Probabil, toată lumea s-a întrebat de eficiența (Coeficientul de performanță) al unui motor cu ardere internă. La urma urmei, cu cât acest indicator este mai mare, cu atât unitatea de alimentare funcționează mai eficient. În acest moment, tipul electric este considerat cel mai eficient, randamentul său poate ajunge până la 90 - 95%, dar pentru motoarele cu ardere internă, fie că este vorba de motorină sau benzină, ca să spunem ușor, este departe de a fi ideal...
Pentru a fi sincer, opțiunile moderne de motor sunt mult mai eficiente decât omologii lor, care au fost lansate în urmă cu 10 ani și există o mulțime de motive pentru acest lucru. Gândiți-vă singur înainte de opțiunea de 1,6 litri, a dat doar 60 - 70 CP. Și acum această valoare poate ajunge la 130 - 150 CP. Aceasta este o muncă minuțioasă pentru creșterea eficienței, în care fiecare „pas” este dat prin încercare și eroare. Cu toate acestea, să începem cu o definiție.
- aceasta este valoarea raportului a două cantități, puterea care este furnizată arborelui cotit al motorului și puterea primită de piston, datorită presiunii gazelor care s-au format prin aprinderea combustibilului.
În termeni simpli, aceasta este conversia energiei termice sau termice care apare în timpul arderii amestecului de combustibil (aer și benzină) în energie mecanică. Trebuie remarcat faptul că acest lucru s-a întâmplat deja, de exemplu, în centralele electrice cu abur - și combustibilul, sub influența temperaturii, a împins pistoanele unităților. Cu toate acestea, instalațiile de acolo erau de multe ori mai mari, iar combustibilul în sine era solid (de obicei cărbune sau lemn de foc), ceea ce îngreuna transportul și exploatarea acestuia, era în mod constant necesar să-l „alimenteze” în cuptor cu lopeți. Motoarele cu ardere internă sunt mult mai compacte și mai ușoare decât motoarele cu abur, iar combustibilul este mult mai ușor de depozitat și transportat.
Mai multe despre pierderi
Privind în perspectivă, putem spune cu încredere că eficiența unui motor pe benzină este în intervalul 20 până la 25%. Și există multe motive pentru asta. Dacă luăm combustibilul primit și îl recalculăm ca procent, atunci obținem oarecum „100% din energie” care este transferată motorului, iar apoi pierderile au trecut:
1)Eficienta consumului de combustibil . Nu tot combustibilul se arde, o mică parte din acesta pleacă cu gazele de eșapament, la acest nivel pierdem deja până la 25% din eficiență. Desigur, acum sistemele de alimentare se îmbunătățesc, a apărut un injector, dar este departe de a fi ideal.
2) Al doilea este pierderile de căldură.Și . Motorul se încălzește singur și multe alte elemente, precum caloriferele, corpul său, lichidul care circulă în el. De asemenea, o parte din căldură dispare odată cu gazele de eșapament. Pentru toate acestea, până la 35% pierdere de eficiență.
3) Al treilea este pierderile mecanice . PE toate tipurile de pistoane, biele, inele - toate locurile unde există frecare. Aceasta include pierderile de la sarcina generatorului, de exemplu, cu cât generatorul produce mai multă energie electrică, cu atât încetinește mai mult rotația arborelui cotit. Desigur, lubrifianții au făcut un pas înainte, dar, din nou, nimeni nu a învins încă complet frecarea - încă o pierdere de 20%
Astfel, în reziduul uscat, eficiența este de aproximativ 20%! Desigur, există opțiuni remarcabile din opțiunile pe benzină, în care această cifră este crescută la 25%, dar nu sunt atât de multe.
Adică, dacă mașina ta consumă 10 litri de combustibil la 100 km, atunci doar 2 litri dintre ei vor merge direct la lucru, iar restul sunt pierderi!
Desigur, puteți crește puterea, de exemplu, plictisind capul, urmărim un scurt videoclip.
Dacă vă amintiți formula, obțineți:
Care motor are cel mai mare randament?
Acum vreau să vorbesc despre variantele pe benzină și diesel și să aflu care este cea mai eficientă.
Pentru a spune în termeni simpli, și pentru a nu intra în jungla termenilor tehnici, atunci - dacă comparăm două eficiențe - cel mai eficient dintre ele, desigur, este motorina și iată de ce:
1) Un motor pe benzină transformă doar 25% din energie în energie mecanică, dar un motor diesel transformă aproximativ 40%.
2) Dacă echipați tipul diesel cu un turbocompresor, atunci puteți obține o eficiență de 50-53%, iar acest lucru este foarte semnificativ.
Deci de ce este atât de eficient? Este simplu - în ciuda tipului similar de lucru (ambele sunt unități cu ardere internă), un motor diesel își face treaba mult mai eficient. Are o compresie mai mare, iar combustibilul se aprinde dintr-un principiu diferit. Se încălzește mai puțin, ceea ce înseamnă că economisește la răcire, are mai puține supape (economii la frecare) și, de asemenea, nu are bobinele obișnuite de aprindere și bujii, ceea ce înseamnă că nu necesită costuri suplimentare de energie de la generator . Funcționează la turații mai mici, nu este nevoie să pornești arborele cotit sălbatic - toate acestea fac din versiunea diesel un campion în eficiență.
Despre eficiența combustibilului diesel
De la o valoare mai mare a factorului de eficiență urmează și eficiența combustibilului. Deci, de exemplu, un motor de 1,6 litri poate consuma doar 3-5 litri în oraș, spre deosebire de tipul pe benzină, unde consumul este de 7-12 litri. Un motor diesel are multe, motorul în sine este adesea mai compact și mai ușor și, de asemenea, mai ecologic în ultima vreme. Toate aceste momente pozitive sunt realizate datorită valorii mai mari, există o relație directă între eficiență și compresie, vezi o placă mică.
Printre numeroasele caracteristici ale diferitelor mecanisme din mașină, factorul decisiv este Eficiența unui motor cu ardere internă. Pentru a afla esența acestui concept, trebuie să știi exact ce este un motor clasic cu ardere internă.
Eficiența unui motor cu ardere internă - ce este?
În primul rând, motorul transformă energia termică care apare în timpul arderii combustibilului într-o anumită cantitate de muncă mecanică. Spre deosebire de motoarele cu abur, aceste motoare sunt mai ușoare și mai compacte. Sunt mult mai economice și consumă combustibili lichizi și gazoși strict definiți. Astfel, eficiența motoarelor moderne este calculată pe baza caracteristicilor tehnice ale acestora și a altor indicatori.
Eficiența (coeficientul de performanță) este raportul dintre puterea efectiv transmisă arborelui motor și puterea primită de piston datorită acțiunii gazelor. Dacă comparăm eficiența motoarelor de diferite puteri, putem stabili că această valoare pentru fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici.
Ambele motoare, în ciuda asemănării designului, au tipuri diferite formarea amestecului. Prin urmare, pistoanele unui motor cu carburator funcționează la temperaturi mai ridicate care necesită o răcire de înaltă calitate. Din această cauză, energia termică, care s-ar putea transforma în energie mecanică, este disipată în zadar, scăzând sens general eficienţă.
Cu toate acestea, pentru a crește eficiența unui motor pe benzină, se iau anumite măsuri. De exemplu, pentru fiecare cilindru pot fi instalate două supape de admisie și de evacuare, în loc de o supapă de admisie și una de evacuare. În plus, unele motoare au o bobină de aprindere separată pentru fiecare bujie. Controlul clapetei de accelerație în multe cazuri se realizează cu ajutorul unei acționări electrice și nu cu un cablu obișnuit.
Eficiența motorului diesel – eficiență vizibilă
Diesel este una dintre soiurile de motoare cu ardere internă, în care aprinderea amestecului de lucru se realizează ca urmare a compresiei. Prin urmare, presiunea aerului din cilindru este mult mai mare decât cea a unui motor pe benzină. Comparând eficiența unui motor diesel cu eficiența altor modele, se poate observa cea mai mare eficiență a acestuia.
În prezența unor viteze mici și a unei deplasări mari, indicatorul de eficiență poate depăși 50%.
Trebuie acordată atenție consumului relativ scăzut de motorină și conținutului scăzut de substanțe nocive din gazele de eșapament. Astfel, valoarea eficienței unui motor cu ardere internă depinde în întregime de tipul și designul acestuia. În multe vehicule, eficiența scăzută este compensată de diverse îmbunătățiri pentru a îmbunătăți performanța generală. specificații.
Eficiența este o caracteristică a eficienței unui dispozitiv sau a unei mașini. Eficiența este definită ca raportul dintre energia utilă la ieșirea sistemului și cantitatea totală de energie furnizată sistemului. Eficiența este adimensională și este adesea exprimată ca procent.
Formula 1 - eficienta
Unde- A muncă utilă
—Q munca totală cheltuită
Orice sistem care efectuează orice lucrare trebuie să primească energie din exterior, cu ajutorul căreia se va face munca. Luați, de exemplu, un transformator de tensiune. La intrare se aplică o tensiune de rețea de 220 de volți, 12 volți sunt scoși de la ieșire pentru a alimenta, de exemplu, o lampă cu incandescență. Deci, transformatorul convertește energia de la intrare la valoarea necesară la care va funcționa lampa.
Dar nu toată energia luată din rețea va merge la lampă, deoarece există pierderi în transformator. De exemplu, pierderea energiei magnetice în miezul unui transformator. Sau pierderi în rezistența activă a înfășurărilor. Unde energia electrică va fi transformată în căldură fără a ajunge la consumator. Această energie termică din acest sistem este inutilă.
Deoarece pierderile de putere nu pot fi evitate în niciun sistem, eficiența este întotdeauna sub unitate.
Eficiența poate fi considerată ca pentru întregul sistem, constând din multe părți separate. Deci, pentru a determina eficiența pentru fiecare parte separat, atunci eficiența totală va fi egală cu produsul eficienței tuturor elementelor sale.
În concluzie, putem spune că eficiența determină nivelul de perfecțiune al oricărui dispozitiv în sensul transferului sau transformării energiei. De asemenea, indică câtă energie furnizată sistemului este cheltuită pentru lucrări utile.
Eficienţă (eficienţă) - o caracteristică a eficienței unui sistem (dispozitiv, mașină) în raport cu conversia sau transferul de energie. Este determinată de raportul dintre energia utilă utilizată și cantitatea totală de energie primită de sistem; de obicei notat η ("aceasta"). η = Wpol/Wcym. Eficiența este o mărime adimensională și este adesea măsurată ca procent. Din punct de vedere matematic, definiția eficienței poate fi scrisă astfel:
X 100%
Unde A- muncă utilă, și Q- energie risipită.
În virtutea legii conservării energiei, eficiența este întotdeauna mai mică decât unitatea sau egală cu aceasta, adică este imposibil să se obțină o muncă mai utilă decât energia cheltuită.
Eficiența motorului termic- raportul dintre munca perfectă utilă a motorului și energia primită de la încălzitor. Eficiența unui motor termic poate fi calculată folosind următoarea formulă
,unde - cantitatea de căldură primită de la încălzitor, - cantitatea de căldură dată frigiderului. Cea mai mare eficiență dintre mașinile ciclice care funcționează la temperaturi date de izvoare termale T 1 si rece T 2, au motoare termice care funcționează pe ciclul Carnot; această eficienţă limitativă este egală cu
.Nu toți indicatorii care caracterizează eficiența proceselor energetice corespund descrierii de mai sus. Chiar dacă sunt denumite în mod tradițional sau eronat „”, pot avea alte proprietăți, în special, să depășească 100%.
randamentul cazanului
Articolul principal: Bilanțul termic al cazanului
Randamentul cazanelor pe combustibili fosili se calculeaza in mod traditional din puterea calorica neta; se presupune că umiditatea produselor de ardere părăsește cazanul sub formă de abur supraîncălzit. În cazanele cu condensare, această umiditate este condensată, căldura de condensare este utilizată în mod util. Când se calculează eficiența în funcție de puterea calorică mai mică, se poate dovedi în cele din urmă a fi mai mult de unul. In acest caz, mai corect ar fi sa o consideram in functie de puterea calorica bruta, care tine cont de caldura de condensare a aburului; cu toate acestea, performanța unui astfel de cazan este dificil de comparat cu datele din alte instalații.
Pompe de căldură și răcitoare
Avantajul pompelor de căldură ca tehnică de încălzire este capacitatea de a primi uneori mai multă căldură decât energia cheltuită pentru munca lor; în mod similar, o mașină de refrigerare poate elimina mai multă căldură de la capătul răcit decât este cheltuită pentru organizarea procesului.
Eficiența unor astfel de motoare termice este caracterizată de coeficient de performanță(pentru răcitoare) sau raportul de transformare(pentru pompe de caldura)
,unde este căldura preluată de la capătul rece (în mașinile frigorifice) sau transferată la capătul cald (în pompele de căldură); - munca (sau electricitatea) cheltuită în acest proces. Cei mai buni indicatori de performanță pentru astfel de mașini au ciclul Carnot invers: în el coeficientul de performanță
,unde , sunt temperaturile capetelor calde și reci, . Această valoare, evident, poate fi arbitrar de mare; deși practic este greu de abordat, coeficientul de performanță poate depăși totuși unitatea. Acest lucru nu contrazice prima lege a termodinamicii, deoarece, pe lângă energia luată în considerare A(de exemplu, electric), în căldură Q există și energie luată dintr-o sursă rece.
Literatură
- Peryshkin A.V. Fizică. clasa a 8-a. - Butarda, 2005. - 191 p. - 50.000 de exemplare. - ISBN 5-7107-9459-7.
Note
Fundația Wikimedia. 2010 .
Sinonime:- TurboPascal
- eficienţă
Vedeți ce înseamnă „Eficiență” în alte dicționare:
eficienţă- Raportul dintre puterea de ieșire și puterea activă consumată. [OST 45.55 99] coeficient de eficiență Eficiență O valoare care caracterizează perfecțiunea proceselor de transformare, transformare sau transfer de energie, care este raportul dintre utili ... ... Manualul Traducătorului Tehnic
EFICIENŢĂ- sau coeficient de retur (Eficiență) - o caracteristică a calității muncii oricărei mașini sau aparate din partea eficienței sale. Prin K.P.D. se înțelege raportul dintre cantitatea de muncă primită de la mașină sau energia de la dispozitiv și acea cantitate ... ... Dicționar marin
EFICIENŢĂ- (eficiență), un indicator al eficienței mecanismului, definit ca raportul dintre munca efectuată de mecanism și munca cheltuită pentru funcționarea acestuia. eficienţă de obicei exprimată în procente. Un mecanism ideal ar trebui să aibă eficiență = ... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic
EFICIENŢĂ- (eficiență), o caracteristică numerică a eficienței energetice a oricărui dispozitiv sau mașină (inclusiv un motor termic). Eficiența este determinată de raportul dintre energia utilă utilizată (adică, transformată în muncă) și cantitatea totală de energie, ... ... Enciclopedia modernă
EFICIENŢĂ- (eficiență) caracteristică eficienței sistemului (dispozitivului, mașinii) în raport cu conversia energiei; este determinată de raportul dintre energia utilă utilizată (transformată în muncă într-un proces ciclic) și cantitatea totală de energie, ... ... Dicţionar enciclopedic mare
EFICIENŢĂ- (eficiență), o caracteristică a eficienței unui sistem (dispozitiv, mașină) în raport cu conversia sau transferul de energie; este determinată de raportul dintre t) energia utilă utilizată (Wpol) și cantitatea totală de energie (Wtotal) primită de sistem; h=Wpol… … Enciclopedia fizică
EFICIENŢĂ- (eficienta) raportul energiei utile W p, de exemplu. sub formă de muncă, la cantitatea totală de energie W primită de sistem (mașină sau motor), W p / W. Datorită pierderilor de energie inevitabile datorate frecării și altor procese de neechilibru pentru sistemele reale ... ... Enciclopedia fizică
EFICIENŢĂ- raportul dintre munca utilă cheltuită sau energia primită la toată munca cheltuită sau, respectiv, energia consumată. De exemplu, randamentul motorului electric este raportul dintre mecanic. puterea pe care o dau energiei electrice furnizate acestuia. putere; LA.… … Dicționar tehnic feroviar
eficienţă- substantiv, număr de sinonime: 8 eficiență (4) randament (27) rodnicie (10) ... Dicţionar de sinonime
Eficienţă- - o valoare care caracterizează perfecțiunea oricărui sistem în raport cu orice proces de transformare sau transfer de energie care are loc în acesta, definită ca raportul dintre munca utilă și munca cheltuită la punerea în acțiune. Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție
Coeficient de performanță (COP) - un termen care poate fi aplicat, probabil, fiecărui sistem și dispozitiv. Chiar și o persoană are o eficiență, deși, probabil, nu există încă o formulă obiectivă pentru a o găsi. În acest articol, vom explica în detaliu ce este eficiența și cum poate fi calculată pentru diverse sisteme.
definirea eficienței
Eficiența este un indicator care caracterizează eficiența unui anumit sistem în raport cu returnarea sau conversia energiei. Eficiența este o valoare fără măsură și este reprezentată fie ca valoare numerică în intervalul de la 0 la 1, fie ca procent.
Formula generala
Eficiența este indicată prin simbolul Ƞ.
Formula matematică generală pentru găsirea eficienței este scrisă după cum urmează:
Ƞ=A/Q, unde A este energia/munca utilă efectuată de sistem, iar Q este energia consumată de acest sistem pentru a organiza procesul de obținere a unui output util.
Factorul de eficiență, din păcate, este întotdeauna mai mic decât unul sau egal cu acesta, deoarece, conform legii conservării energiei, nu putem obține mai multă muncă decât energia cheltuită. În plus, eficiența, de fapt, este extrem de rar egală cu unul, deoarece munca utilă este întotdeauna însoțită de pierderi, de exemplu, pentru încălzirea mecanismului.
Eficiența motorului termic
Un motor termic este un dispozitiv care transformă energia termică în energie mecanică. Într-un motor termic, munca este determinată de diferența dintre cantitatea de căldură primită de la încălzitor și cantitatea de căldură dată răcitorului și, prin urmare, eficiența este determinată de formula:
- Ƞ=Qн-Qх/Qн, unde Qн este cantitatea de căldură primită de la încălzitor și Qх este cantitatea de căldură dată răcitorului.
Se crede că cea mai mare eficiență este asigurată de motoarele care funcționează pe ciclul Carnot. În acest caz, eficiența este determinată de formula:
- Ƞ=T1-T2/T1, unde T1 este temperatura sursei calde, T2 este temperatura sursei reci.
Eficiența motorului electric
Un motor electric este un dispozitiv care convertește energia electrică în energie mecanică, astfel încât eficiența în acest caz este raportul de eficiență al dispozitivului în raport cu conversia energiei electrice în energie mecanică. Formula pentru găsirea eficienței unui motor electric arată astfel:
- Ƞ=P2/P1, unde P1 este puterea electrică furnizată, P2 este puterea mecanică utilă generată de motor.
Puterea electrică se găsește ca produsul dintre curentul și tensiunea sistemului (P=UI), iar puterea mecanică este găsită ca raportul dintre lucru și unitatea de timp (P=A/t)
randamentul transformatorului
Un transformator este un dispozitiv care convertește curentul alternativ al unei tensiuni în curent alternativ al altei tensiuni, menținând în același timp frecvența. În plus, transformatoarele pot transforma și AC în DC.
Eficiența transformatorului se găsește prin formula:
- Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), unde P0 - pierderi în gol, PL - pierderi de sarcină, P2 - puterea activă livrată la sarcină, n - gradul relativ de încărcare.
Eficiență sau nu eficiență?
Este de remarcat faptul că, pe lângă eficiență, există o serie de indicatori care caracterizează eficiența proceselor energetice și, uneori, putem găsi descrieri ale tipului - eficiență de ordinul a 130%, cu toate acestea, în acest caz, aveți nevoie de pentru a înțelege că termenul nu este folosit destul de corect și, cel mai probabil, autorul sau producătorul înțelege o caracteristică ușor diferită prin această abreviere.
De exemplu, pompele de căldură se remarcă prin faptul că pot degaja mai multă căldură decât consumă. Astfel, mașina frigorifică poate elimina mai multă căldură din obiectul răcit decât este cheltuită în echivalent de energie pentru organizarea îndepărtării. Indicatorul de eficiență al unei mașini frigorifice se numește coeficient de performanță, notat cu litera Ɛ și este determinat de formula: Ɛ=Qx/A, unde Qx este căldura îndepărtată de la capătul rece, A este munca cheltuită pe procesul de îndepărtare. Cu toate acestea, uneori coeficientul de performanță este numit și eficiența mașinii de refrigerare.
De asemenea, este interesant faptul că eficiența cazanelor care funcționează pe combustibili fosili este de obicei calculată pe baza puterii calorice mai mici, în timp ce se poate dovedi a fi mai mult de unul. Cu toate acestea, este încă denumită în mod tradițional eficiență. Este posibil să se determine eficiența cazanului după puterea calorică brută, iar apoi va fi întotdeauna mai mică de unu, dar în acest caz va fi incomod să comparăm performanța cazanelor cu datele altor instalații.