उष्णता इंजिन कार्यक्षमता. एक उष्णता इंजिन कार्यक्षमता - फॉर्म्युला

आधुनिक वास्तवाचा उष्णता इंजिन व्यापक ऑपरेशन आवश्यक आहे. असंख्य प्रयत्न अयशस्वी सुरू असताना इलेक्ट्रिक मोटर्स त्यांना पुनर्स्थित करण्यासाठी. स्वायत्त प्रणाली मध्ये शक्ती जमा संबंधित समस्या, मोठी अडचण सह निराकरण आहेत.

त्यांच्या दीर्घकालीन वापर आधारित उत्पादन शक्ती बॅटरी तंत्रज्ञान तरीही संबंधित समस्या. विद्युत वाहनांची गती वैशिष्ट्ये कार मध्ये त्या, अंतर्गत ज्वलन इंजिन फार दूर आहेत.

संकरीत इंजिन निर्मिती प्रथम चरण लक्षणीय पर्यावरणीय समस्या सोडवणे, महानगरे भागात अपायकारक उत्सर्जन कमी करू शकता.

थोड्या इतिहास

गतीज ऊर्जा मध्ये स्टीम ऊर्जा परिवर्तन शक्यता प्राचीन पासून ओळखले जाते. 130 बीसी: तत्त्वज्ञानी Geron Aleksandriysky प्रेक्षक स्टीम टॉय सादर - eolipil. स्टीम भरले गोल, प्रभाव तिच्या जेट्स निघणारी अंतर्गत रोटेशन गेला. अर्जाच्या वेळी आधुनिक स्टीम टर्बाइन या नमुना आढळले नाही.

अनेक वर्षे आणि शतक तत्वज्ञानी विकास तो फक्त एक मजेदार टॉय मानली जात होती. 1629 मध्ये इटालियन डी Branca एक कृतीशील पाणी तयार. जोडप्यांना गती सेट बनवतील प्रदान डिस्क.

त्या क्षणी, स्टीम इंजिन जलद विकास सुरुवात केली.

उष्णता इंजिन

परिवर्तन अंतर्गत ऊर्जा वापरले यंत्र भाग आणि यंत्रणा गती ऊर्जेच्या मध्ये इंधन उष्णता इंजिन.

मशीन मुख्य भाग: एक हीटर (प्रणाली बाहेरून ऊर्जा प्राप्त), काम शरीर (एक फायदेशीर परिणाम करते), रेफ्रिजरेटर.

उपयुक्त कार्यासाठी अंतर्गत ऊर्जा पुरेशी स्टॉक गोळा करण्यासाठी काम द्रवपदार्थ साठी हीटर डिझाइन केलेले आहे. फ्रीज अतिरिक्त ऊर्जेचा काढून घेतो.

कार्यक्षमता मुख्य वैशिष्ट्यपूर्ण उष्णता इंजिन कार्यक्षमता म्हणतात. या प्रमाणात ऊर्जा भाग उपयुक्त कार्य खर्च गरम मध्ये दर्जानुसार काय दाखवते. उच्च कार्यक्षमता, मशीनच्या किफायतशीर ऑपरेशन, पण या मूल्य 100% ओलांडू शकत नाही.

कार्यक्षमता गणना

हीटर प्रश्न ₁ समान बाहेरून विकत घेतले ऊर्जा _{द्या.} ऊर्जा दिली रेफ्रिजरेटर प्रश्न ₂ असताना साधने शरीर, काम _{केली.}

निर्धार आधारित, आम्ही कार्यक्षमता मूल्य गणना:

η = एक / प्रश्न _1. समजा एक = प्रश्न ₁ - प्रश्न _2.

त्यामुळे उष्णता इंजिन कार्यक्षमता, जे सूत्र η दिला आहे = (प्रश्न ₁ - प्रश्न ₂₎ / प्रश्न ₁ = 1 - प्रश्न ₂ / प्रश्न _1, पुढील निष्कर्ष परवानगी देते:

• कार्यक्षमता 1 (किंवा 100%) जास्त असू शकत नाही;
• या प्रमाणात मिळवणे एकतर एक हीटर मिळवता ऊर्जा, किंवा ऊर्जा दिली रेफ्रिजरेटर कमी वाढ करणे आवश्यक आहे;
• वाढत हीटर शक्ती इंधन गुणवत्ता एक बदल साध्य;
• ऊर्जा कमी, रेफ्रिजरेटर देते, इंजिन डिझाइन वैशिष्ट्ये साध्य करण्यासाठी परवानगी देते.

एक आदर्श उष्णता इंजिन

अशा इंजिन निर्मिती शक्य आहे, जे जास्तीत जास्त (एक आदर्श मध्ये - 100% समान) होईल कार्यक्षमता? फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ आणि एक प्रतिभावान अभियंता Sadi Carnot प्रयत्न केला या प्रश्नाचे उत्तर शोधा. 1824 मध्ये वायू येणार्या प्रक्रिया त्याची सैद्धांतिक गणिते जाहीर करण्यात आले.

आदर्श मशीन मध्ये दिलेली मूलभूत कल्पना आदर्श गॅस आचार पूर्ववत करता येणार प्रक्रिया मानले जाऊ शकते. गॅस isothermally तापमान टी ₁ विस्तार प्रारंभ होत _आहे. या प्रयोजनार्थ आवश्यक उष्णता रक्कम - प्रश्न _1. नंतर उष्णता विस्तारत न गॅस (एक adiabatic प्रक्रिया). तापमान टी _{2 आल्यावर} गॅस रेफ्रिजरेटर ऊर्जा प्रश्न ₂ पुरवणे isothermally संकुचित केले _आहे. त्याच्या मूळ गॅस परतावा adiabatically सुरू आहे.

अचूक गणना एक आदर्श Carnot उष्णता इंजिन कार्यक्षमता तापमान, एक शेगडी जे गरम आणि थंड साधन दरम्यान तापमान फरक प्रमाण आहे. / टी ₁ - η = (टी ₂ टी _1): हे असे _{दिसते.}

मशीन जे सूत्र, संभाव्य थर्मल कार्यक्षमता फॉर्म आहे: η = 1 - टी ₂ / टी _1, फक्त चूल आणि थंड तापमान मूल्य अवलंबून आहे आणि 100 पेक्षा जास्त% असू शकत नाही.

शिवाय, या संबंध उष्णता इंजिन कार्यक्षमता ऐक्य फक्त तेव्हा रेफ्रिजरेटर समान असू शकते हे सिद्ध करण्यासाठी एक सक्षम निरपेक्ष शून्य तापमान. म्हणून ओळखले जाते, हे मूल्य अण्वस्त्रे आहे.

सैद्धांतिक गणिते Carnot कोणत्याही रचना एक उष्णता इंजिन जास्तीत जास्त कार्यक्षमता निश्चित करण्यासाठी परवानगी द्या.

खालीलप्रमाणे सिद्ध Carnot प्रमेय आहे. कोणत्याही परिस्थितीत एक आदर्श उष्णता इंजिन कार्यक्षमता समान मूल्ये जास्त कार्यक्षमता सक्षम अंतर्गत अनियंत्रित उष्णता इंजिन.

सोडवणे समस्या एक उदाहरण

उदाहरणार्थ 1. एक आदर्श उष्णता इंजिन काय कार्यक्षमता, हीटर तापमान 800 सी आणि रेफ्रिजरेटर 500 ^सी खाली तापमान आहे काय?

टी ₁ = 800 ^{° से} = इ.स. 1073 के, ΔT = 500 ^{° से} = 500 के, η -

उपाय:

व्याख्या करून: η = (टी ₁ - टी ₂₎ / टी _1.

आम्ही रेफ्रिजरेटर तापमान देण्यात आली नाही, पण ΔT = (टी ₁ - टी _2), म्हणून:

η = ΔT / टी ₁ = 500 के / 1073K = 0,46.

उत्तर: कार्यक्षमता = 46%.

. 400 के - योग्य ऊर्जा प्राप्त एक किलोज्यूल हीटर सादर उपयुक्त काम 650 जे उष्णता इंजिन तर coolant तापमान हीटर तापमान काय आहे, उदाहरणार्थ 2, एक आदर्श उष्णता इंजिन कार्यक्षमता ठरवा?

प्रश्न ₁ = 1 किज्यू = 1000 जॉन ए = 650 चेंडू, टी ₂ = 400 के, η - ?, टी ₁ =?

उपाय:

हे कार्य, हे एक थर्मल स्थापना, जे कार्यक्षमता सूत्र गणना केली जाऊ शकते:

η = एक / प्रश्न _1.

एक आदर्श उष्णता इंजिन सूत्र कार्यक्षमता वापरून हीटर तापमान निश्चित करण्यासाठी:

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

गणिती परिवर्तने करणे, आम्ही प्राप्त:

टी = ₁ टी ₂ / (1- η).

टी = ₁ टी ₂ / (1- एक / प्रश्न _1).

आम्ही गणना:

η = 650 जॉन / 1000 जॉन = 0,65.

टी = 400 के ₁ / (1- 650 जॉन / 1000 जॉन) = 1142.8 के

उत्तर: η = 65%, टी ₁ = 1142.8 के

प्रत्यक्ष परिस्थिती

एक आदर्श उष्णता इंजिन आदर्श प्रक्रिया डिझाइन केले आहे. काम फक्त isothermal प्रक्रिया सादर Carnot चक्र आलेख द्वारे bounded क्षेत्र व्याख्या आहे.

खरं तर, जेथील तापमानात बदल होऊ शकत नाही न करता, प्रक्रिया गॅस स्थिती बदल प्रवाह परिस्थिती निर्माण करणे. असा कोणताही साहित्य, आसपासच्या वस्तू उष्णता विनिमय वगळा कोणते. Adiabatic प्रक्रिया अमलात आणणे अशक्य होते. उष्णता विनिमय गॅस तापमान बाबतीत अपरिहार्यपणे बदलणे आवश्यक आहे.

वास्तविक परिस्थिती मध्ये तयार थर्मल मशीन कार्यक्षमता इंजिन आदर्श कार्यक्षमता लक्षणीय भिन्न. टीप रिअल इंजिन प्रक्रिया प्रवाह त्याच्या खंड बदलून प्रक्रियेत पदार्थ काम अंतर्गत थर्मल ऊर्जा फरक एक हीटर उष्णता प्रमाणात पेव आणि एक थंड परत भरपाई केली जाऊ शकत नाही, जेणेकरून जलद घडते की.

इतर उष्णता इंजिन

रिअल इंजिन विविध वेगवेगळा येथपासून चालवतात:

• adiabatic बदल, एक बंद पळवाट तयार करणे ऑटो सायकल सतत खंड प्रक्रिया;
• डिझेल सायकल नकाशावरील समभाररेषा, adiabatic, isochore, adiabatic;
• गॅस झोतयंत्राचे: सतत दबाव येणार्या प्रक्रिया, adiabatic बदलले पळवाट बंद होते.

रिअल इंजिन एक समतोल प्रक्रिया तयार करा आधुनिक तंत्रज्ञान (आदर्श जवळपास आणण्यासाठी) शक्य नाही. उष्णता इंजिन कार्यक्षमता अगदी आदर्श उष्णता सेटिंग मध्ये समान तापमान अटी, लक्षणीय कमी आहे.

पण भूमिका गणना सूत्र कार्यक्षमता कमी करणे आवश्यक आहे Carnot चक्र, ती आहे म्हणून, ते खर्या इंजिन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी प्रक्रियेत एक संदर्भ बिंदू होते.

कार्यक्षमता बदलण्यासाठी मार्ग

आदर्श आणि प्रत्यक्ष उष्णता इंजिन तुलना माध्यमातून, तो रेफ्रिजरेटर शेवटच्या तापमान अनियंत्रित असू शकत नाही नोंद करावी. सहसा रेफ्रिजरेटर वातावरण विश्वास आहे. वातावरण फक्त अंदाजे गणिते तापमान घेणे. अनुभव coolant तापमान, इंजिन मध्ये रिकामी वायू आहे तो अंतर्गत ज्वलन इंजिन (DVS म्हणून संक्षिप्त) घडते दर्शवितात.

जिल्हा उद्योग केंद्र लातूर - उष्णता इंजिन आमच्या जगात सर्वात सामान्य. या प्रकरणात कार्यक्षमता उष्णता इंजिन इंधन जाळून तयार तापमान अवलंबून असते. जिल्हा उद्योग केंद्र लातूर स्टीम इंजिन पासून अत्यावश्यक फरक एक हवाई इंधन मिश्रण फ्यूजन हीटर कार्ये आणि कार्य साधन शरीर आहे. मिश्रण बर्न इंजिन हलवून भाग दबाव निर्माण करतो.

काम वायू तापमान बदलता लक्षणीय इंधन गुणधर्म बदलत, गाठला आहे. दुर्दैवाने, तो मर्यादा न करता अशक्य आहे. इंजिन ज्वलन चेंबर बांधकाम कोणत्याही साहित्य त्याच्या हळुवार बिंदू आहे. अशा साहित्य थर्मल प्रतिकार - इंजिन मूलभूत वैशिष्ट्यपूर्ण, तसेच लक्षणीय कार्यक्षमता परिणाम.

मूल्ये इंजिन कार्यक्षमता

आम्ही विचार केल्यास स्टीम टर्बाइन, 800 के समान आहे काम स्टीम लहान खाडी तापमान, आणि विहिर रिकामी वायू - 300 के, मशीन कार्यक्षमता 62% समान आहे. प्रत्यक्षात मात्र, हे मूल्य 40% पेक्षा जास्त नाही. ही कपात गरम पाणी गृहनिर्माण दरम्यान गॅस नुकसान झाल्यामुळे येते.

अंतर्गत ज्वलन इंजिन कार्यक्षमता सर्वोच्च मूल्य 44% पेक्षा जास्त नाही. नजीकच्या भविष्यात प्रश्न - हे मूल्य वाढत. साहित्य गुणधर्म बदलत आहे, इंधन - या मानवजातीच्या सर्वोत्तम मनात रोजगार जे एक समस्या आहे.