Tout le monde s’est probablement interrogé sur l’efficacité (Coefficient of Efficiency) d’un moteur à combustion interne. Après tout, plus cet indicateur est élevé, plus le groupe motopropulseur fonctionne efficacement. Le type le plus efficace à l'heure actuelle est considéré comme le type électrique, son efficacité peut atteindre 90 à 95 %, mais pour les moteurs à combustion interne, qu'il s'agisse de moteurs diesel ou d'essence, il est, pour le moins, loin d'être idéal. ..
Pour être honnête, les options de moteurs modernes sont beaucoup plus efficaces que leurs homologues lancées il y a 10 ans, et cela pour de nombreuses raisons. Pensez-y avant, la version 1,6 litre ne produisait que 60 à 70 ch. Et maintenant, cette valeur peut atteindre 130 à 150 ch. Il s’agit d’un travail minutieux d’augmentation de l’efficacité, dans lequel chaque « étape » est réalisée par essais et erreurs. Commençons cependant par une définition.
- c'est la valeur du rapport de deux quantités, la puissance fournie au vilebrequin du moteur et la puissance reçue par le piston, due à la pression des gaz formés lors de l'inflammation du carburant.
En termes simples, il s'agit de la conversion de l'énergie thermique ou thermique apparaissant lors de la combustion d'un mélange carburé (air et essence) en énergie mécanique. Il convient de noter que cela s'est déjà produit, par exemple, avec les centrales à vapeur - également le combustible, sous l'influence de la température, poussait les pistons des unités. Cependant, les installations y étaient plusieurs fois plus grandes et le combustible lui-même était solide (généralement du charbon ou du bois de chauffage), ce qui rendait difficile son transport et son fonctionnement ; il fallait constamment « l'introduire » dans le four avec des pelles. Les moteurs à combustion interne sont beaucoup plus compacts et plus légers que les moteurs « à vapeur », et le carburant est beaucoup plus facile à stocker et à transporter.
En savoir plus sur les pertes
Pour l'avenir, nous pouvons affirmer avec certitude que l'efficacité d'un moteur à essence varie de 20 à 25 %. Et il y a plusieurs raisons à cela. Si nous prenons le carburant entrant et le convertissons en pourcentages, alors nous semblons obtenir « 100 % de l'énergie » qui est transférée au moteur, et puis il y a des pertes :
1)La consommation de carburant . Tout le carburant n'est pas brûlé, une petite partie part avec les gaz d'échappement, à ce niveau on perd déjà jusqu'à 25% d'efficacité. Bien sûr, les systèmes de carburant s'améliorent désormais, un injecteur est apparu, mais il est loin d'être idéal.
2) La seconde concerne les pertes thermiquesEt . Le moteur se réchauffe ainsi que de nombreux autres éléments, comme les radiateurs, sa carrosserie et le liquide qui y circule. Également, une partie de la chaleur s’échappe avec les gaz d’échappement. Tout cela entraîne jusqu’à 35 % de perte d’efficacité.
3) Le troisième concerne les pertes mécaniques . SUR toutes sortes de pistons, bielles, segments - tous les endroits où il y a des frictions. Cela peut également inclure des pertes dues à la charge du générateur, par exemple, plus le générateur génère d'électricité, plus il ralentit la rotation du vilebrequin. Bien sûr, les lubrifiants ont également progressé, mais encore une fois, personne n'a encore réussi à vaincre complètement les frottements - les pertes sont encore de 20 %.
Ainsi, l’essentiel est que l’efficacité est d’environ 20 % ! Bien sûr, parmi les options essence, il existe des options remarquables dans lesquelles ce chiffre est porté à 25 %, mais elles ne sont pas nombreuses.
Autrement dit, si votre voiture consomme 10 litres de carburant aux 100 km, alors seulement 2 litres iront directement au travail, et le reste est une perte !
Bien sûr, vous pouvez augmenter la puissance, par exemple en vous perçant la tête, en regardant une courte vidéo.
Si vous vous souvenez de la formule, il s'avère :
Quel moteur a le rendement le plus élevé ?
Je veux maintenant parler des options essence et diesel et découvrir laquelle d'entre elles est la plus efficace.
Pour le dire dans un langage simple et sans entrer dans les termes techniques, si l’on compare les deux facteurs d’efficacité, le plus efficace d’entre eux est bien sûr le diesel et voici pourquoi :
1) Un moteur à essence ne convertit que 25 % de l’énergie en énergie mécanique, mais un moteur diesel en convertit environ 40 %.
2) Si vous équipez un type diesel d'un turbocompresseur, vous pouvez atteindre un rendement de 50 à 53 %, ce qui est très significatif.
Alors pourquoi est-ce si efficace ? C'est simple : malgré le type de travail similaire (les deux sont des unités à combustion interne), le diesel fait son travail beaucoup plus efficacement. Il a une plus grande compression et le carburant s’enflamme selon un principe différent. Il chauffe moins, ce qui signifie une économie de refroidissement, il a moins de soupapes (économie de friction), et il n'a pas non plus les bobines d'allumage et bougies d'allumage habituelles, ce qui signifie qu'il ne nécessite pas de coûts énergétiques supplémentaires de la part du générateur . Il fonctionne à des vitesses inférieures, il n'est pas nécessaire de faire tourner frénétiquement le vilebrequin - tout cela fait de la version diesel un champion en termes d'efficacité.
À propos de l’efficacité du carburant diesel
D'une valeur d'efficacité plus élevée, l'efficacité énergétique découle. Ainsi, par exemple, un moteur de 1,6 litre ne peut consommer que 3 à 5 litres en ville, contrairement au type à essence, où la consommation est de 7 à 12 litres. Le diesel est beaucoup plus efficace ; le moteur lui-même est souvent plus compact et plus léger, et aussi, depuis peu, plus respectueux de l'environnement. Tous ces aspects positifs sont obtenus grâce à la valeur plus grande, il y a une relation directe entre efficacité et compression, voir la petite plaque.
Parmi les nombreuses caractéristiques des différents mécanismes d'une voiture, la plus décisive est Efficacité du moteur à combustion interne. Afin de découvrir l'essence de ce concept, vous devez savoir exactement ce qu'est un moteur à combustion interne classique.
L'efficacité d'un moteur à combustion interne - qu'est-ce que c'est ?
Tout d'abord, le moteur convertit l'énergie thermique générée lors de la combustion du carburant en une certaine quantité travail mécanique. Contrairement aux machines à vapeur, ces moteurs sont plus légers et plus compacts. Ils sont beaucoup plus économiques et consomment des combustibles liquides et gazeux strictement définis. Ainsi, l'efficacité des moteurs modernes est calculée en fonction de leurs caractéristiques techniques et d'autres indicateurs.
Le rendement (coefficient de performance) est le rapport entre la puissance réelle transmise à l'arbre du moteur et la puissance reçue par le piston sous l'action des gaz. Si l'on compare l'efficacité des moteurs de puissance différente, on peut établir que cette valeur pour chacun d'eux a ses propres caractéristiques.
Les deux moteurs, malgré leur conception similaire, ont différentes sortes formation du mélange. Par conséquent, les pistons d'un moteur à carburateur fonctionnent à des températures plus élevées, nécessitant un refroidissement de haute qualité. De ce fait, l'énergie thermique, qui pourrait être convertie en énergie mécanique, est dissipée sans aucun bénéfice, réduisant ainsi sens général Efficacité
Cependant, afin d'augmenter le rendement d'un moteur à essence, certaines mesures sont prises. Par exemple, un cylindre peut avoir deux soupapes d'admission et une soupape d'échappement, plutôt qu'une soupape d'admission et une soupape d'échappement. De plus, certains moteurs sont équipés d'une bobine d'allumage distincte installée pour chaque bougie d'allumage. Le papillon des gaz est souvent commandé à l'aide d'un entraînement électrique plutôt que d'un câble ordinaire.
Efficacité du moteur diesel – efficacité remarquable
Le diesel est l'un des types de moteurs à combustion interne dans lesquels le mélange de travail s'enflamme par compression. Par conséquent, la pression de l’air dans le cylindre est bien supérieure à celle d’un moteur à essence. En comparant l'efficacité d'un moteur diesel avec celle d'autres modèles, nous pouvons noter son efficacité la plus élevée.
À basse vitesse et à grande cylindrée, l'indicateur d'efficacité peut dépasser 50 %.
Vous devez faire attention à la consommation relativement faible de carburant diesel et à la faible teneur en substances nocives dans les gaz d'échappement. Ainsi, la valeur d'efficacité d'un moteur à combustion interne dépend entièrement de son type et de sa conception. Dans de nombreux véhicules, une mauvaise efficacité est compensée par diverses améliorations visant à améliorer les performances globales. Caractéristiques.
L'efficacité est une caractéristique de l'efficacité de fonctionnement d'un appareil ou d'une machine. L'efficacité est définie comme le rapport entre l'énergie utile à la sortie du système et la quantité totale d'énergie fournie au système. L'efficacité est une valeur sans dimension et est souvent déterminée en pourcentage.
Formule 1 - efficacité
Où- UN travail utile
—Q travail total qui a été dépensé
Tout système qui effectue un travail doit recevoir de l'énergie de l'extérieur, à l'aide de laquelle le travail sera effectué. Prenons par exemple un transformateur de tension. Une tension secteur de 220 volts est fournie à l'entrée et 12 volts sont retirés de la sortie pour alimenter, par exemple, une lampe à incandescence. Ainsi, le transformateur convertit l'énergie à l'entrée en la valeur requise à laquelle la lampe fonctionnera.
Mais toute l’énergie prélevée sur le réseau n’atteindra pas la lampe, car il y a des pertes dans le transformateur. Par exemple, la perte d’énergie magnétique dans le noyau d’un transformateur. Ou des pertes dans la résistance active des enroulements. Où l’énergie électrique sera convertie en chaleur sans atteindre le consommateur. Cette énergie thermique est inutile dans ce système.
Étant donné que les pertes de puissance ne peuvent être évitées dans aucun système, le rendement est toujours inférieur à l'unité.
L’efficacité peut être considérée pour l’ensemble du système, composé de nombreuses parties individuelles. Ainsi, si vous déterminez l'efficacité de chaque partie séparément, l'efficacité totale sera alors égale au produit des coefficients d'efficacité de tous ses éléments.
En conclusion, on peut dire que l’efficacité détermine le niveau de perfection de tout appareil en termes de transmission ou de conversion d’énergie. Il indique également la quantité d'énergie fournie au système qui est dépensée pour un travail utile.
Efficacité (Efficacité) - caractéristique de l'efficacité d'un système (appareil, machine) en matière de conversion ou de transmission d'énergie. Déterminé par le rapport entre l'énergie utilement utilisée et la quantité totale d'énergie reçue par le système ; généralement noté η (« ceci »). η = Wpol/Wcym. L'efficacité est une quantité sans dimension et est souvent mesurée en pourcentage. Mathématiquement, la définition de l’efficacité peut s’écrire comme suit :
X100%,
Où UN- un travail utile, et Q- l'énergie dépensée.
En raison de la loi de conservation de l'énergie, l'efficacité est toujours inférieure ou égale à l'unité, c'est-à-dire qu'il est impossible d'obtenir un travail plus utile que l'énergie dépensée.
Efficacité du moteur thermique- le rapport entre le travail utile complet du moteur et l'énergie reçue du chauffage. Le rendement d'un moteur thermique peut être calculé à l'aide de la formule suivante
,où est la quantité de chaleur reçue du radiateur, est la quantité de chaleur fournie au réfrigérateur. Efficacité la plus élevée parmi les machines cycliques fonctionnant à des températures de source chaude données T 1 et froid T 2, disposer de moteurs thermiques fonctionnant sur le cycle Carnot ; cette efficacité marginale est égale à
.Tous les indicateurs caractérisant l'efficacité des processus énergétiques ne correspondent pas à la description ci-dessus. Même s'ils sont traditionnellement ou erronément appelés "", ils peuvent avoir d'autres propriétés, notamment supérieures à 100 %.
Efficacité de la chaudière
Article principal : Bilan thermique de la chaudière
Le rendement des chaudières à combustibles fossiles est traditionnellement calculé sur la base du pouvoir calorifique inférieur ; on suppose que l'humidité des produits de combustion quitte la chaudière sous forme de vapeur surchauffée. Dans les chaudières à condensation, cette humidité est condensée et la chaleur de condensation est utilement utilisée. Lors du calcul de l’efficacité basée sur le pouvoir calorifique inférieur, il peut finir par être supérieur à un. Dans ce cas, il serait plus correct de le calculer par le pouvoir calorifique supérieur, qui prend en compte la chaleur de condensation de la vapeur ; cependant, les performances d'une telle chaudière sont difficiles à comparer avec les données d'autres installations.
Pompes à chaleur et refroidisseurs
L'avantage des pompes à chaleur en tant qu'équipement de chauffage est la capacité de recevoir parfois plus de chaleur que l'énergie consommée pour leur fonctionnement ; de même, une machine frigorifique peut éliminer plus de chaleur de l’extrémité refroidie qu’elle n’en dépense pour organiser le processus.
Le rendement de ces moteurs thermiques se caractérise par coefficient de performance(pour les machines frigorifiques) ou rapport de transformation(pour les pompes à chaleur)
,où est la chaleur extraite de la partie froide (dans les machines frigorifiques) ou transférée vers la partie chaude (dans les pompes à chaleur) ; - le travail (ou l'électricité) consacré à ce processus. Le cycle de Carnot inversé présente les meilleurs indicateurs de performance pour de telles machines : il a un coefficient de performance
,où , sont les températures des extrémités chaude et froide, . Cette valeur peut évidemment être arbitrairement élevée ; Bien qu’il soit difficile à approcher en pratique, le coefficient de performance peut néanmoins dépasser l’unité. Ceci ne contredit pas la première loi de la thermodynamique, puisque, outre l'énergie prise en compte UN(par exemple électrique), pour chauffer Q Il y a aussi de l’énergie provenant de la source froide.
Littérature
- Perychkine A.V. La physique. 8e année. - Outarde, 2005. - 191 p. - 50 000 exemplaires. - ISBN5-7107-9459-7.
Remarques
Fondation Wikimédia. 2010.
Synonymes:- TurboPascal
- Efficacité
Voyez ce qu'est le « facteur d'efficacité » dans d'autres dictionnaires :
efficacité- Rapport entre la puissance fournie et la puissance active consommée. [OST 45.55 99] facteur d'efficacité Efficacité Une valeur caractérisant la perfection des processus de transformation, de transformation ou de transfert d'énergie, qui est le rapport des utiles ... ... Guide du traducteur technique
EFFICACITÉ- ou coefficient de retour (Efficacité) est une caractéristique de la qualité de fonctionnement de toute machine ou appareil en termes de son efficacité. Par efficacité, on entend le rapport entre la quantité de travail reçue d'une machine ou d'énergie provenant de l'appareil et la quantité... ... Dictionnaire marin
EFFICACITÉ- (efficacité), un indicateur de l'efficacité d'un mécanisme, défini comme le rapport entre le travail effectué par le mécanisme et le travail consacré à son fonctionnement. Efficacité généralement exprimé en pourcentage. Un mécanisme idéal aurait une efficacité =... ... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique
EFFICACITÉ- (efficacité), une caractéristique numérique de l'efficacité énergétique de tout appareil ou machine (y compris un moteur thermique). L'efficacité est déterminée par le rapport entre l'énergie utilement utilisée (c'est-à-dire convertie en travail) et la quantité totale d'énergie... ... Encyclopédie moderne
EFFICACITÉ- (efficacité) caractéristique de l'efficacité d'un système (appareil, machine) en matière de conversion d'énergie ; est déterminé par le rapport entre l'énergie utilement utilisée (convertie en travail au cours d'un processus cyclique) et la quantité totale d'énergie,... ... Grand dictionnaire encyclopédique
EFFICACITÉ- (efficacité), caractéristique de l'efficacité d'un système (appareil, machine) par rapport à la conversion ou à la transmission d'énergie ; est déterminé par le rapport m) de l'énergie utilement utilisée (Wtotal) à la quantité totale d'énergie (Wtotal) reçue par le système ; h=Wétage… … Encyclopédie physique
EFFICACITÉ- (efficacité) rapport de l'énergie utilement utilisée W p, par exemple. sous forme de travail, à la quantité totale d'énergie W reçue par le système (machine ou moteur), W p/W. En raison des pertes d'énergie inévitables dues au frottement et à d'autres processus hors équilibre pour les systèmes réels... ... Encyclopédie physique
EFFICACITÉ- le rapport entre le travail utile dépensé ou l'énergie reçue et l'ensemble du travail dépensé ou, par conséquent, l'énergie consommée. Par exemple, le rendement d’un moteur électrique est le rapport avec celui de la mécanique. la puissance qu'il donne à l'électricité qui lui est fournie. pouvoir; À.… … Dictionnaire technique ferroviaire
efficacité- nom, nombre de synonymes : 8 efficacité (4) rendement (27) fécondité (10)... Dictionnaire de synonymes
Efficacité- est une grandeur caractérisant la perfection de tout système par rapport à tout processus de transformation ou de transfert d'énergie qui s'y déroule, définie comme le rapport du travail utile au travail consacré à l'actionnement.... ... Encyclopédie des termes, définitions et explications des matériaux de construction
Le facteur d'efficacité (efficacité) est un terme qui peut être appliqué à tous les systèmes et appareils. Même une personne a un facteur d'efficacité, même s'il n'existe probablement pas encore de formule objective pour le trouver. Dans cet article, nous expliquerons en détail ce qu'est l'efficacité et comment elle peut être calculée pour différents systèmes.
Définition de l'efficacité
L'efficacité est un indicateur qui caractérise l'efficacité d'un système en termes de production ou de conversion d'énergie. L'efficacité est une quantité incommensurable et est représentée soit sous forme de valeur numérique comprise entre 0 et 1, soit sous forme de pourcentage.
Formule générale
L'efficacité est indiquée par le symbole Ƞ.
La formule mathématique générale pour trouver l’efficacité s’écrit comme suit :
Ƞ=A/Q, où A est l'énergie/le travail utile effectué par le système, et Q est l'énergie consommée par ce système pour organiser le processus d'obtention d'une production utile.
Le facteur d'efficacité, malheureusement, est toujours inférieur ou égal à l'unité, puisque, selon la loi de conservation de l'énergie, on ne peut pas obtenir plus de travail que l'énergie dépensée. De plus, le rendement est en fait extrêmement rarement égal à l'unité, car le travail utile s'accompagne toujours de pertes, par exemple pour le chauffage du mécanisme.
Efficacité du moteur thermique
Un moteur thermique est un appareil qui convertit l'énergie thermique en énergie mécanique. Dans un moteur thermique, le travail est déterminé par la différence entre la quantité de chaleur reçue du réchauffeur et la quantité de chaleur transmise au refroidisseur, et donc l'efficacité est déterminée par la formule :
- Ƞ=Qн-Qх/Qн, où Qн est la quantité de chaleur reçue du radiateur et Qх est la quantité de chaleur fournie au refroidisseur.
On pense que le rendement le plus élevé est fourni par les moteurs fonctionnant selon le cycle Carnot. Dans ce cas, l'efficacité est déterminée par la formule :
- Ƞ=T1-T2/T1, où T1 est la température de la source chaude, T2 est la température de la source froide.
Efficacité du moteur électrique
Un moteur électrique est un appareil qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, donc l'efficacité dans ce cas est le rapport d'efficacité de l'appareil dans la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique. La formule pour trouver le rendement d’un moteur électrique ressemble à ceci :
- Ƞ=P2/P1, où P1 est la puissance électrique fournie, P2 est la puissance mécanique utile générée par le moteur.
La puissance électrique est le produit du courant et de la tension du système (P=UI), et la puissance mécanique est le rapport du travail par unité de temps (P=A/t).
Efficacité du transformateur
Un transformateur est un appareil qui convertit le courant alternatif d'une tension en courant alternatif d'une autre tension tout en maintenant la fréquence. De plus, les transformateurs peuvent également convertir le courant alternatif en courant continu.
Le rendement du transformateur se trouve par la formule :
- Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), où P0 est la perte à vide, PL est la perte en charge, P2 est la puissance active fournie à la charge, n est le degré relatif de charge.
Efficacité ou pas efficacité ?
Il convient de noter qu'en plus de l'efficacité, il existe un certain nombre d'indicateurs qui caractérisent l'efficacité des processus énergétiques, et parfois nous pouvons rencontrer des descriptions telles que - une efficacité de l'ordre de 130 %, mais dans ce cas, nous devons comprendre que le terme n'est pas utilisé tout à fait correctement et, très probablement, l'auteur ou le fabricant comprend cette abréviation comme signifiant une caractéristique légèrement différente.
Par exemple, les pompes à chaleur se distinguent par le fait qu’elles peuvent dégager plus de chaleur qu’elles n’en consomment. Ainsi, une machine frigorifique peut évacuer plus de chaleur de l’objet refroidi qu’il n’en a dépensé en énergie équivalente pour organiser l’évacuation. L'indicateur d'efficacité d'une machine frigorifique est appelé coefficient de réfrigération, désigné par la lettre Ɛ et déterminé par la formule : Ɛ=Qx/A, où Qx est la chaleur évacuée de la partie froide, A est le travail dépensé pour le processus d'évacuation. . Cependant, le coefficient de réfrigération est parfois également appelé efficacité de la machine frigorifique.
Il est également intéressant de noter que le rendement des chaudières fonctionnant au combustible organique est généralement calculé sur la base du pouvoir calorifique inférieur et peut être supérieur à l'unité. Cependant, on parle encore traditionnellement d’efficacité. Il est possible de déterminer l'efficacité d'une chaudière par le pouvoir calorifique le plus élevé, et il sera alors toujours inférieur à un, mais dans ce cas, il sera peu pratique de comparer les performances des chaudières avec les données d'autres installations.