ცნობილია, რომ მუდმივი მოძრაობის მანქანა შეუძლებელია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ნებისმიერი მექანიზმისთვის მართალია შემდეგი განცხადება: ამ მექანიზმის დახმარებით შესრულებული სამუშაო მთლიანი (მათ შორის მექანიზმის გათბობა და გარემო, ხახუნის ძალის დასაძლევად) ყოველთვის უფრო სასარგებლო სამუშაოა.

მაგალითად, შიგაწვის ძრავის მუშაობის ნახევარზე მეტი იხარჯება ძრავის კომპონენტების გათბობაზე; გარკვეული სითბო გამოიყოფა გამონაბოლქვი აირებით.

ხშირად საჭიროა მექანიზმის ეფექტურობისა და მისი გამოყენების მიზანშეწონილობის შეფასება. ამიტომ, იმისთვის, რომ გამოვთვალოთ შესრულებული სამუშაოს რა ნაწილი იხარჯება და რომელი ნაწილი სასარგებლო, სპეციალური ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც აჩვენებს მექანიზმის ეფექტურობას.

ამ მნიშვნელობას ეწოდება მექანიზმის ეფექტურობა

კოეფიციენტი სასარგებლო მოქმედებამექანიზმი უდრის სასარგებლო სამუშაოს თანაფარდობას მთლიან სამუშაოსთან. ცხადია, ეფექტურობა ყოველთვის ერთზე ნაკლებია. ეს მნიშვნელობა ხშირად გამოხატულია პროცენტულად. ჩვეულებრივ აღინიშნება ბერძნული ასო η (წაიკითხეთ "ეს"). ეფექტურობის ფაქტორი შემოკლებით არის ეფექტურობა.

η = (A_სრული /A_სასარგებლო) * 100%,

სადაც η ეფექტურობა, A_სრული მთლიანი სამუშაო, A_სასარგებლო სასარგებლო სამუშაო.

ძრავებს შორის ელექტროძრავას აქვს ყველაზე მაღალი ეფექტურობა (98%-მდე). ძრავის ეფექტურობა შიგაწვის 20% - 40%, ორთქლის ტურბინა დაახლოებით 30%.

გაითვალისწინეთ, რომ ამისთვის მექანიზმის ეფექტურობის გაზრდახშირად ცდილობენ შეამცირონ ხახუნის ძალა. ეს შეიძლება გაკეთდეს სხვადასხვა საპოხი მასალების ან ბურთის საკისრების გამოყენებით, რომლებშიც მოცურების ხახუნი იცვლება მოძრავი ხახუნით.

ეფექტურობის გამოთვლების მაგალითები

მოდით შევხედოთ მაგალითს.ველოსიპედისტი 55 კგ იწონიდა 5 კგ წონით ველოსიპედს 10 მ სიმაღლის ბორცვზე და აკეთებდა 8 კჯ სამუშაოს. იპოვნეთ ველოსიპედის ეფექტურობა. არ გაითვალისწინოთ გზაზე ბორბლების მოძრავი ხახუნი.

გამოსავალი.ვიპოვოთ ველოსიპედისა და ველოსიპედის ჯამური მასა:

მ = 55 კგ + 5 კგ = 60 კგ

მოდით ვიპოვოთ მათი საერთო წონა:

P = მგ = 60 კგ * 10 ნ/კგ = 600 ნ

მოდი ვიპოვოთ ველოსიპედისა და ველოსიპედის აწევისთვის შესრულებული სამუშაო:

Auseful = PS = 600 N * 10 m = 6 kJ

მოდით ვიპოვოთ ველოსიპედის ეფექტურობა:

A_full / A_ სასარგებლო * 100% = 6 კჯ / 8 კჯ * 100% = 75%

პასუხი:ველოსიპედის ეფექტურობა არის 75%.

მოდით შევხედოთ სხვა მაგალითს.ბერკეტის მკლავის ბოლოდან ჩამოკიდებულია m მასის სხეული. დაღმავალი ძალა F მიემართება მეორე მკლავზე და მისი ბოლო ქვეითდება h-ით. იპოვეთ რამდენი ავიდა სხეული, თუ ბერკეტის ეფექტურობა არის η%.

გამოსავალი.ვიპოვოთ F ძალით შესრულებული სამუშაო:

ამ სამუშაოს η% კეთდება m მასის სხეულის ასაწევად. შესაბამისად, Fhη / 100 დაიხარჯა სხეულის ამაღლებაზე, ვინაიდან სხეულის წონა უდრის მგ, სხეული ავიდა Fhη / 100 / მგ სიმაღლემდე.

ცნობილია, რომ ელექტროენერგია გადადის დიდ მანძილზე ძაბვით, რომელიც აღემატება მომხმარებლების მიერ გამოყენებულ დონეს. ტრანსფორმატორების გამოყენება აუცილებელია ძაბვების საჭირო მნიშვნელობებზე გადასაყვანად, ელექტროენერგიის გადაცემის პროცესის ხარისხის გაზრდისა და შედეგად მიღებული დანაკარგების შესამცირებლად.

ტრანსფორმატორის აღწერა და მუშაობის პრინციპი

ტრანსფორმატორი არის მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება ძაბვის შესამცირებლად ან გაზრდისთვის, ფაზების რაოდენობის შესაცვლელად და იშვიათ შემთხვევებში ალტერნატიული დენის სიხშირის შესაცვლელად.

არსებობს მოწყობილობების შემდეგი ტიპები:

• ძალა;
• გაზომვა;
• დაბალი სიმძლავრე;
• პულსი;
• პიკის ტრანსფორმატორები.

სტატიკური მოწყობილობა შედგება შემდეგი ძირითადი სტრუქტურული ელემენტებისაგან: ორი (ან მეტი) გრაგნილი და მაგნიტური წრე, რომელსაც ასევე უწოდებენ ბირთვს. ტრანსფორმატორებში ძაბვა მიეწოდება პირველად გრაგნილს და ამოღებულია მეორადიდან გარდაქმნილი ფორმით. გრაგნილები დაკავშირებულია ინდუქციურად ბირთვში მაგნიტური ველით.

სხვა კონვერტორებთან ერთად, ტრანსფორმატორებს აქვთ ეფექტურობის ფაქტორი (შემოკლებით როგორც ეფექტურობა), სიმბოლოთი. ეს კოეფიციენტი წარმოადგენს ეფექტურად გამოყენებული ენერგიის თანაფარდობას სისტემიდან მოხმარებულ ენერგიასთან. ის ასევე შეიძლება გამოიხატოს, როგორც დატვირთვის მიერ მოხმარებული ენერგიის თანაფარდობა მოწყობილობის მიერ ქსელიდან მოხმარებულ ენერგიასთან. ეფექტურობა არის ტრანსფორმატორის მიერ შესრულებული სამუშაოს ეფექტურობის დამახასიათებელი ერთ-ერთი ძირითადი პარამეტრი.

დანაკარგების სახეები ტრანსფორმატორში

ელექტროენერგიის პირველადი გრაგნილიდან მეორადში გადატანის პროცესს თან ახლავს დანაკარგები. ამ მიზეზით, არა მთელი ენერგია, არამედ მისი უმეტესი ნაწილი გადადის.

მოწყობილობის დიზაინი არ შეიცავს მბრუნავ ნაწილებს, განსხვავებით სხვა ელექტრო მანქანებისგან. ეს ხსნის მასში მექანიკური დანაკარგების არარსებობას.

ასე რომ, მოწყობილობა შეიცავს შემდეგ დანაკარგებს:

• ელექტრო, სპილენძის გრაგნილებში;
• მაგნიტური, ფოლადის ბირთვში.

ენერგეტიკული დიაგრამა და ენერგიის შენარჩუნების კანონი

მოწყობილობის მუშაობის პრინციპი სქემატურად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ენერგეტიკული დიაგრამის სახით, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 1. დიაგრამა ასახავს ენერგიის გადაცემის პროცესს, რომლის დროსაც წარმოიქმნება ელექტრული და მაგნიტური დანაკარგები. .

სქემის მიხედვით, ეფექტური სიმძლავრის P 2 განსაზღვრის ფორმულა შემდეგია:

P 2 =P 1 -ΔP el1 -ΔP el2 -ΔP m (1)

სადაც P 2 სასარგებლოა და P 1 არის მოწყობილობის მიერ ქსელიდან მოხმარებული ენერგია.

ჯამური დანაკარგების ΔP აღსანიშნავად, ენერგიის შენარჩუნების კანონი ასე გამოიყურება: P 1 =ΔP+P 2 (2)

ამ ფორმულიდან ირკვევა, რომ P 1 იხარჯება P 2-ზე, ისევე როგორც მთლიან დანაკარგებზე ΔP. მაშასადამე, ტრანსფორმატორის ეფექტურობა მიიღება მიწოდებული (სასარგებლო) სიმძლავრის და მოხმარებული სიმძლავრის თანაფარდობის სახით (P 2 და P 1 თანაფარდობა).

ეფექტურობის განსაზღვრა

მოწყობილობის გამოსათვლელად საჭირო სიზუსტით, ადრე მიღებული ეფექტურობის მნიშვნელობები შეიძლება იქნას მიღებული ცხრილიდან No1:

როგორც ცხრილშია ნაჩვენები, პარამეტრის მნიშვნელობა პირდაპირ დამოკიდებულია მთლიან სიმძლავრეზე.

ეფექტურობის განსაზღვრა პირდაპირი გაზომვებით

ფორმულა ამისთვის ეფექტურობის გამოთვლებიშეიძლება წარმოდგენილი იყოს რამდენიმე ვერსიით:

ეს გამოთქმა ნათლად ასახავს, ​​რომ ტრანსფორმატორის ეფექტურობის მნიშვნელობა არ არის ერთზე მეტი და ასევე არ არის მისი ტოლი.

შემდეგი გამოხატულება განსაზღვრავს წმინდა სიმძლავრის მნიშვნელობას:

P 2 =U 2 *J 2 *cosφ 2 , (4)

სადაც U 2 და J 2 არის დატვირთვის მეორადი ძაბვა და დენი, ხოლო cosφ 2 არის სიმძლავრის ფაქტორი, რომლის ღირებულება დამოკიდებულია დატვირთვის ტიპზე.

ვინაიდან P 1 =ΔP+P 2, ფორმულა (3) იღებს შემდეგ ფორმას:

პირველადი გრაგნილის ΔP el1n ელექტრული დანაკარგები დამოკიდებულია მასში გამავალი დენის კვადრატზე. ამიტომ, ისინი ასე უნდა განისაზღვროს:

(6)

თავის მხრივ:

(7)

სადაც r mp არის გრაგნილის აქტიური წინააღმდეგობა.

ვინაიდან ელექტრომაგნიტური მოწყობილობის მოქმედება არ შემოიფარგლება რეიტინგული რეჟიმით, დენის დატვირთვის ხარისხის განსაზღვრა მოითხოვს დატვირთვის ფაქტორის გამოყენებას, რომელიც უდრის:

β=J 2 /J 2н, (8)

სადაც J 2n არის მეორადი გრაგნილის ნომინალური დენი.

აქედან ჩვენ ვწერთ გამონათქვამებს მეორადი გრაგნილის დენის დასადგენად:

J 2 =β*J 2n (9)

თუ ამ ტოლობას ჩავანაცვლებთ ფორმულაში (5), მივიღებთ შემდეგ გამონათქვამს:

გაითვალისწინეთ, რომ ეფექტურობის მნიშვნელობის განსაზღვრა ბოლო გამოხატვის გამოყენებით რეკომენდებულია GOST-ის მიერ.

წარმოდგენილი ინფორმაციის შეჯამებით, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ ტრანსფორმატორის ეფექტურობა შეიძლება განისაზღვროს მოწყობილობის პირველადი და მეორადი გრაგნილების სიმძლავრის მნიშვნელობებით რეიტინგულ რეჟიმში.

ეფექტურობის განსაზღვრა არაპირდაპირი მეთოდით

ეფექტურობის დიდი მნიშვნელობების გამო, რომელიც შეიძლება იყოს 96% ან მეტის ტოლი, ისევე როგორც პირდაპირი გაზომვის მეთოდის არაეკონომიური ხასიათის გამო, გამოთვალეთ პარამეტრი მაღალი ხარისხისიზუსტე შეუძლებელია. ამიტომ, მისი დადგენა ჩვეულებრივ ხორციელდება არაპირდაპირი მეთოდით.

ყველა მიღებული გამონათქვამის შეჯამებით, ვიღებთ შემდეგ ფორმულას ეფექტურობის გამოსათვლელად:

η=(P 2 /P 1)+ΔP m +ΔP el1 +ΔP el2, (11)

შეჯამებისთვის, უნდა აღინიშნოს, რომ მაღალია ეფექტურობის მაჩვენებელიმიუთითებს ელექტრომაგნიტური მოწყობილობის ეფექტურ მუშაობაზე. გრაგნილებისა და ბირთვის ფოლადის დანაკარგები, GOST-ის მიხედვით, განისაზღვრება გამოცდილებით ან მოკლე ჩართვით, და ზომები, რომლებიც მიზნად ისახავს მათ შემცირებას, დაგეხმარებათ მაქსიმალური ეფექტურობის მნიშვნელობების მიღწევაში, რისთვისაც ჩვენ უნდა ვისწრაფოდეთ.

სინამდვილეში, ნებისმიერი მოწყობილობის დახმარებით შესრულებული სამუშაო ყოველთვის უფრო სასარგებლო სამუშაოა, რადგან სამუშაოს ნაწილი შესრულებულია ხახუნის ძალების წინააღმდეგ, რომლებიც მოქმედებენ მექანიზმის შიგნით და მისი ცალკეული ნაწილების გადაადგილებისას. ამრიგად, მოძრავი ბლოკის გამოყენებით, ისინი ასრულებენ დამატებით სამუშაოს თავად ბლოკისა და თოკის აწევით და ბლოკში არსებული ხახუნის ძალების დაძლევით.

მოდით შემოგთავაზოთ შემდეგი აღნიშვნა: სასარგებლო სამუშაო აღინიშნა $A_p$-ით, მთლიანი სამუშაო $A_(poln)$-ით. ამ შემთხვევაში გვაქვს:

განმარტება

ეფექტურობის ფაქტორი (ეფექტურობა)ეწოდა სასარგებლო სამუშაოს თანაფარდობას დასრულებულ სამუშაოს. ეფექტურობა ავღნიშნოთ ასო $\eta $, შემდეგ:

\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\ \მარცხნივ(2\მარჯვნივ).\]

ყველაზე ხშირად, ეფექტურობა გამოხატულია პროცენტულად, მაშინ მისი განმარტება არის ფორმულა:

\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\ \მარცხნივ(2\მარჯვნივ).\]

მექანიზმების შექმნისას ისინი ცდილობენ გაზარდონ მათი ეფექტურობა, მაგრამ არ არსებობს მექანიზმები, რომელთა ეფექტურობა ტოლია (რომ აღარაფერი ვთქვათ ერთზე მეტი).

ასე რომ, ეფექტურობა არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც გვიჩვენებს პროპორციას, რომელსაც სასარგებლო სამუშაო შეადგენს მთელ წარმოებულ სამუშაოს. ეფექტურობის გამოყენებით ფასდება მოწყობილობის (მექანიზმის, სისტემის) ეფექტურობა, რომელიც გარდაქმნის ან გადასცემს ენერგიას და ასრულებს სამუშაოს.

მექანიზმების ეფექტურობის გასაზრდელად, შეგიძლიათ სცადოთ შეამციროთ ხახუნი მათ ღერძებში და მათ მასაში. თუ ხახუნის უგულებელყოფა შესაძლებელია, მექანიზმის მასა მნიშვნელოვნად ნაკლებია მასაზე, მაგალითად, დატვირთვაზე, რომელიც ამწევს მექანიზმს, მაშინ ეფექტურობა ოდნავ ნაკლებია ერთიანობაზე. მაშინ შესრულებული სამუშაო დაახლოებით უდრის სასარგებლო სამუშაოს:

მექანიკის ოქროს წესი

უნდა გვახსოვდეს, რომ სამსახურში გამარჯვება მარტივი მექანიზმით ვერ მიიღწევა.

მოდით გამოვხატოთ თითოეული ნამუშევარი (3) ფორმულაში, როგორც შესაბამისი ძალისა და ამ ძალის გავლენის ქვეშ გავლილი გზის ნამრავლი, შემდეგ ფორმულა (3) გადავიყვანოთ ფორმაში:

გამოთქმა (4) გვიჩვენებს, რომ მარტივი მექანიზმის გამოყენებით ჩვენ ვიმატებთ ძალას იმდენს, რამდენსაც ვკარგავთ მოგზაურობაში. ამ კანონს მექანიკის „ოქროს წესს“ უწოდებენ. ეს წესი ძველ საბერძნეთში ჩამოაყალიბა ჰერონ ალექსანდრიელმა.

ეს წესი არ ითვალისწინებს ხახუნის ძალების დაძლევის მუშაობას, ამიტომ არის მიახლოებითი.

ენერგიის გადაცემის ეფექტურობა

ეფექტურობა შეიძლება განისაზღვროს, როგორც სასარგებლო სამუშაოს თანაფარდობა მის განხორციელებაზე დახარჯულ ენერგიასთან ($Q$):

\[\eta =\frac(A_p)(Q)\cdot 100\%\ \მარცხნივ(5\მარჯვნივ).\]

სითბოს ძრავის ეფექტურობის გამოსათვლელად გამოიყენეთ შემდეგი ფორმულა:

\[\eta =\frac(Q_n-Q_(ch))(Q_n)\მარცხენა(6\მარჯვნივ),\]

სადაც $Q_n$ არის გამათბობელიდან მიღებული სითბოს რაოდენობა; $Q_(ch)$ - მაცივარში გადაცემული სითბოს რაოდენობა.

იდეალური სითბური ძრავის ეფექტურობა, რომელიც მუშაობს კარნოს ციკლის მიხედვით, უდრის:

\[\eta =\frac(T_n-T_(ch))(T_n)\მარცხენა(7\მარჯვნივ),\]

სადაც $T_n$ არის გამათბობლის ტემპერატურა; $T_(ch)$ - მაცივრის ტემპერატურა.

ეფექტურობის პრობლემების მაგალითები

მაგალითი 1

ვარჯიში.ამწის ძრავას აქვს $N$ სიმძლავრე. $\Delta t$-ის ტოლი დროის ინტერვალში მან ასწია $m$ მასის ტვირთი $h$ სიმაღლეზე. რა არის ამწის ეფექტურობა?\textit()

გამოსავალი.განხილულ პრობლემაში სასარგებლო სამუშაო უდრის სხეულის $m$ მასის დატვირთვის $h$ სიმაღლეზე აწევის სამუშაოს; ეს არის სიმძიმის ძალის დაძლევის სამუშაო. ის უდრის:

ჩვენ ვპოულობთ მთლიან შესრულებულ სამუშაოს ტვირთის აწევისას სიმძლავრის განმარტების გამოყენებით:

მოდით გამოვიყენოთ ეფექტურობის განმარტება მის საპოვნელად:

\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\მარცხნივ(1.3\მარჯვნივ).\]

ჩვენ გარდაქმნით ფორმულას (1.3) გამონათქვამების (1.1) და (1.2) გამოყენებით:

\[\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%.\]

უპასუხე.$\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%$

მაგალითი 2

ვარჯიში. იდეალური გაზიასრულებს კარნოს ციკლს და ციკლის ეფექტურობა არის $\eta $. რა სამუშაოა შესრულებული გაზის შეკუმშვის ციკლში მუდმივ ტემპერატურაზე? გაზის მიერ გაფართოების დროს შესრულებული სამუშაო არის $A_0$

გამოსავალი.ჩვენ განვსაზღვრავთ ციკლის ეფექტურობას შემდეგნაირად:

\[\eta =\frac(A_p)(Q)\მარცხნივ(2.1\მარჯვნივ).\]

განვიხილოთ კარნოს ციკლი და განვსაზღვროთ, რომელ პროცესებში ხდება სითბოს მიწოდება (ეს იქნება $Q$).

ვინაიდან კარნოს ციკლი შედგება ორი იზოთერმისგან და ორი ადიაბატისგან, მაშინვე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ადიაბატურ პროცესებში (პროცესები 2-3 და 4-1) არ ხდება სითბოს გადაცემა. იზოთერმული პროცესი 1-2, სითბო მიეწოდება (ნახ. 1 $Q_1$), იზოთერმული პროცესის დროს 3-4 სითბო ამოღებულია ($Q_2$). გამოდის, რომ გამოხატულებაში (2.1) $Q=Q_1$. ჩვენ ვიცით, რომ სითბოს რაოდენობა (თერმოდინამიკის პირველი კანონი), რომელიც მიეწოდება სისტემას იზოთერმული პროცესის დროს, მთლიანად მიდის გაზის მიერ სამუშაოს შესრულებაზე, რაც ნიშნავს:

გაზი ასრულებს სასარგებლო სამუშაოს, რომელიც უდრის:

სითბოს რაოდენობა, რომელიც ამოღებულია იზოთერმული პროცესის დროს 3-4, უდრის შეკუმშვის სამუშაოს (მუშაობა უარყოფითია) (რადგან T=const, შემდეგ $Q_2=-A_(34)$). შედეგად გვაქვს:

მოდით გარდაქმნათ ფორმულა (2.1) შედეგების (2.2) - (2.4) გათვალისწინებით:

\[\eta =\frac(A_(12)+A_(34))(A_(12))\ to A_(12)\eta =A_(12)+A_(34)\ to A_(34)=( \eta -1)A_(12)\მარცხნივ(2.4\მარჯვნივ).\]

ვინაიდან პირობით $A_(12)=A_0, \ $ საბოლოოდ მივიღებთ:

უპასუხე.$A_(34)=\მარცხნივ(\eta -1\მარჯვნივ)A_0$

ცხოვრებაში ადამიანს პრობლემა და გარდაქმნის მოთხოვნილება აწყდება განსხვავებული ტიპებიენერგია. მოწყობილობებს, რომლებიც შექმნილია ენერგიის გარდაქმნისთვის, ეწოდება ენერგეტიკული მანქანები (მექანიზმები). ენერგეტიკული მანქანები, მაგალითად, მოიცავს: ელექტრო გენერატორს, შიდა წვის ძრავას, ელექტროძრავას, ორთქლის ძრავას და ა.შ.

თეორიულად, ნებისმიერი ტიპის ენერგია შეიძლება მთლიანად გარდაიქმნას სხვა ტიპის ენერგიად. მაგრამ პრაქტიკაში, ენერგიის გარდაქმნების გარდა, ენერგეტიკული გარდაქმნები ხდება მანქანებში, რომლებსაც დანაკარგებს უწოდებენ. ენერგეტიკული მანქანების სრულყოფილება განსაზღვრავს შესრულების კოეფიციენტს (ეფექტურობას).

განმარტება

მექანიზმის ეფექტურობა (მანქანა)ეწოდება სასარგებლო ენერგიის () თანაფარდობას მთლიან ენერგიასთან (W), რომელიც მიეწოდება მექანიზმს. როგორც წესი, ეფექტურობა აღინიშნება ასოთი (eta). მათემატიკური ფორმით, ეფექტურობის განმარტება დაიწერება შემდეგნაირად:

ეფექტურობა შეიძლება განისაზღვროს სამუშაოს მიხედვით, როგორც თანაფარდობა (სასარგებლო სამუშაო) და A (მთლიანი სამუშაო):

გარდა ამისა, ის შეიძლება მოიძებნოს როგორც სიმძლავრის თანაფარდობა:

სად მიეწოდება მექანიზმს ელექტროენერგია; - ძალა, რომელსაც მომხმარებელი იღებს მექანიზმიდან. გამოთქმა (3) შეიძლება სხვაგვარად დაიწეროს:

სად არის ძალაუფლების ის ნაწილი, რომელიც იკარგება მექანიზმში.

ეფექტურობის განმარტებებიდან აშკარაა, რომ ის არ შეიძლება იყოს 100%-ზე მეტი (ან არ შეიძლება იყოს ერთზე მეტი). ინტერვალი, რომელშიც განლაგებულია ეფექტურობა: .

ეფექტურობის ფაქტორი გამოიყენება არა მხოლოდ მანქანის სრულყოფილების დონის შესაფასებლად, არამედ ნებისმიერი მანქანის ეფექტურობის დასადგენად. რთული მექანიზმიდა ყველა სახის მოწყობილობა, რომელიც ენერგიის მომხმარებელია.

ისინი ცდილობენ შექმნან რაიმე მექანიზმი ისე, რომ უსარგებლო ენერგიის დანაკარგები მინიმალური იყოს (). ამ მიზნით, ისინი ცდილობენ შეამცირონ ხახუნის ძალები (სხვადასხვა სახის წინააღმდეგობა).

მექანიზმების შეერთების ეფექტურობა

სტრუქტურულად რთული მექანიზმის (მოწყობილობის) განხილვისას გამოითვლება მთელი სტრუქტურის ეფექტურობა და მისი ყველა კომპონენტისა და მექანიზმის ეფექტურობა, რომელიც მოიხმარს და გარდაქმნის ენერგიას.

თუ ჩვენ გვაქვს n მექანიზმი, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, მაშინ სისტემის შედეგად მიღებული ეფექტურობა გვხვდება თითოეული ნაწილის ეფექტურობის პროდუქტის სახით:

როდესაც მექანიზმები დაკავშირებულია პარალელურად (ნახ. 1) (ერთი ძრავა ამოძრავებს რამდენიმე მექანიზმს), სასარგებლო სამუშაო არის სისტემის თითოეული ცალკეული ნაწილის გამოსავალზე სასარგებლო სამუშაოს ჯამი. თუ ძრავის მიერ დახარჯული სამუშაო აღინიშნა როგორც , მაშინ ეფექტურობა ამ შემთხვევაში იქნება როგორც:

ეფექტურობის ერთეულები

უმეტეს შემთხვევაში, ეფექტურობა გამოხატულია პროცენტულად.

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

ვარჯიში	როგორია მექანიზმის სიმძლავრე, რომელიც აწევს m მასის ჩაქუჩს h n-ჯერ წამში, თუ აპარატის ეფექტურობა ტოლია?
გამოსავალი	სიმძლავრე (N) შეიძლება მოიძებნოს მისი განმარტების საფუძველზე, როგორც: ვინაიდან სიხშირე () მითითებულია პირობაში (ჩაქუჩი აწევს n-ჯერ წამში), ჩვენ ვიპოვით დროს, როგორც: ვაკანსია მოიძებნება შემდეგნაირად: ამ შემთხვევაში ((1.2) და (1.3)) გამოთქმა (1.1) გარდაიქმნება ფორმაში: ვინაიდან სისტემის ეფექტურობა ტოლია, ჩვენ ვწერთ: სად არის საჭირო სიმძლავრე, მაშინ:
უპასუხე

მაგალითი 2

ვარჯიში	როგორი იქნება დახრილი სიბრტყის ეფექტურობა, თუ მისი სიგრძეა h სიმაღლე? ხახუნის კოეფიციენტი, როდესაც სხეული მოძრაობს მოცემულ სიბრტყეზე, უდრის.
გამოსავალი	მოდით დავხატოთ ნახატი. პრობლემის გადაჭრის საფუძვლად, ჩვენ ვიღებთ ეფექტურობის გამოთვლის ფორმულას: სასარგებლო სამუშაო იქნება დატვირთვის აწევა h სიმაღლეზე: მოცემული თვითმფრინავის გასწვრივ ტვირთის მიწოდებისას შესრულებული სამუშაო შეიძლება იხილოთ შემდეგნაირად: სად არის წევის ძალა, რომელსაც ვიპოვით ნიუტონის მეორე კანონიდან სხეულზე მოქმედი ძალების გათვალისწინებით (ნახ. 1):

რეზიუმე თემაზე:

ეფექტურობა

Გეგმა:

შესავალი

• 1 სითბოს ძრავის ეფექტურობა
• 2 ეფექტურობა 100%-ზე მეტი
  • 2.1 ქვაბის ეფექტურობა
  • 2.2 სითბოს ტუმბოები და ჩილერები
შენიშვნები
ლიტერატურა

შესავალი

ეფექტურობა (ეფექტურობა) - სისტემის (მოწყობილობის, მანქანის) ეფექტურობის მახასიათებელი ენერგიის გარდაქმნასთან ან გადაცემასთან მიმართებაში. იგი განისაზღვრება სასარგებლოდ გამოყენებული ენერგიის თანაფარდობით სისტემის მიერ მიღებული ენერგიის მთლიან რაოდენობასთან; ჩვეულებრივ აღინიშნება η: η = W სართული /W cym. ეფექტურობა არის განზომილებიანი რაოდენობა და ხშირად იზომება პროცენტულად. მათემატიკურად, ეფექტურობის განმარტება შეიძლება დაიწეროს როგორც

,

სად ა- სასარგებლო ენერგია (მუშაობა) და ქ- დახარჯული ენერგია (სამუშაო).

ენერგიის კონსერვაციის კანონის გამო, ეფექტურობა ყოველთვის ნაკლებია ერთიანობაზე (ლიმიტში იგი უდრის მას), ანუ შეუძლებელია დახარჯულ ენერგიაზე მეტი სასარგებლო სამუშაოს მიღება (თუმცა, იხილეთ ქვემოთ).

1. სითბოს ძრავის ეფექტურობა

სითბოს ძრავის ეფექტურობა- ძრავის დასრულებული სასარგებლო სამუშაოს თანაფარდობა გამათბობელიდან მიღებულ დახარჯულ ენერგიასთან. სითბოს ძრავის ეფექტურობა შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულის გამოყენებით

,

სად ქ 1 - გამათბობელიდან მიღებული სითბოს რაოდენობა (საწვავი, ცხელი წყარო), ქ 2 - სიცივის წყაროსთვის მიცემული სითბოს რაოდენობა (გარე გარემო, ღია გაზის ტურბინაში - გარე გარემოდან აღებული ჰაერი). კარნოს ციკლის მიხედვით მომუშავე სითბურ ძრავებს აქვთ ყველაზე მაღალი ეფექტურობა.

2. ეფექტურობა 100%-ზე მეტია

როგორც ზემოთ აღინიშნა, ენერგიის დაზოგვის თანამედროვე კონცეფციები არ იძლევა 100%-ზე მაღალი ეფექტურობის მოწყობილობების არსებობის საშუალებას. ასეთი მოწყობილობა შეიძლება იყოს პირველი ტიპის მუდმივი მოძრაობის მანქანა. თერმოდინამიკის პირველი კანონის თანახმად, შეუძლებელია, მაგრამ დღემდე პრესაში არის ცნობები (მათ შორის რეკლამები) ასეთი მოწყობილობების შესახებ (მაგალითად, პოტაპოვის სითბოს გენერატორი, სავარაუდოდ, უფრო მეტ სითბოს გამოიმუშავებს, ვიდრე მოიხმარს ელექტროენერგიას). თუ ეს ფაქტები დადასტურდა, ეს გამოიწვევს რევოლუციას ფიზიკაში, რაც რატომღაც არ შეინიშნება.

თუმცა, ზოგიერთ მოწყობილობას შეუძლია რეალურად გამოიმუშაოს უფრო სასარგებლო ენერგია, ვიდრე ისინი განკუთვნილია მოხმარებისთვის.

2.1. ქვაბის ეფექტურობა

წიაღისეული საწვავის ქვაბების ეფექტურობა ტრადიციულად გამოითვლება ქვედა კალორიულობის საფუძველზე; ვარაუდობენ, რომ წვის პროდუქტების ტენიანობა ტოვებს ქვაბს ზედმეტად გახურებული ორთქლის სახით. საკონდენსაციო ქვაბებში ეს ტენიანობა შედედებულია და კონდენსაციის სითბო სასარგებლოდ გამოიყენება. ეფექტურობის გაანგარიშებისას დაბალ კალორიულ ღირებულებაზე დაყრდნობით, ის შეიძლება ერთზე მეტი იყოს. ამ შემთხვევაში უფრო სწორი იქნება მისი გამოთვლა უფრო მაღალი კალორიულობით, ორთქლის კონდენსაციის სითბოს გათვალისწინებით; თუმცა, ასეთი ქვაბის მუშაობა ძნელია შედარება სხვა დანადგარების მონაცემებთან.

2.2. სითბოს ტუმბოები და ჩილერები

სითბოს ტუმბოების, როგორც გათბობის მოწყობილობების უპირატესობა არის შესაძლებლობა, ზოგჯერ მიიღონ მეტი სითბო, ვიდრე მათი მუშაობისთვის მოხმარებული ენერგია; ანალოგიურად, სამაცივრო მანქანას შეუძლია გაცივებული ბოლოდან უფრო მეტი სითბოს ამოღება, ვიდრე პროცესის ორგანიზებაშია დახარჯული.

ასეთი სითბოს ძრავების ეფექტურობა ხასიათდება შესრულების კოეფიციენტი(მაცივრი მანქანებისთვის) ან ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი(სითბოს ტუმბოებისთვის)

,

სად ქ- ცივი ბოლოდან მიღებული სითბო (მაცივრის მანქანებში) ან ცხელ ბოლოში გადატანილი (სითბოს ტუმბოებში); ა- ამ პროცესზე დახარჯული სამუშაო (ან ელექტროენერგია). კარნოს საპირისპირო ციკლს აქვს საუკეთესო შესრულების ინდიკატორები ასეთი მანქანებისთვის: მას აქვს შესრულების კოეფიციენტი

,

სად თ 1 , თ 2 - ცხელი და ცივი ბოლოების ტემპერატურა, კ. ეს მნიშვნელობა, ცხადია, შეიძლება იყოს თვითნებურად დიდი; მიუხედავად იმისა, რომ ძნელია მიახლოება პრაქტიკულად, შესრულების კოეფიციენტმა მაინც შეიძლება გადააჭარბოს ერთიანობას. ეს არ ეწინააღმდეგება თერმოდინამიკის პირველ კანონს, რადგან მხედველობაში მიღებული ენერგიის გარდა (მაგალითად, ელექტრო), ცხელი ბოლოდან მიღებული ენერგია გარდაიქმნება სასარგებლო სითბოდ. თუმცა, ამ ინდიკატორის „ეფექტურობის“ დარქმევა, როგორც ამას ზოგჯერ სარეკლამო გამოცემებში აკეთებენ, არასწორია.

შენიშვნები

1. პოტაპოვის მორევის სითბოს გენერატორი - www.patlah.ru/etm/etm-24/a_energia/generator_potapova/generator_potapova.htm. ტექნოლოგიებისა და მეთოდების ენციკლოპედია.
2. შესრულების კოეფიციენტი - dic.academic.ru/dic.nsf/bse/147721/Refrigeration- სტატია დიდი საბჭოთა ენციკლოპედიიდან

ლიტერატურა

• პერიშკინი A.V.ფიზიკა. მე-7 კლასი. - Bustard, 2005. - 192გვ. - 50000 ეგზემპლარი. - ISBN 5-7107-9459-7.

ეს აბსტრაქტი ეფუძნება რუსული ვიკიპედიის სტატიას. სინქრონიზაცია დასრულდა 07/11/11 00:01:38
მსგავსი აბსტრაქტები: