Valószínűleg mindenki elgondolkozott már a belső égésű motorok hatékonyságán (Hatékonysági együttható). Végtére is, minél magasabb ez a mutató, annál hatékonyabban működik a tápegység. A leghatékonyabb típusnak jelenleg az elektromos típust tartják, hatásfoka elérheti a 90 - 95%-ot is, de a belső égésű motoroknál, legyen szó dízelről vagy benzinről, finoman szólva is távol áll az ideálistól. ..
Őszintén szólva, a modern motoropciók sokkal hatékonyabbak, mint a 10 évvel ezelőtt kiadott társaik, és ennek számos oka van. Gondolja csak el, az 1,6 literes változat mindössze 60-70 LE-t produkált. És most ez az érték elérheti a 130-150 LE-t. Ez egy fáradságos munka a hatékonyság növelése érdekében, amelyben minden egyes „lépést” próbálgatással és hibával kell megtenni. Kezdjük azonban egy meghatározással.
- ez két mennyiség arányának értéke, a motor főtengelyére adott teljesítmény és a dugattyú által kapott teljesítmény az üzemanyag meggyújtásakor keletkező gázok nyomása miatt.
Leegyszerűsítve ez egy tüzelőanyag-keverék (levegő és benzin) elégetésekor megjelenő hő- vagy hőenergia mechanikai energiává történő átalakítása. Meg kell jegyezni, hogy ez már megtörtént például a gőzerőműveknél - az üzemanyag is, a hőmérséklet hatására, meglökte az egységek dugattyúit. Az ottani berendezések azonban sokszor nagyobbak voltak, és maga a tüzelőanyag is szilárd volt (általában szén vagy tűzifa), ami megnehezítette a szállítást és az üzemeltetést, állandóan lapáttal kellett a kemencébe „tápolni”. A belső égésű motorok sokkal kompaktabbak és könnyebbek, mint a „gőzmotorok”, az üzemanyagot pedig sokkal könnyebb tárolni és szállítani.
Bővebben a veszteségekről
A jövőre nézve magabiztosan kijelenthetjük, hogy a benzinmotorok hatásfoka 20-25% között mozog. És ennek sok oka van. Ha vesszük a beérkező üzemanyagot és százalékossá alakítjuk, akkor úgy tűnik, hogy megkapjuk a motorba átvitt energia „100%-át”, és akkor veszteségek vannak:
1)Üzemanyag-hatékonyság . Nem minden üzemanyag ég el, kis része a kipufogógázokkal együtt megy el, ezen a szinten már akár 25%-os hatásfokot is veszítünk. Természetesen most az üzemanyagrendszerek javulnak, megjelent egy befecskendező szelep, de ez messze nem ideális.
2) A második a hőveszteségÉs . A motor felmelegíti magát és sok más elemet is, mint például a hűtőket, a karosszériát és a benne keringő folyadékot. Ezenkívül a hő egy része kipufogógázokkal távozik. Mindez akár 35%-os hatékonyságvesztést is eredményezhet.
3) A harmadik a mechanikai veszteségek . Mindenféle dugattyún, hajtókaron, gyűrűn – minden olyan helyen, ahol súrlódás van. Ez magában foglalhatja a generátor terheléséből származó veszteségeket is, például minél több áramot termel a generátor, annál jobban lelassítja a főtengely forgását. Természetesen a kenőanyagok is előrehaladtak, de ismét senki sem tudta teljesen leküzdeni a súrlódást - a veszteség még mindig 20%.
Így a lényeg az, hogy a hatásfok körülbelül 20%! Természetesen a benzines opciók között vannak olyan kiemelkedő lehetőségek, amelyekben ez a szám 25% -ra nő, de nincs sok belőlük.
Vagyis ha az autója 10 liter üzemanyagot fogyaszt 100 km-enként, akkor ebből csak 2 liter megy közvetlenül a munkába, a többi pedig veszteség!
Természetesen növelheti a teljesítményt, például a fej fúrásával, nézzen meg egy rövid videót.
Ha emlékszel a képletre, kiderül:
Melyik motornak a legnagyobb a hatásfoka?
Most a benzin- és dízelmotorokról szeretnék beszélni, és megtudni, melyik a leghatékonyabb.
Leegyszerűsítve és anélkül, hogy belemennénk a szakkifejezések gazába, ha összehasonlítjuk a két hatékonysági tényezőt, akkor természetesen a hatékonyabb közülük a dízel, és itt van miért:
1) Egy benzinmotor az energia mindössze 25%-át alakítja át mechanikai energiává, a dízelmotor pedig körülbelül 40%-át.
2) Ha egy dízel típust felszerel turbófeltöltéssel, akkor 50-53%-os hatásfokot érhet el, és ez nagyon jelentős.
Akkor miért olyan hatékony? Egyszerű – a hasonló munkavégzés ellenére (mindkettő belsőégésű), a dízel sokkal hatékonyabban végzi a dolgát. Nagyobb a kompressziója, és az üzemanyag más elv alapján gyullad meg. Kevésbé melegszik, ami megtakarítást jelent a hűtésen, kevesebb szelep van benne (súrlódást takarít meg), és nincsenek benne a szokásos gyújtótekercsek és gyújtógyertyák, ami azt jelenti, hogy nem igényel plusz energiaköltséget a generátortól . Alacsonyabb fordulatszámon működik, nem kell eszeveszetten pörgetni a főtengelyt – mindez a dízel változatot teszi bajnokká a hatékonyság terén.
A dízel üzemanyag-hatékonyságról
A magasabb hatásfok értékéből az üzemanyag-hatékonyság következik. Így például egy 1,6 literes motor csak 3-5 litert fogyaszthat városban, ellentétben a benzines típussal, ahol a fogyasztás 7-12 liter. A dízel sokkal hatékonyabb, maga a motor gyakran kompaktabb és könnyebb, és mostanában környezetbarátabb is. Mindezek a pozitív szempontok a nagyobb értéknek köszönhetően érhetők el, közvetlen kapcsolat van a hatékonyság és a tömörítés között, lásd a kislemezt.
Az autóban található különféle mechanizmusok számos jellemzője közül a döntő Belső égésű motor hatásfoka. Ahhoz, hogy megértsük ennek a koncepciónak a lényegét, pontosan tudnod kell, mi is az a klasszikus belsőégésű motor.
A belső égésű motor hatásfoka - mi ez?
Mindenekelőtt a motor az üzemanyag elégetésekor keletkező hőenergiát egy bizonyos mennyiségre alakítja át gépészeti munka. A gőzgépekkel ellentétben ezek a motorok könnyebbek és kompaktabbak. Sokkal gazdaságosabbak, és szigorúan meghatározott folyékony és gáznemű tüzelőanyagokat fogyasztanak. Így a modern motorok hatékonyságát műszaki jellemzőik és egyéb mutatóik alapján számítják ki.
A hatásfok (teljesítménytényező) a motor tengelyére továbbított tényleges teljesítmény és a dugattyú által a gázok hatására kapott teljesítmény aránya. Ha összehasonlítjuk a különböző teljesítményű motorok hatásfokát, megállapíthatjuk, hogy ez az érték mindegyiknél megvan a maga sajátossága.
Mindkét motor, a tervezési hasonlóság ellenére, rendelkezik különböző fajták keverékképzés. Ezért a karburátoros motor dugattyúi magasabb hőmérsékleten működnek, és jó minőségű hűtést igényelnek. Emiatt a mechanikai energiává alakítható hőenergia haszon nélkül disszipálódik, csökkentve általános jelentése Hatékonyság
A benzinmotorok hatékonyságának növelése érdekében azonban bizonyos intézkedéseket tesznek. Például egy hengernek lehet két szívó- és egy kipufogószelepe, ahelyett, hogy egy szívó- és egy kipufogószelepe lenne. Ezenkívül egyes motorokhoz külön gyújtótekercs van beépítve minden gyújtógyertyához. A fojtószelep vezérlése sok esetben elektromos meghajtással történik, nem pedig hagyományos kábellel.
Dízelmotor hatékonysága – észrevehető hatékonyság
A dízel a belső égésű motorok egyik típusa, amelyben a munkakeverék a kompresszió következtében meggyullad. Ezért a hengerben a levegőnyomás sokkal magasabb, mint a benzinmotoroké. Egy dízelmotor hatásfokát más kivitelek hatékonyságával összehasonlítva a legmagasabb hatásfokot jegyezhetjük meg.
Alacsony sebességnél és nagy elmozdulásnál a hatékonysági mutató meghaladhatja az 50%-ot.
Ügyelni kell a dízel üzemanyag viszonylag alacsony fogyasztására és a kipufogógázok alacsony károsanyag-tartalmára.Így a belső égésű motor hatásfoka teljes mértékben a típusától és a kialakításától függ. Sok járműben a gyenge hatékonyságot különféle fejlesztések ellensúlyozzák az általános teljesítmény javítása érdekében. specifikációk.
A hatékonyság egy eszköz vagy gép működési hatékonyságának jellemzője. A hatásfok a rendszer kimenetén lévő hasznos energia és a rendszerbe juttatott teljes energiamennyiség aránya. A hatékonyság egy dimenzió nélküli érték, és gyakran százalékban határozzák meg.
Forma 1 – hatékonyság
Ahol- A hasznos munka
—K az összes elköltött munka
Minden olyan rendszernek, amely bármilyen munkát végez, kívülről kell energiát kapnia, aminek segítségével a munka meg fog történni. Vegyünk például egy feszültségváltót. A bemenetre 220 voltos hálózati feszültség kerül, és a kimenetről 12 voltot vesznek el, például egy izzólámpa táplálására. Tehát a transzformátor átalakítja a bemeneti energiát arra a szükséges értékre, amelyen a lámpa működni fog.
De a hálózatból vett összes energia nem éri el a lámpát, mivel a transzformátorban veszteségek vannak. Például a mágneses energia elvesztése egy transzformátor magjában. Vagy veszteség a tekercsek aktív ellenállásában. Ahol az elektromos energia hővé alakul anélkül, hogy elérné a fogyasztót. Ez a hőenergia használhatatlan ebben a rendszerben.
Mivel a teljesítményveszteség egyetlen rendszerben sem kerülhető el, a hatásfok mindig egység alatt van.
A hatékonyság az egész rendszerre vetíthető, amely sok különálló részből áll. Tehát, ha az egyes részekre külön-külön határozza meg a hatékonyságot, akkor a teljes hatásfok egyenlő lesz az összes elem hatékonysági együtthatójának szorzatával.
Összegzésképpen elmondhatjuk, hogy a hatékonyság meghatározza bármely eszköz tökéletességi szintjét az energia továbbítása vagy átalakítása szempontjából. Azt is jelzi, hogy mennyi energiát fordítanak a rendszernek hasznos munkára.
Hatékonyság (Hatékonyság) - egy rendszer (készülék, gép) hatékonyságának jellemzője az energia átalakításával vagy átvitelével kapcsolatban. A hasznosan felhasznált energia és a rendszer által kapott teljes energiamennyiség aránya határozza meg; általában η-nak ("ez") jelölik. η = Wpol/Wcym. A hatásfok dimenzió nélküli mennyiség, és gyakran százalékban mérik. Matematikailag a hatékonyság definíciója a következőképpen írható fel:
X 100%,
Ahol A- hasznos munka, ill K- elhasznált energia.
Az energiamegmaradás törvénye miatt a hatásfok mindig kisebb vagy egyenlő, mint az egység, vagyis nem lehet több hasznos munkát elérni, mint az elhasznált energiát.
A hőmotor hatékonysága- a motor teljes hasznos munkájának aránya a fűtőberendezéstől kapott energiához. A hőmotor hatásfoka a következő képlettel számítható ki
,ahol a fűtőtesttől kapott hőmennyiség, a hűtőnek adott hőmennyiség. A legmagasabb hatásfok az adott melegforrás-hőmérsékleten működő ciklikus gépek között T 1 és hideg T 2, a hőmotorok a Carnot-cikluson működnek; ez a határhatékonyság egyenlő
.Nem minden energiafolyamatok hatékonyságát jellemző mutató felel meg a fenti leírásnak. Még akkor is, ha hagyományosan vagy tévesen ""-nek nevezik őket, más tulajdonságokkal is rendelkezhetnek, különösen 100%-ot meghaladó mértékben.
A kazán hatékonysága
Fő cikk: Kazán hőmérleg
A fosszilis tüzelésű kazánok hatásfokát hagyományosan az alacsonyabb fűtőérték alapján számítják ki; feltételezzük, hogy az égéstermékek nedvessége túlhevített gőz formájában hagyja el a kazánt. A kondenzációs kazánokban ez a nedvesség lecsapódik, és a kondenzációs hő hasznosan hasznosul. Ha a hatékonyságot az alacsonyabb fűtőérték alapján számítjuk ki, akkor az egynél nagyobb is lehet. Ebben az esetben helyesebb lenne a magasabb fűtőértékkel számolni, amely figyelembe veszi a gőz kondenzációs hőjét; azonban egy ilyen kazán teljesítményét nehéz összehasonlítani más berendezések adataival.
Hőszivattyúk és hűtők
A hőszivattyúk, mint fűtőberendezések előnye, hogy néha több hőt tudnak fogadni, mint amennyi energiát fogyasztanak a működésükhöz; hasonlóképpen a hűtőgép több hőt tud eltávolítani a lehűtött végről, mint amennyit a folyamat megszervezésére fordítanak.
Az ilyen hőgépek hatásfokát az jellemzi teljesítmény együttható(hűtőgépekhez) ill transzformációs arány(hőszivattyúkhoz)
,hol van a hideg végről felvett hő (hűtőgépekben) vagy átvitt a meleg végre (hőszivattyúkban); - az erre a folyamatra fordított munka (vagy villamos energia). A fordított Carnot ciklus rendelkezik a legjobb teljesítménymutatókkal az ilyen gépeknél: teljesítménytényezővel rendelkezik
,ahol , a meleg és hideg végek hőmérséklete, . Ez az érték nyilván tetszőlegesen nagy lehet; Bár gyakorlatilag nehéz megközelíteni, a teljesítménytényező még így is meghaladhatja az egységet. Ez nem mond ellent a termodinamika első főtételének, hiszen a figyelembe vett energia mellett A(pl. elektromos), fűteni K A hideg forrásból is nyernek energiát.
Irodalom
- Peryshkin A.V. Fizika. 8. osztály. - Túzok, 2005. - 191 p. - 50.000 példány. - ISBN 5-7107-9459-7.
Megjegyzések
Wikimédia Alapítvány. 2010.
Szinonimák:- Turbo Pascal
- Hatékonyság
Nézze meg, mi a „hatékonysági tényező” más szótárakban:
hatékonyság- A szolgáltatott teljesítmény és az elfogyasztott aktív teljesítmény aránya. [OST 45.55 99] hatékonysági tényező Hatékonyság Az átalakítási, átalakítási vagy energiaátviteli folyamatok tökéletességét jellemző érték, amely a hasznos ... ... Műszaki fordítói útmutató
HATÉKONYSÁG- vagy visszatérési együttható (Efficiency) bármely gép vagy berendezés működési minőségének jellemzője a hatékonyság szempontjából. Hatékonyságon a géptől kapott munka mennyiségének vagy a készülékből származó energiának az arányát értjük a ... ... Tengerészeti szótár
HATÉKONYSÁG- (hatékonyság), a mechanizmus hatékonyságának mutatója, amelyet a mechanizmus által végzett munka és a működésére fordított munka arányaként határoznak meg. Hatékonyság általában százalékban fejezik ki. Egy ideális mechanizmusnak hatékonysága lenne =... ... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár
HATÉKONYSÁG- (hatékonyság), bármely eszköz vagy gép (beleértve a hőgépet is) energiahatékonyságának számszerű jellemzője. A hatásfokot a hasznosan felhasznált (azaz munkává alakított) energia és a teljes energiamennyiség aránya határozza meg... ... Modern enciklopédia
HATÉKONYSÁG- (hatékonyság) jellemző egy rendszer (készülék, gép) energiaátalakításra vonatkozó hatékonyságára; a hasznosan felhasznált (ciklikus folyamat során munkává alakított) energia és a teljes energiamennyiség aránya határozza meg,... ... Nagy enciklopédikus szótár
HATÉKONYSÁG- (hatékonyság), egy rendszer (készülék, gép) energia átalakításával vagy átvitelével kapcsolatos hatékonyságára jellemző; a hasznosan felhasznált energia (Wtotal) m) aránya a rendszer által kapott teljes energiamennyiséghez (Wtotal) viszonyítva; h=W emelet…… Fizikai enciklopédia
HATÉKONYSÁG- például a hasznosan felhasznált energia W p (hatékonysági) aránya. munka formájában, a rendszer (gép vagy motor) által kapott teljes W energiamennyiségre, W p/W. A valós rendszerek súrlódásából és egyéb nem egyensúlyi folyamatokból eredő elkerülhetetlen energiaveszteségek miatt... ... Fizikai enciklopédia
HATÉKONYSÁG- az elköltött hasznos munka vagy a kapott energia aránya az összes ráfordított munkához, vagy ennek megfelelően az elhasznált energiához. Például egy villanymotor hatásfoka a mechanikus aránya. azt a teljesítményt, amelyet a neki szolgáltatott elektromosságnak ad ki. erő; NAK NEK.… … Műszaki vasúti szótár
hatékonyság- főnév, szinonimák száma: 8 hatékonyság (4) visszatérés (27) gyümölcsözőség (10) ... Szinonima szótár
Hatékonyság- egy olyan mennyiség, amely bármely rendszer tökéletességét jellemzi a benne végbemenő átalakulási vagy energiaátadási folyamatokkal kapcsolatban, amelyet a hasznos munka és a működtetésre fordított munka arányaként határoznak meg.... Építőanyagok kifejezések, definíciók és magyarázatok enciklopédiája
A hatékonysági tényező (efficiency) egy olyan kifejezés, amely talán minden rendszerre és eszközre alkalmazható. Még az embernek is van hatékonysági tényezője, bár ennek megtalálására valószínűleg még nincs objektív képlet. Ebben a cikkben részletesen elmagyarázzuk, mi a hatékonyság, és hogyan számítható ki a különböző rendszerekre.
Hatékonyság meghatározása
A hatékonyság egy olyan mutató, amely a rendszer hatékonyságát jellemzi az energiakibocsátás vagy az átalakítás szempontjából. A hatékonyság mérhetetlen mennyiség, és vagy numerikus értékként 0 és 1 között, vagy százalékban van megadva.
Általános képlet
A hatékonyságot a Ƞ szimbólum jelzi.
A hatékonyság megállapításának általános matematikai képlete a következő:
Ƞ=A/Q, ahol A a rendszer által végzett hasznos energia/munka, Q pedig a rendszer által a hasznos kimenet megszerzésének folyamatának megszervezéséhez felhasznált energia.
A hatékonysági tényező sajnos mindig kisebb vagy egyenlő, mint egység, mivel az energia megmaradás törvénye szerint nem kaphatunk több munkát, mint amennyi energiát ráfordítunk. Ezenkívül a hatékonyság rendkívül ritkán egyenlő az egységgel, mivel a hasznos munkát mindig veszteségek kísérik, például a mechanizmus fűtéséhez.
A hőmotor hatékonysága
A hőmotor olyan berendezés, amely a hőenergiát mechanikai energiává alakítja. Hőmotorban a munkát a fűtőberendezéstől kapott hőmennyiség és a hűtőnek adott hőmennyiség különbsége határozza meg, ezért a hatásfokot a következő képlet határozza meg:
- Ƞ=Qн-Qх/Qн, ahol Qн a fűtőberendezéstől kapott hőmennyiség, Qх pedig a hűtőnek adott hőmennyiség.
Úgy gondolják, hogy a legnagyobb hatásfokot a Carnot-cikluson működő motorok biztosítják. Ebben az esetben a hatékonyságot a következő képlet határozza meg:
- Ƞ=T1-T2/T1, ahol T1 a hőforrás hőmérséklete, T2 a hideg forrás hőmérséklete.
Az elektromos motor hatásfoka
Az elektromos motor olyan eszköz, amely elektromos energiát mechanikai energiává alakít át, így a hatékonyság ebben az esetben az eszköz hatékonysági aránya az elektromos energia mechanikai energiává alakításában. Az elektromos motor hatásfokának meghatározására szolgáló képlet így néz ki:
- Ƞ=P2/P1, ahol P1 a betáplált elektromos teljesítmény, P2 a motor által termelt hasznos mechanikai teljesítmény.
Az elektromos teljesítmény a rendszer áramának és feszültségének szorzataként (P=UI), a mechanikai teljesítmény pedig az időegységenkénti munka arányaként (P=A/t) található.
A transzformátor hatékonysága
A transzformátor olyan eszköz, amely az egyik feszültségű váltakozó áramot egy másik feszültségű váltakozó árammá alakítja, miközben fenntartja a frekvenciát. Ezenkívül a transzformátorok váltakozó áramot is képesek egyenárammá alakítani.
A transzformátor hatékonyságát a következő képlet határozza meg:
- Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), ahol P0 az üresjárati veszteség, PL a terhelési veszteség, P2 a terhelésre adott aktív teljesítmény, n a relatív fok terhelés.
Hatékonyság vagy nem hatékonyság?
Érdemes megjegyezni, hogy a hatékonyság mellett számos mutató jellemzi az energetikai folyamatok hatékonyságát, és olykor olyan leírásokkal is találkozhatunk, mint - 130%-os nagyságrendű hatékonyság, azonban ebben az esetben meg kell értenünk, hogy a kifejezést nem teljesen helyesen használják, és valószínűleg a szerző vagy a gyártó ezt a rövidítést egy kissé eltérő jellemzőként értelmezi.
A hőszivattyúkat például az különbözteti meg, hogy több hőt tudnak leadni, mint amennyit elfogyasztanak. Így egy hűtőgép több hőt tud eltávolítani a hűtendő tárgyból, mint amennyit energia-egyenértékben az eltávolítás megszervezésére fordítottak. A hűtőgép hatékonysági mutatóját Ɛ betűvel jelölő hűtési tényezőnek nevezzük, és a következő képlettel határozzuk meg: Ɛ=Qx/A, ahol Qx a hideg végről eltávolított hő, A az eltávolítási folyamatra fordított munka. . A hűtési együtthatót azonban néha a hűtőgép hatékonyságának is nevezik.
Érdekesség még, hogy a szerves tüzelőanyaggal üzemelő kazánok hatásfokát általában az alacsonyabb fűtőérték alapján számítják ki, és az egységnyinél nagyobb is lehet. Hagyományosan azonban még mindig hatékonyságnak nevezik. Meg lehet határozni egy kazán hatásfokát a magasabb fűtőérték alapján, és akkor mindig kisebb lesz egynél, de ebben az esetben kényelmetlen lesz összehasonlítani a kazánok teljesítményét más létesítmények adataival.