كما يلي:

• Δ=P2/P1، حيث P1 هي الطاقة الكهربائية الموردة، P2 هي الطاقة الميكانيكية المفيدة التي يولدها المحرك.

تم العثور على الطاقة الكهربائية كمنتج لتيار النظام والجهد (P=UI)، والطاقة الميكانيكية كنسبة العمل لكل وحدة زمنية (P=A/t)

كفاءة المحولات

المحول هو جهاز يقوم بتحويل التيار المتردد لجهد واحد إلى تيار متردد لجهد آخر مع الحفاظ على التردد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمحولات أيضًا تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر.

تم العثور على كفاءة المحول بالصيغة:

• ă=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n)، حيث P0 هي خسارة عدم التحميل، PL هي خسارة الحمل، P2 هي الطاقة النشطة المتوفرة للحمل، n هي الدرجة النسبية من الحمل.

الكفاءة أم لا الكفاءة؟

ومن الجدير بالذكر أنه بالإضافة إلى الكفاءة، هناك عدد من المؤشرات التي تميز كفاءة عمليات الطاقة، وفي بعض الأحيان يمكن أن نصادف أوصاف مثل - كفاءة تصل إلى 130٪، ولكن في هذه الحالة يجب أن نفهم ذلك لم يتم استخدام المصطلح بشكل صحيح تمامًا، وعلى الأرجح، يفهم المؤلف أو الشركة المصنعة أن هذا الاختصار يعني خاصية مختلفة قليلاً.

على سبيل المثال، تتميز المضخات الحرارية بحقيقة أنها يمكن أن تطلق حرارة أكثر مما تستهلك. وبالتالي، يمكن لآلة التبريد إزالة المزيد من الحرارة من الجسم الذي يتم تبريده مما تم إنفاقه في الطاقة المكافئة لتنظيم عملية الإزالة. يسمى مؤشر كفاءة آلة التبريد بمعامل التبريد، ويشار إليه بالحرف Ɛ ويتم تحديده بالصيغة: Ɛ=Qx/A، حيث Qx هي الحرارة المستخرجة من الطرف البارد، A هو العمل المنفق على عملية الإزالة . ومع ذلك، في بعض الأحيان يسمى معامل التبريد أيضًا بكفاءة آلة التبريد.

ومن المثير للاهتمام أيضًا أن كفاءة الغلايات التي تعمل بالوقود العضوي يتم حسابها عادةً على أساس القيمة الحرارية الأقل، ويمكن أن تكون أكبر من الوحدة. ومع ذلك، لا يزال يطلق عليه تقليديا الكفاءة. من الممكن تحديد كفاءة الغلاية من خلال القيمة الحرارية الأعلى، ومن ثم ستكون دائمًا أقل من واحد، ولكن في هذه الحالة سيكون من غير المناسب مقارنة أداء الغلايات بالبيانات الواردة من المنشآت الأخرى.

شريحة 1

مؤسسة تعليمية بلدية مستقلة "المدرسة الثانوية رقم 1"، مالايا فيشيرا، خوارزمية منطقة نوفغورود لحل المشكلات لتحديد الكفاءة. الدورة الحرارية وفقًا للرسم البياني لاعتماد الضغط على الحجم من إعداد Lukyanets Nadezhda نيكولاييفنا مدرس الفيزياء من أعلى فئة التأهيل 2011

الشريحة 2

وتتمثل المهمة في تحديد الكفاءة من خلال رسم بياني للضغط مقابل الحجم. احسب كفاءة محرك حراري يستخدم غاز مثالي أحادي الذرة كمائع تشغيل ويعمل وفق الدورة الموضحة في الشكل. لا يحدث ظهور الرسومات والسجلات الجديدة إلا بعد النقر بالماوس.

الشريحة 3

وتتمثل المهمة في تحديد الكفاءة من خلال رسم بياني للضغط مقابل الحجم. احسب كفاءة محرك حراري يستخدم غاز مثالي أحادي الذرة كمائع تشغيل ويعمل وفق الدورة الموضحة في الشكل.

الشريحة 4

نصيحة رقم 1 لذلك، من الضروري في كل عملية أن تحدد من خلال التغير في درجة الحرارة كمية الحرارة المستقبلة أو المنبعثة. يتم حساب كمية الحرارة بناءً على القانون الأول للديناميكا الحرارية.

الشريحة 5

تلميح رقم 2: الشغل المنجز في أي عملية يساوي عدديًا مساحة الشكل المحاط بالرسم البياني في الإحداثيات P(V). مساحة الشكل المظلل تساوي الشغل قيد المعالجة 2-3، ومساحة الشكل المظلل تساوي الشغل قيد العملية 4-1، وهذا الشغل للغاز هو السالب ، لأن من 4 إلى 1 ينخفض ​​الحجم. العمل لكل دورة يساوي مجموع هذه الأعمال. ولذلك فإن الشغل الذي يبذله الغاز في كل دورة يساوي عدديًا مساحة هذه الدورة.

الشريحة 6

خوارزمية لحل المشكلة. 1. اكتب صيغة الكفاءة. 2. تحديد عمل الغاز بناء على مساحة شكل العملية في الإحداثيات P, V. 3. تحليل أي من العمليات يتم امتصاص كمية الحرارة وعدم إطلاقها. 4. باستخدام القانون الأول للديناميكا الحرارية، احسب كمية الحرارة المتلقاة. 5. حساب الكفاءة.

الشريحة 7

1. اكتب صيغة الكفاءة. 2. تحديد عمل الغاز بناء على مساحة شكل العملية في الإحداثيات P, V. حل

الشريحة 8

1. العملية 1-2. V = const، يتم امتصاص P T Q 2. العملية 2 – 3. P = const، V ، T Q يتم امتصاصها 3. العملية 3 – 4. V = const، P، T Q يتم تحريرها 4. العملية 4 – 1. P = const، V ، T Q صدر 3. قم بتحليل أي من العمليات يتم امتصاص كمية الحرارة وعدم إطلاقها.

الشريحة 9

للعملية 1-2 4. باستخدام القانون الأول للديناميكا الحرارية، احسب كمية الحرارة المتلقاة. ولذلك بالنسبة للعملية المتساوية، اطرح الجزء العلوي من المعادلة السفلية

« الفيزياء - الصف العاشر"

لحل المشكلات، عليك استخدام التعبيرات المعروفة لتحديد كفاءة المحركات الحرارية وتذكر أن التعبير (13.17) صالح فقط للمحرك الحراري المثالي.

مهمة 1.

تبلغ درجة الحرارة في غلاية المحرك البخاري 160 درجة مئوية، ودرجة حرارة الثلاجة 10 درجات مئوية.
ما أقصى شغل يمكن أن تؤديه الآلة نظريًا إذا تم حرق فحم وزنه 200 كجم وحرارة احتراق نوعية قدرها 2.9×107 جول/كجم في فرن بكفاءة 60%؟

حل.

يمكن إنجاز أقصى شغل بواسطة محرك حراري مثالي يعمل وفق دورة كارنو، وكفاءته η = (T 1 - T 2)/T 1، حيث T 1 و T 2 هما درجتا الحرارة المطلقة للسخان و ثلاجة. بالنسبة لأي محرك حراري، يتم تحديد الكفاءة من خلال الصيغة η = A/Q 1، حيث A هو الشغل الذي يؤديه المحرك الحراري، Q 1 هو كمية الحرارة التي تستقبلها الآلة من المدفأة.
يتضح من شروط المشكلة أن Q 1 هو جزء من كمية الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود: Q 1 = η 1 mq.

ثم أين A = η 1 mq(1 - T 2 /T 1) = 1.2 10 9 J.

المهمة 2.

يستهلك محرك بخاري بقدرة N = 14.7 kW وقودًا بوزن m = 8.1 كجم لكل ساعة تشغيل واحدة، مع حرارة احتراق نوعية q = 3.3107 J/kg.
درجة حرارة الغلاية 200 درجة مئوية، الثلاجة 58 درجة مئوية.
تحديد كفاءة هذه الآلة ومقارنتها بكفاءة المحرك الحراري المثالي.

حل.

إن كفاءة المحرك الحراري تساوي نسبة العمل الميكانيكي المكتمل A إلى الكمية المستهلكة من الحرارة Qlt المنبعثة أثناء احتراق الوقود.
كمية الحرارة س 1 = م ق .

العمل المنجز خلال نفس الوقت A = Nt.

وبالتالي، η = A/Q 1 = Nt/qm = 0.198، أو η ≈ 20%.

لمحرك حراري مثالي η < η ид.

المهمة 3.

يعمل المحرك الحراري المثالي ذو الكفاءة η في دورة عكسية (الشكل 13.15).

ما أقصى كمية حرارة يمكن استخلاصها من الثلاجة عن طريق إجراء عمل ميكانيكي أ؟

بما أن آلة التبريد تعمل في دورة عكسية، لكي تنتقل الحرارة من جسم أقل تسخينًا إلى جسم أكثر تسخينًا، فمن الضروري أن تقوم القوى الخارجية بعمل إيجابي.
رسم تخطيطي لآلة تبريد: يتم أخذ كمية من الحرارة Q2 من الثلاجة ويتم الشغل بواسطة قوى خارجية ويتم نقل كمية من الحرارة Q1 إلى المدفأة.
لذلك، س 2 = س 1 (1 - η)، س 1 = أ/η.

وأخيرًا، س 2 = (أ/η)(1 - η).

المصدر: "الفيزياء - الصف العاشر"، 2014، الكتاب المدرسي مياكيشيف، بوخوفتسيف، سوتسكي

أساسيات الديناميكا الحرارية. الظواهر الحرارية - الفيزياء، الكتاب المدرسي للصف العاشر - الفيزياء الصفية