Was ist Effizienz. Maximaler Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen (Theorem von Carnot)

Die vom Motor geleistete Arbeit ist gleich:

Dieser Vorgang wurde erstmals 1824 von dem französischen Ingenieur und Wissenschaftler NL S. Carnot in dem Buch "Reflexionen über die treibende Kraft des Feuers und über Maschinen, die diese Kraft entwickeln können" betrachtet.

Das Ziel von Carnots Forschung war es, die Gründe für die Unvollkommenheit der damaligen Wärmekraftmaschinen (sie hatten einen Wirkungsgrad von ≤ 5%) aufzuklären und nach Wegen zu ihrer Verbesserung zu suchen.

Der Carnot-Zyklus ist der effizienteste, der möglich ist. Seine Effizienz ist maximal.

Die Abbildung zeigt die thermodynamischen Prozesse des Kreislaufs. Bei der isothermen Expansion (1-2) bei einer Temperatur T 1 , die Arbeit wird verrichtet, indem die innere Energie des Erhitzers verändert wird, d. h. indem dem Gas die Wärmemenge zugeführt wird Q:

EIN 12 = Q 1 ,

Die Gaskühlung vor der Kompression (3-4) erfolgt während der adiabatischen Expansion (2-3). Veränderung der inneren Energie U 23 im adiabatischen Prozess ( Q = 0) wird vollständig in mechanische Arbeit umgewandelt:

EIN 23 = -ΔU 23 ,

Die Gastemperatur infolge der adiabatischen Expansion (2-3) sinkt auf die Temperatur des Kühlschranks T 2 < T 1 ... Im Prozess (3-4) wird das Gas isotherm verdichtet und die Wärmemenge an den Kühlschrank übertragen Q2:

A34 = Q2,

Der Kreislauf endet mit dem adiabatischen Kompressionsprozess (4-1), bei dem das Gas auf eine Temperatur T 1.

Der maximale Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen, die mit idealem Gas betrieben werden, nach dem Carnot-Zyklus:

.

Die Essenz der Formel drückt sich in der bewährten MIT... Carnots Theorem, dass die Effizienz jeder Wärmekraftmaschine kann nicht übersteigen Zykluseffizienz Carnot durchgeführt bei der gleichen Temperatur der Heizung und des Kühlschranks.

Koeffizient nützliche Aktion(Effizienz) ist eine Kenngröße für die Leistung eines Systems in Bezug auf die Energieumwandlung oder -übertragung, die durch das Verhältnis der eingesetzten Nutzenergie zur vom System aufgenommenen Gesamtenergie bestimmt wird.

Effizienz- die Menge ist dimensionslos, sie wird normalerweise in Prozent ausgedrückt:

Die Leistungszahl (Wirkungsgrad) einer Wärmekraftmaschine wird durch die Formel bestimmt: mit A = Q1Q2. Thermischen Wirkungsgrad Motor ist immer kleiner als 1.

Carnot-Zyklus ist ein reversibler zirkulärer Gasprozess, der aus zwei aufeinanderfolgenden isothermen und zwei adiabatischen Prozessen besteht, die mit einem Arbeitsmedium durchgeführt werden.

Der Kreiskreislauf mit zwei Isothermen und zwei Adiabaten entspricht dem maximalen Wirkungsgrad.

Der französische Ingenieur Sadi Carnot leitete 1824 eine Formel für den maximalen Wirkungsgrad einer idealen Wärmekraftmaschine ab, bei der das Arbeitsmedium ein ideales Gas ist, dessen Kreislauf aus zwei Isothermen und zwei Adiabaten bestand, also dem Carnot-Kreislauf. Der Carnot-Zyklus ist ein echter Arbeitszyklus einer Wärmekraftmaschine, der aufgrund der dem Arbeitsmedium zugeführten Wärme in einem isothermen Prozess Arbeit verrichtet.

Die Formel für den Wirkungsgrad des Carnot-Zyklus, also den maximalen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, hat die Form: , wobei T1 die absolute Temperatur der Heizung, T2 die absolute Temperatur des Kühlschranks ist.

Wärmekraftmaschinen- das sind Strukturen, in denen thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird.

Wärmekraftmaschinen sind sowohl im Design als auch im Zweck vielfältig. Dazu gehören Dampfmaschinen, Dampfturbinen, Motoren Verbrennungs, Düsentriebwerke.

Trotz der Vielfalt gibt es jedoch Gemeinsamkeiten im Funktionsprinzip verschiedener Wärmekraftmaschinen. Die Hauptkomponenten jeder Wärmekraftmaschine sind:

• Heizung;
• Arbeitsorgan;
• Kühlschrank.

Die Heizung gibt Wärmeenergie ab, während sie das Arbeitsfluid erwärmt, das sich in der Arbeitskammer des Motors befindet. Das Arbeitsmedium kann Dampf oder Gas sein.

Nachdem die Wärmemenge aufgenommen wurde, dehnt sich das Gas aus, weil sein Druck ist größer als der äußere Druck und bewegt den Kolben, wodurch positive Arbeit entsteht. Gleichzeitig sinkt sein Druck und sein Volumen nimmt zu.

Wenn Sie ein Gas komprimieren, das die gleichen Zustände durchläuft, aber in umgekehrte Richtung, dann werden wir das gleiche in absoluten Werten tun, aber negative Arbeit. Als Ergebnis wird die gesamte Arbeit pro Zyklus null sein.

Damit die Arbeit der Wärmekraftmaschine von Null verschieden ist, muss die Arbeit der Gaskompression geringer sein als die Arbeit der Expansion.

Damit die Kompressionsarbeit geringer wird als die Expansionsarbeit, ist es notwendig, dass der Kompressionsvorgang bei einer niedrigeren Temperatur stattfindet, dazu muss das Arbeitsmedium gekühlt werden, daher wird ein Kühlschrank in die Auslegung der Wärme einbezogen Motor. Das Arbeitsmedium gibt bei Kontakt mit ihm die Wärmemenge an den Kühlschrank ab.

Moderne Realitäten schlagen vor weit verbreitete Ausbeutung Wärmekraftmaschinen. Zahlreiche Versuche, sie durch Elektromotoren zu ersetzen, sind bisher gescheitert. Probleme im Zusammenhang mit der Akkumulation von Elektrizität in autonome Systeme, sind mit großem Aufwand zu lösen.

Die Probleme der Technologie der Herstellung von elektrischen Energiespeichern unter Berücksichtigung ihres langfristigen Einsatzes sind nach wie vor drängend. Geschwindigkeitseigenschaften Elektrofahrzeuge sind weit entfernt von Autos mit Verbrennungsmotor.

Erste Schritte zum Erstellen Hybridmotoren kann deutlich reduzieren schädliche Emissionen in Megastädten, um Umweltprobleme zu lösen.

Ein bisschen Geschichte

Die Möglichkeit, Dampfenergie in Bewegungsenergie umzuwandeln, war schon in der Antike bekannt. 130 v. Chr.: Der Philosoph Heron von Alexandria präsentiert dem Publikum ein Dampfspielzeug - Eolipil. Die mit Dampf gefüllte Kugel kam unter der Wirkung der von ihr ausgehenden Strahlen in Rotation. Dieser Prototyp des modernen Dampfturbine fand damals keine Anwendung.

Viele Jahre und Jahrhunderte galt die Entwicklung des Philosophen nur als lustiges Spielzeug. 1629 schuf der Italiener D. Branchi eine aktive Turbine. Der Dampf setzte eine mit Schaufeln bestückte Scheibe in Bewegung.

Von diesem Moment an begann eine rasante Entwicklung. Dampfmaschinen.

Wärmemaschine

Die Umwandlung von Brennstoff in Bewegungsenergie von Maschinenteilen und Mechanismen wird in Wärmekraftmaschinen verwendet.

Die Hauptteile der Maschinen: eine Heizung (ein System zur Energiegewinnung von außen), eine Arbeitsflüssigkeit (führt eine nützliche Aktion aus), ein Kühlschrank.

Die Heizung ist so konstruiert, dass das Arbeitsmedium eine ausreichende Zufuhr von interner Energie ansammelt, um eine Leistung zu erbringen nützliche Arbeit... Der Kühlschrank entfernt überschüssige Energie.

Das Hauptmerkmal des Wirkungsgrades wird der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen genannt. Dieser Wert zeigt an, welcher Teil der für das Heizen aufgewendeten Energie für nützliche Arbeit aufgewendet wird. Je höher der Wirkungsgrad, desto rentabler der Betrieb der Maschine, jedoch darf dieser Wert 100 % nicht überschreiten.

Berechnung des Wirkungsgrades

Lassen Sie die Heizung von außen Energie in Höhe von Q 1 aufnehmen. Arbeitsorgan verrichtete Arbeit A, während die dem Kühlschrank zugeführte Energie Q 2 war.

Basierend auf der Definition berechnen wir den Wert der Effizienz:

= A / Q 1. Berücksichtigen wir, dass A = Q 1 - Q 2.

Daher lässt der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine, deren Formel die Form η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1 hat, folgende Schlussfolgerungen zu:

• Der Wirkungsgrad darf 1 (oder 100 %) nicht überschreiten;
• um diesen Wert zu maximieren, ist entweder eine Erhöhung der vom Heizgerät empfangenen Energie oder eine Verringerung der dem Kühlschrank zugeführten Energie erforderlich;
• die Erhöhung der Energie des Heizgeräts wird durch eine Änderung der Qualität des Brennstoffs erreicht;
• Reduzieren Sie die Energie, die dem Kühlschrank zugeführt wird, können Sie erreichen Design-Merkmale Motoren.

Ideale Wärmekraftmaschine

Ist es möglich, einen solchen Motor zu bauen, dessen Wirkungsgrad maximal wäre (idealerweise gleich 100%)? Der französische theoretische Physiker und talentierte Ingenieur Sadi Carnot versuchte, eine Antwort auf diese Frage zu finden. 1824 wurden seine theoretischen Berechnungen über die in Gasen ablaufenden Prozesse veröffentlicht.

Die Hauptidee dahinter ideales Auto, ist es möglich, reversible Prozesse mit ideales Gas... Wir beginnen mit der isothermen Expansion des Gases bei einer Temperatur T 1. Die hierfür benötigte Wärmemenge beträgt Q 1. Nach der Entspannung des Gases ohne Wärmeaustausch wird das Gas nach Erreichen der Temperatur T 2 isotherm verdichtet und überträgt die Energie Q 2 auf die Kältemaschine. Die Rückführung des Gases in den Ursprungszustand erfolgt adiabatisch.

Der Wirkungsgrad einer idealen Carnot-Wärmekraftmaschine ist, wenn er genau berechnet wird, gleich dem Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen den Heiz- und Kühlgeräten zur Temperatur, die das Heizgerät hat. Es sieht so aus: η = (T 1 - T 2) / T 1.

Der mögliche Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, deren Formel die Form hat: η = 1 - T 2 / T 1, hängt nur von den Werten der Temperaturen von Heizung und Kühler ab und kann nicht mehr als 100% betragen.

Darüber hinaus ermöglicht dieses Verhältnis den Nachweis, dass der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen nur dann gleich Eins sein kann, wenn der Kühlschrank Temperaturen erreicht. Wie Sie wissen, ist dieser Wert unerreichbar.

Die theoretischen Berechnungen von Karnot ermöglichen es, den maximalen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine beliebiger Bauart zu bestimmen.

Der von Carnot bewiesene Satz klingt wie folgt. Eine beliebige Wärmekraftmaschine kann unter keinen Umständen einen höheren Wirkungsgrad aufweisen als eine ähnliche. Wirkungsgradwerte ideale Wärmekraftmaschine.

Beispiel für Problemlösung

Beispiel 1. Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer idealen Wärmekraftmaschine, wenn die Temperatur der Heizung 800°C und die Temperatur des Kühlschranks 500°C niedriger ist?

T 1 = 800 о = 1073 K, ∆T = 500 о = 500 К, η -?

Per Definition: η = (T 1 - T 2) / T 1.

Wir erhalten nicht die Temperatur des Kühlschranks, sondern ∆T = (T 1 - T 2), also:

= T / T 1 = 500 K / 1073 K = 0,46.

Antwort: Wirkungsgrad = 46%.

Beispiel 2. Bestimmen Sie den Wirkungsgrad einer idealen Wärmekraftmaschine, wenn durch das zugekaufte Kilojoule Heizenergie eine Nutzarbeit von 650 J geleistet wird Welche Temperatur hat die Wärmekraftmaschine, wenn die Temperatur des Kühlers 400 K beträgt?

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

Bei diesem Problem handelt es sich um eine thermische Anlage, deren Wirkungsgrad nach der Formel berechnet werden kann:

Zur Bestimmung der Heizungstemperatur verwenden wir die Formel für den Wirkungsgrad einer idealen Wärmekraftmaschine:

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

Nachdem wir mathematische Transformationen durchgeführt haben, erhalten wir:

T 1 = T 2 / (1 – ).

T 1 = T 2 / (1-A / Q 1).

Rechnen wir:

= 650 J / 1000 J = 0,65.

T 1 = 400 K / (1-650 J / 1000 J) = 1142,8 K.

Antwort: η = 65 %, T 1 = 1142,8 K.

Reale Bedingungen

Die ideale Wärmekraftmaschine ist auf ideale Prozesse ausgelegt. Arbeit wird nur in isothermen Prozessen verrichtet, ihr Wert wird als die durch den Graphen des Carnot-Zyklus begrenzte Fläche definiert.

Tatsächlich ist es unmöglich, Bedingungen für den Prozess der Zustandsänderung des Gases ohne begleitende Temperaturänderungen zu schaffen. Es gibt keine Materialien, die einen Wärmeaustausch mit umgebenden Objekten ausschließen würden. Es wird unmöglich, den adiabatischen Prozess durchzuführen. Beim Wärmeaustausch muss sich zwangsläufig die Gastemperatur ändern.

Die Effizienz von Wärmemaschinen, die in reale Bedingungen, unterscheiden sich deutlich vom Wirkungsgrad ideale Motoren... Beachten Sie, dass der Ablauf der Prozesse in echte Motoren erfolgt so schnell, dass die Variation der inneren Wärmeenergie des Arbeitsstoffes bei der Volumenänderung nicht durch den Zufluss der Wärmemenge vom Heizgerät und Rücklauf zum Kühlschrank ausgeglichen werden kann.

Andere Wärmekraftmaschinen

Echte Motoren arbeiten in verschiedenen Zyklen:

• Otto-Zyklus: Der Prozess bei konstantem Volumen ändert sich adiabatisch, wodurch ein geschlossener Kreislauf entsteht;
• Dieselkreislauf: Isobar, Adiabat, Isochore, Adiabat;
• der bei konstantem Druck ablaufende Prozess wird durch einen adiabatischen abgelöst und schließt den Kreislauf.

Schaffen Sie Gleichgewichtsprozesse in realen Motoren (um sie dem Ideal näher zu bringen) unter Bedingungen Moderne Technologie scheint nicht möglich. Der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen ist selbst unter Berücksichtigung derselben viel geringer Temperaturregime wie in einer idealen thermischen Installation.

Aber Sie sollten die Rolle der Berechnungsformel für die Effizienz nicht schmälern, da sie zum Ausgangspunkt für die Arbeit an der Effizienzsteigerung realer Motoren wird.

Möglichkeiten, die Effizienz zu ändern

Beim Vergleich von idealen und echten Wärmekraftmaschinen ist anzumerken, dass die Temperatur des Kühlschranks der letzteren nicht sein kann. Normalerweise wird die Atmosphäre als Kühlschrank betrachtet. Es ist möglich, die Temperatur der Atmosphäre nur in ungefähren Berechnungen zu akzeptieren. Erfahrungsgemäß entspricht die Temperatur des Kühlmittels der Temperatur der Abgase bei Motoren, wie dies bei Verbrennungsmotoren (kurz ICE) der Fall ist.

ICE ist die am weitesten verbreitete Wärmekraftmaschine in unserer Welt. Der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine hängt dabei von der Temperatur ab, die der Verbrennungskraftstoff erzeugt. Ein wesentlicher Unterschied zwischen Verbrennungsmotor und Dampfmaschine ist die Verschmelzung der Funktionen des Erhitzers und des Arbeitsmediums des Gerätes in Luft-Kraftstoff-Gemisch... Beim Verbrennen erzeugt das Gemisch Druck auf die beweglichen Teile des Motors.

Es wird eine Temperaturerhöhung der Arbeitsgase erreicht, wodurch sich die Eigenschaften des Brennstoffs deutlich verändern. Leider ist dies auf unbestimmte Zeit nicht möglich. Jedes Material, aus dem die Brennkammer des Motors besteht, hat seinen eigenen Schmelzpunkt. Die Hitzebeständigkeit solcher Materialien ist das Hauptmerkmal des Motors sowie die Fähigkeit, den Wirkungsgrad erheblich zu beeinflussen.

Wirkungsgradwerte von Motoren

Wenn wir die Temperatur des Arbeitsdampfes an dessen Eintritt 800 K und die Abgastemperatur 300 K berücksichtigen, dann beträgt der Wirkungsgrad dieser Maschine 62 %. In Wirklichkeit überschreitet dieser Wert jedoch nicht 40%. Eine solche Abnahme tritt aufgrund von Wärmeverlusten beim Aufheizen des Turbinengehäuses auf.

Der höchste Wert der Verbrennung mit innerer Verbrennung überschreitet nicht 44%. Diesen Wert zu erhöhen, ist eine Frage der nahen Zukunft. Die Veränderung der Eigenschaften von Materialien und Kraftstoffen ist ein Problem, an dem die besten Köpfe der Menschheit arbeiten.

Mit diesem oder jenem Mechanismus leisten wir Arbeiten, die immer über das hinausgehen, was zur Erreichung des gesetzten Ziels erforderlich ist. Dementsprechend unterscheiden sie zwischen Voll- oder aufgewendete Arbeit A s und nützliche Arbeit A p... Wenn zum Beispiel unser Ziel darin besteht, eine Last der Masse m auf eine Höhe h zu heben, dann ist die Nutzarbeit eine solche, die nur durch die Überwindung der auf die Last wirkenden Schwerkraft entsteht. Bei gleichmäßigem Heben der Last, wenn die von uns aufgebrachte Kraft gleich der Schwerkraft der Last ist, ergibt sich diese Arbeit wie folgt:

A p = F t h = mgh. (24.1)

Wenn wir einen Block oder einen anderen Mechanismus zum Heben einer Last verwenden, müssen wir neben der Schwerkraft der Last auch die Schwerkraft der Teile des Mechanismus sowie die im Mechanismus wirkende Reibungskraft überwinden. Zum Beispiel müssen wir mit einem beweglichen Block machen Zusätzliche Arbeit indem man den Block selbst mit einem Seil anhebt und die Reibungskraft in der Achse des Blocks überwindet. Außerdem verlieren wir immer, wenn wir an Kraft zunehmen (mehr dazu weiter unten), was sich auch auf die Arbeit auswirkt. All dies führt dazu, dass die von uns aufgewendete Arbeit nützlicher ist:

A s> A p

Nützliche Arbeit ist immer nur ein Bruchteil volle arbeit dass eine Person unter Verwendung eines Mechanismus begeht.

Die physikalische Größe, die angibt, welcher Anteil der Nutzarbeit an der gesamten aufgewendeten Arbeit besteht, heißt Effizienz Mechanismus.

Kurzbezeichnung des Wirkungsgradfaktors - Effizienz.

Um die Effizienz eines Mechanismus zu ermitteln, ist es notwendig, die nützliche Arbeit durch die bei der Verwendung dieses Mechanismus aufgewendete Arbeit zu teilen.

Effizienz wird oft in Prozent ausgedrückt und mit dem griechischen Buchstaben η (sprich „dieses“) bezeichnet:

= * 100 % (24,2)

Da der Zähler A p in dieser Formel immer kleiner als der Nenner A z ist, ist der Wirkungsgrad immer kleiner als 1 (bzw. 100 %).

Bei der Konstruktion von Mechanismen streben sie danach, ihre Effizienz zu steigern. Dazu wird die Reibung in den Achsen der Mechanismen und deren Masse reduziert. In Fällen, in denen die Reibung vernachlässigbar ist und die verwendeten Mechanismen eine im Vergleich zur Masse der angehobenen Last vernachlässigbare Masse haben, liegt der Wirkungsgrad nur geringfügig unter 1. In diesem Fall kann die aufgewendete Arbeit als ungefähr gleich angesehen werden zur nützlichen Arbeit:

A s ≈ A p (24.3)

Das sollte man sich merken Gewinn bei der Arbeit mit einfacher Mechanismus du kannst es nicht bekommen.

Da jede der Arbeiten in Gleichheit (24.3) als das Produkt der entsprechenden Kraft und der zurückgelegten Strecke ausgedrückt werden kann, kann diese Gleichheit wie folgt umgeschrieben werden:

F 1 s 1 ≈ F 2 s 2 (24.4)

Daraus folgt, dass

Wenn wir mit Hilfe eines geltenden Mechanismus gewinnen, verlieren wir auf dem Weg genauso oft und umgekehrt.

Dieses Gesetz heißt Die "goldene Regel" der Mechanik... Sein Autor ist der antike griechische Wissenschaftler Heron von Alexandria, der im 1. Jahrhundert lebte. n. NS.

Die "goldene Regel" der Mechanik ist ein ungefähres Gesetz, da sie die Arbeit zur Überwindung der Reibung und Schwerkraft der verwendeten Geräteteile nicht berücksichtigt. Nichtsdestotrotz kann es bei der Analyse der Funktionsweise eines einfachen Mechanismus sehr nützlich sein.

So können wir beispielsweise dank dieser Regel sofort sagen, dass der in Abbildung 47 gezeigte Arbeiter mit einem zweifachen Kraftzuwachs zum Heben der Last um 10 cm das gegenüberliegende Ende des Hebels um 20 cm senken muss. Dasselbe gilt für den in Abbildung 58 gezeigten Fall. Wenn die Hand der Person, die das Seil hält, um 20 cm nach unten sinkt, beweglicher Block, steigt nur 10 cm.

1. Warum ist die Arbeit, die für die Verwendung von Mechanismen aufgewendet wird, immer nützlichere Arbeit? 2. Wie nennt man den Wirkungsgrad des Mechanismus? 3. Kann die Effizienz des Mechanismus gleich 1 (oder 100%) sein? Wieso den? 4. Wie steigern Sie die Effizienz? 5. Was ist „ goldene Regel"Mechanik? Wer ist sein Autor? 6. Geben Sie Beispiele für die Manifestation der "goldenen Regel" der Mechanik bei der Verwendung verschiedener einfacher Mechanismen.

Die Leistungszahl (Wirkungsgrad) der Kesselanlage ist definiert als das Verhältnis der zur Dampferzeugung eingesetzten Nutzwärme (oder heißes Wasser), an die verfügbare Wärme (der Kesseleinheit zugeführte Wärme). In der Praxis wird nicht die gesamte vom Kessel gewählte Nutzwärme an die Verbraucher abgegeben. Ein Teil der Wärme wird für den Eigenbedarf ausgegeben. Abhängig davon zeichnet sich der Wirkungsgrad des Gerätes durch die dem Verbraucher zugeführte Wärme aus (Nettowirkungsgrad).

Die Differenz zwischen erzeugter und abgeführter Wärme ist der Verbrauch für den Nebenbedarf des Kesselhauses. Für den Eigenbedarf wird nicht nur Wärme verbraucht, sondern auch elektrische Energie (z. B. zum Antrieb eines Rauchabzugs, Ventilators, Förderpumpen, Brennstoffversorgung und Staubaufbereitung etc.), daher umfasst der Eigenbedarf den Verbrauch von alle Arten von Energie, die für die Erzeugung von Dampf oder Heißwasser verwendet werden.

Der Bruttowirkungsgrad einer Kesselanlage charakterisiert den Grad seiner technischen Perfektion, der Nettowirkungsgrad seine wirtschaftliche Effizienz.

Bruttowirkungsgrad der Kesseleinheit ŋ br,%, kann durch die direkte Bilanzgleichung bestimmt werden

ŋ br = 100 (Q Boden / Q p p)

oder nach der inversen Bilanzgleichung

ŋ br = 100- (q y.g + q ch.n + q m.n + q n.d + q f.sh),

wo Q-Boden Nutzwärme zur Erzeugung von Dampf (oder Heißwasser); Q p p- von der Kesseleinheit verfügbare Wärme; q y.g + q c.n + q m.n + q n.d + q f.sh- relative Wärmeverluste nach Wärmeverbrauchselementen.

Der Nettowirkungsgrad nach der inversen Bilanzgleichung wird als Differenz ermittelt

ŋ netto = ŋ br -q s.n,

wo q s.n- relativer Energieverbrauch für den Eigenbedarf,%.

Der Wirkungsgrad nach der direkten Bilanzgleichung wird hauptsächlich bei der Erstellung von Berichten für einen separaten Zeitraum (Dekade, Monat) und der Wirkungsgrad nach der inversen Bilanzgleichung bei der Prüfung von Kesselanlagen verwendet. Wirkungsgradbestimmung die inverse Bilanz ist viel genauer, da die Fehler bei der Messung der Wärmeverluste geringer sind als bei der Ermittlung des Brennstoffverbrauchs, insbesondere bei der Verbrennung von Festbrennstoffen.

Um den Wirkungsgrad von Kesseleinheiten zu erhöhen, reicht es daher nicht aus, die Wärmeverluste zu reduzieren; Auch der Verbrauch von Wärme und elektrischer Energie für den Eigenbedarf muss auf jede erdenkliche Weise reduziert werden. Daher sollte der Vergleich des Wirkungsgrades des Betriebs verschiedener Kesseleinheiten letztendlich nach ihrem Nettowirkungsgrad erfolgen.

Im Allgemeinen variiert der Wirkungsgrad der Kesseleinheit je nach Last. Um diese Abhängigkeit aufzubauen, müssen Sie nacheinander alle Verluste der Kesseleinheit von 100% abziehen Sq Schweiß = q y.g + q c.n + q m.n + q n.o die von der Belastung abhängen.

Wie aus Abbildung 1.14 ersichtlich ist, beträgt der Wirkungsgrad der Kesselanlage bei einer bestimmten Last höchster Wert d.h. der Kesselbetrieb bei dieser Last ist am wirtschaftlichsten.

Abbildung 1.14 - Abhängigkeit des Kesselwirkungsgrads von seiner Last: q u.g, q c.n, q m.n., q n.o.,S q Schweiß- Wärmeverluste mit Abgasen, durch chemische unvollständige Verbrennung, durch mechanische unvollständige Verbrennung, durch externe Kühlung und Totalverluste