Дулааны хөдөлгүүр үр ашиг. дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийг - Формула

Орчин үеийн бодит дулааны хөдөлгүүр өргөн хүрээтэй үйл ажиллагааг шаарддаг. Олон оролдлого амжилгүй хийлгэж байх үед цахилгаан мотор нь тэднийг солих. бие даасан системд эрчим хүчний хуримтлал холбоотой асуудал их хэцүү шийдсэн байна.

Тэдний урт хугацааны хэрэглээнд тулгуурласан үйлдвэрлэлийн цахилгаан зай технологи ч холбогдох асуудал. цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хурд шинж машин тэдгээр, дотоод шаталтын хөдөлгүүр хол байна.

гибрид хөдөлгүүр бий болгох эхний алхам нь ихээхэн хортой ялгаруулалтыг байгаль орчны асуудлыг шийдвэрлэх, хотын газар нутагт багасгаж болно.

Бага зэрэг түүх

кинетик энерги болгон уур эрчим хүчний шилжих боломж эртний үеэс мэдэгдэж байсан юм. 130 МЭӨ: Гүн ухаантан Geron Aleksandriysky үзэгчид уурын тоглоомыг танилцуулж - eolipil. уур дүүрэн Sphere, түүний онгоц цацрах нөлөөн дор сэлгэн орж ирлээ. хэрэглэх үед орчин үеийн уурын турбин Энэ загвар олж чадаагүй байна.

Олон жил, зууны гүн ухаантан хөгжлийн хувьд энэ нь зүгээр л нэг хөгжилтэй тоглоом гэж үзэж байна. 1629 онд Италийн Д. Бранка идэвхтэй турбин бий болгосон байна. Гэр бүлийн хос хөдөлгөөнөөр хутга нь заасан диск тогтоосон.

Энэ агшнаас уурын хөдөлгүүр хурдацтай хөгжлийг эхэлсэн байна.

дулааны хөдөлгүүр

-ийн өөрчлөлт дотоод эрчим хүч ашигласан машины эд анги болон арга замуудын хөдөлгөөний энерги болгон шатахуун дулааны хөдөлгүүр.

машин гол хэсэг нь: халаагч (систем гаднаас эрчим хүч авах), ажлын бие нь (а ашигтай нөлөө хийдэг), хөргөгч.

халаагч ажиллаж шингэн ашигтай ажилд дотоод эрчим хүчний хангалттай нөөц хуримтлуулж зориулагдсан. Хөргөгч илүүдэл эрчим хүчийг хол авдаг.

үр ашгийн гол шинж чанар нь дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийг гэж нэрлэдэг. Энэ тоо нь ашигтай ажил гүйцэтгэх зарцуулсан халаалт зарцуулах эрчим хүчний хэсэг нь юу харуулж байна. өндөр үр ашиг, машины давуу талтай үйл ажиллагаа боловч энэ утга нь 100% -иас хэтрэхгүй байх болно.

үр ашгийн тооцоо

Q _1-тэй тэнцүү халаагч гаднаас худалдан авсан эрчим хүч _үзье. Эрчим хүчний өгсөн хөргөгч Q ₂ байхад Багаж хэрэгсэл байгууллага, ажил нь _{үйлдсэн.}

тодорхойлох дээр үндэслэн бид үр ашигтай үнэ цэнийг тооцох:

η = A / Q _1. Бид гэж тэр A = Q ₁ - Q _2.

Тиймээс дулааны хөдөлгүүрийн үр ашиг, томъёо нь η өгсөн байна = (А ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / А _1, дараах дүгнэлтийг олгодог:

• Үр ашгийг 1 (эсвэл 100%) хэтрэхгүй байх болно;
• ёстой халаагуур авсан эрчим хүч, эсвэл эрчим хүч өгөгдсөн хөргөгч буурсан эсвэл нэмэгдэх энэ тоо хэмжээг нэмэгдүүлэх;
• халаагч эрчим хүчний түлшний чанарын өөрчлөлт хүрэхийн нэмэгдүүлэх;
• , Эрчим хүч бууруулах, хөргөгч өгдөг хөдөлгүүр дизайн онцлог хүрэх боломжийг олгодог.

Нь хамгийн тохиромжтой дулаан хөдөлгүүр

Ийм хөдөлгүүр бий болгох боломжтой байдаг нь хамгийн их байх үр ашиг (хамгийн тохиромжтой нь - 100% -тай тэнцэх)? Францын физикч, авъяаслаг инженер Sadi Carnot гэж оролдсон энэ асуултын хариуг олох. 1824 онд хийн тохиолдох үйл явцын талаар өөрийн онолын тооцоо гаргасан байна.

хамгийн тохиромжтой машин тусгасан үндсэн санаа нь хамгийн тохиромжтой хийгээр явуулах буцаад үйл явцыг гэж үзэж болно. температур T ₁ хийн isothermally өргөжүүлэх _эхлэн. энэ зорилгоор шаардагдах дулааны хэмжээ, - А _1. дараа дулаан өргөжүүлэх ямар ч хий нь (адиабат процесс). температур T ₂ хүрч _дараа, хийн хөргөгч эрчим хүчний Q ₂ өгөн isothermally шахсан _байна. өөрийн анхны байдалд нь хийн буцах adiabatically гүйцэтгэсэн байна.

Яг тооцоо нь хамгийн тохиромжтой Carnot дулааны хөдөлгүүрийн хүчин чадал нь температур, нэг халаагуурыг байдаг нь халаалт, хөргөлтийн төхөөрөмжийн хооронд температурын зөрүүний харьцаа юм. / T ₁ - η = (тн ₂ т _1): Энэ нь иймэрхүү харагдаж _байна.

машин, томъёо боломжтой дулааны үр ашгийн хэлбэртэй байна: η = 1 - T ₂ / T _1, зөвхөн халаагч болон сэрүүн температурын утга хамаардаг байж болохгүй 100% -иас их.

Түүнээс гадна, энэ харилцаа нь дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийг эв нэгдэл нь зөвхөн хөргөгч тэнцүү байж болно гэдгийг батлахын тулд нэг боломж олгодог үнэмлэхүй тэг температур. мэдэгдэж байгаа тул, энэ утга учруулдаг юм.

Онолын тооцоо Carnot ямар ч загварын дулааны хөдөлгүүр хамгийн их үр ашгийг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Батлагдсан Carnot теорем нь дараах байдалтай байна. нь хамгийн тохиромжтой дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийг ижил утгын илүү үр ашигтай байх боломжтой ямар ч нөхцөлд дур мэдэн дулааны хөдөлгүүр.

шийдвэрлэх асуудлын нэг жишээ

ЖИШЭЭ 1. тохиромжтой дулааны хөдөлгүүр ямар үр ашиг, халаагуур, температур нь 800 С, хөргөгчид доор 500 ^С-ийн температурын үед?

T ₁ = 800 ^{° C} = 1073 K, ΔT = 500 ^{° C} = 500 K, η -?

шийдэл:

Тодорхойлолтоор: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

Бид тухайн биш байсан хөргөгч температур, гэхдээ ΔT = (T ₁ - Т _2), тиймээс:

η = ΔT / T ₁ = 500 К / 1073K = 0.46.

Хариулт: үр ашиг = 46%.

. 400 K - улмаас эрчим хүчний авсан нэг киложоуль халаагч дулааны хөдөлгүүр ахуйн тосол температур хэрэв халаагчийн температур гэж юу вэ ашигтай ажил 650 J. гүйцэтгэсэн бол Жишээ 2. хамгийн тохиромжтой дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийг тодорхойлох?

Q ₁ = 1 кЖ = 1000 J A = 650 J, T ₂ = 400 K, η - ?, T ₁ =?

шийдэл:

Энэ ажил, энэ нь дулааны суулгах, ямар үр ашиг томъёогоор тооцож болох юм:

η = A / Q _1.

нь хамгийн тохиромжтой дулааны хөдөлгүүр томъёо үр ашигтай ашиглах халаагч температурыг тодорхойлох:

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

Математикийн өөрчлөлтийг хийж, бид авах:

T ₁ = T ₂ / (1- η).

T ₁ = T ₂ / (1- А / А _1).

Бид тооцох:

η = 650 Ж / 1000 J = 0,65.

T = 400 К ₁ / (1- 650 Ж / 1000 J) = 1142.8 К.

Хариулт: η = 65%, T ₁ = 1142.8 К.

бодит нөхцөл байдал

хамгийн тохиромжтой үйл явц боловсруулсан нь хамгийн тохиромжтой дулааны хөдөлгүүр. ажил, зөвхөн изотерм үйл явцад гүйцэтгэж энэ Carnot мөчлөгийн график хүрээлэгдсэн газар гэж тодорхойлсон байдаг байна.

Үнэн хэрэгтээ, дагалдах температурын өөрчлөлт нь байж чадахгүй байгаа ч, үйл явцад хийн төлвийн өөрчлөлтийн урсгалын нөхцлийг бүрдүүлэх. Ийм материал Үгүй ээ, эргэн тойрны объект нь дулаан солилцох хасах болно. Адиабат процесс явуулах боломжгүй болж байна. Дулаан солилцох хийн температур тохиолдолд заавал өөрчлөх ёстой.

Бодит нөхцөл байдал бий дулааны машин үр ашиг хөдөлгүүрт хамгийн тохиромжтой үр ашиг нь ихээхэн ялгаатай байна. Бодит хөдөлгүүрт үйл явцын урсгалыг түүний эзлэхүүнийг өөрчлөх үйл явцад ажлын бодисыг дотоод дулааны эрчим хүчний хэлбэлзэл нь халаагч дулааны тоо хэмжээ нь хүн амын шилжилт хөдөлгөөн болон сэрүүн хариуд нөхөн болохгүй гэдгийг маш хурдан болдог гэдгийг анхаарна уу.

Бусад дулааны хөдөлгүүр

Бодит хөдөлгүүр өөр өөр мөчлөг дээр үйл ажиллагаа явуулдаг:

• адиабат өөрчлөлт, хаалттай цикл бий болгох нь Отто мөчлөг тогтмол эзлэхүүнтэй үйл явц;
• Дизель мөчлөг isobar, адиабат, isochore, адиабат;
• Хийн турбин: үйл явц нь тогтмол даралт дахь гарч, адиабат сольсон хүрд хаадаг.

бодит хөдөлгүүр нь тэнцвэрт үйл ажиллагааг бий болгох, орчин үеийн технологи (тэднийг тийм сайн тохиромжтой ойртуулах тулд) байж болох юм. Дулааны хөдөлгүүр үр ашгийг ч гэсэн хамгийн тохиромжтой дулаан орчинд ижил температур нөхцөл нь ихээхэн доогуур байна.

Гэтэл энэ нь тийм биш шаардлагатай үүрэг тооцоо томъёо үр ашгийг бууруулах явдал юм Carnot мөчлөгийн, энэ нь байдаг шиг, бодит хөдөлгүүрийн үр ашгийг дээшлүүлэх үйл ажиллагаанд жишиг цэг болж байна.

үр ашгийг өөрчлөх арга зам

хамгийн тохиромжтой болон бодит дулааны хөдөлгүүр харьцуулахад дамжуулан энэ нь хөргөгчинд сүүлийн температур нь дур мэдэн байж болохгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ихэвчлэн хөргөгч уур амьсгалыг итгэдэг. болох агаар мандал нь зөвхөн ойролцоо тооцоо температурыг авах. Туршлагаас харахад энэ нь дотоод шаталтат хөдөлгүүр (DVS гэх мэт товчилсон) -д юу гэж тосол температур, хөдөлгүүрт утааны хийн байгааг харуулж байна.

DIC - Дулааны хөдөлгүүр нь бидний дэлхийд хамгийн нийтлэг. Энэ тохиолдолд үр ашиг дулааны хөдөлгүүрийн түлш шатаах бий температураас хамаарна. DIC уурын хөдөлгүүр нь чухал ялгаа нь агаар түлшний холимогт хайлуулж халаагч, чиг үүрэг, үйл ажиллагаа явуулж байгаа төхөөрөмж байгууллага юм. холимог Шатаж буй хөдөлгүүрийн эд анги байнга хөдөлж дарамтыг бий болгож байна.

Ажлын хийн температурыг нэмэгдүүлэх ихээхэн түлшний шинж өөрчлөгдөж, хүрсэн байна. Харамсалтай нь, энэ хязгаараас ч хийх боломжгүй юм. хөдөлгүүрийн шаталтын камерт барих ямар ч материал нь хайлах цэг байна. Ийм материалын дулаан дамжуулалтын эсэргүүцэл - хөдөлгүүрийн үндсэн шинж чанар, мөн түүнчлэн үр ашгийг ихээхэн нөлөөлж байна.

Утгууд хөдөлгүүрийн үр ашгийг

Хэрэв бид үзэж уурын турбин, 800 К тэнцүү ажиллаж уурын оролт нь температур, болон яндангийн хий - 300 K, машин үр ашгийг 62% -тай тэнцүү байна. Бодит байдал, гэхдээ энэ нь үнэ цэнэ нь 40% -иас хэтрэхгүй байна. Энэ нь бууруулах халаалтын турбин орон сууц үед дулааны алдагдлын улмаас үүсдэг.

Дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн үр ашгийг хамгийн их утга нь 44% -иас хэтрэхгүй байна. Ойрын ирээдүйд асуулт - энэ нь үнэ цэнийг нэмэгдүүлэх. материалын шинж чанарыг өөрчлөх, түлш - энэ нь гаруй хүн төрөлхтний хамгийн сайн оюун ухаан ажилладаг нь асуудал юм.