ძრავის მიერ შესრულებული სამუშაოა:
პირველად ამ პროცესს განიხილავდა ფრანგი ინჟინერი და მეცნიერი ნ. ს. კარნოტი 1824 წელს წიგნში "ასახვა ხანძრის მამოძრავებელ ძალაზე და აპარატებზე, რომლებიც შეძლებენ ამ ძალის განვითარებას".
კარნოტის კვლევის მიზანი იყო გაერკვია იმდროინდელი სითბური ძრავების არასრულყოფილების მიზეზები (მათ ჰქონდათ ეფექტურობა 5% ≤) და იპოვოთ მათი გაუმჯობესების გზები.
კარნოტის ციკლი არის ყველაზე ეფექტური ყველა შესაძლო. მისი ეფექტურობა მაქსიმალურია.
ფიგურაში ნაჩვენებია ციკლის თერმოდინამიკური პროცესები. იზოთერმული გაფართოების პროცესში (1-2) ტემპერატურაზე ტ 1 , სამუშაო ხორციელდება გამათბობელის შიდა ენერგიის შეცვლით, ანუ გაზით სითბოს მიწოდებით ქ:
ა 12 = ქ 1 ,
შეკუმშვის წინ გაზის გაცივება (3-4) ხდება ადიაბეტური გაფართოების დროს (2-3). შინაგანი ენერგიის ცვლილება ΔU 23 ადიაბეტურ პროცესში ( Q \u003d 0) მთლიანად გადაკეთებულია მექანიკურ მუშაობაში:
ა 23 \u003d -ΔU 23 ,
ადიაბეტური გაფართოების შედეგად გაზის ტემპერატურა (2-3) მცირდება მაცივრის ტემპერატურამდე ტ 2 < ტ 1 . პროცესში (3-4), გაზი იზოთერმული შეკუმშვით ხდება, სითბოს ოდენობა მაცივარში გადადის Q 2:
A 34 \u003d Q 2,
ციკლი მთავრდება ადიაბეტური შეკუმშვის პროცესით (4-1), რომელშიც გაზი თბება ტემპერატურამდე ტ 1.
სითბოს ძრავების ეფექტურობის მაქსიმალური მნიშვნელობა, რომელიც მუშაობს იდეალურ გაზზე, კარნოტის ციკლის მიხედვით:
.
ფორმულის არსი დადასტურებულია თან. კარნოს თეორემა, რომ ნებისმიერი სითბოს ძრავის ეფექტურობა არ შეიძლება აღემატებოდეს კარნოტის ციკლის ეფექტურობას, რომელიც შესრულებულია გამათბობლისა და მაცივრის იმავე ტემპერატურაზე.
შესრულების კოეფიციენტი (COP) - ეს სისტემის ეფექტურობის მახასიათებელია ენერგიის გადაქცევასთან ან გადაცემასთან მიმართებით, რაც განისაზღვრება სასარგებლო ენერგიის თანაფარდობით, სისტემის მიერ მიღებული ენერგიის მთლიან ენერგიასთან.
ეფექტურობა - ღირებულება არის განზომილებიანი, ჩვეულებრივ, პროცენტულად გამოხატული: 
სითბოს ძრავის ეფექტურობა (ეფექტურობა) განისაზღვრება ფორმულით:, სადაც A \u003d Q1Q2. სითბოს ძრავის ეფექტურობა ყოველთვის 1-ზე ნაკლებია.
კარნოტის ციკლი - ეს არის შექცევადი წრიული გაზის პროცესი, რომელიც შედგება ორი მდგომი იზოთერმული და ორი ადიაბატური პროცესისაგან, რომლებიც ხორციელდება სამუშაო სითხით. 
წრიული ციკლი, რომელიც მოიცავს ორი იზოთერმს და ორ ადიაბატს, შეესაბამება მაქსიმალურ ეფექტურობას.
1824 წელს ფრანგმა ინჟინერმა სადი კარნოტმა ჩამოაყალიბა იდეალური სითბოს ძრავის მაქსიმალური ეფექტურობის ფორმულა, სადაც სამუშაო სითხე იდეალური გაზია, რომლის ციკლი შედგებოდა ორი იზოთერმიდან და ორი ადიაბატისაგან, ანუ კარნოტის ციკლისგან. კარნოტის ციკლი არის სითბოს ძრავის ნამდვილი მოვალეობის ციკლი, რომელიც ასრულებს მუშაობას იზოტორულ პროცესში სამუშაო სითხეში მიწოდებული სითბოს გამო.
კარნოტის ციკლის ეფექტურობის ფორმულა, ანუ სითბოს ძრავის მაქსიმალური ეფექტურობაა: 
სადაც T1 არის გამათბობლის აბსოლუტური ტემპერატურა, T2 არის მაცივრის აბსოლუტური ტემპერატურა.
სითბოს ძრავები - ეს არის კონსტრუქციები, რომელშიც თერმული ენერგია გარდაიქმნება მექანიკურ ენერგიად.
თერმული ძრავები მრავალფეროვანია როგორც დიზაინით, ასევე დანიშნულებით. ესენია ორთქლის ძრავები, ორთქლის ტურბინები, შიდა წვის ძრავები, თვითმფრინავის ძრავები.
თუმცა, მრავალფეროვნების მიუხედავად, პრინციპში, სხვადასხვა სითბოს ძრავების მოქმედებებს საერთო მახასიათებლები აქვთ. თითოეული სითბოს ძრავის ძირითადი კომპონენტები:
- გამათბობელი;
- სამუშაო სითხე;
- მაცივარი.
გამათბობელი წარმოქმნის თერმულ ენერგიას, სამუშაო სითხეში გაცხელებისას, რომელიც მდებარეობს ძრავის სამუშაო პალატაში. სამუშაო სითხე შეიძლება იყოს ორთქლი ან გაზი.
მიღებული სითბოს მიღების შემდეგ, გაზი აფართოებს, რადგან მისი წნევა უფრო მეტია, ვიდრე გარე წნევა და ახდენს პისტონს მოძრაობას, აკეთებს დადებით სამუშაოს. ამავე დროს, მისი წნევა ეცემა, ხოლო მოცულობა იზრდება.
თუ ჩვენ გავაფორმებთ გაზს, იგივე სახელმწიფოების გავლით, მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით, ჩვენ იგივე გავაკეთებთ აბსოლუტურ მნიშვნელობას, მაგრამ უარყოფით მუშაობას. შედეგად, ყველა ციკლი ყველა სამუშაო იქნება ნული.
იმისათვის, რომ სითბოს ძრავის მოქმედება განსხვავდებოდეს ნულისგან, გაზის შეკუმშვის მუშაობა უნდა იყოს ნაკლები, ვიდრე გაფართოების სამუშაო.
იმისათვის, რომ შეკუმშვის სამუშაოები უფრო ნაკლებ იყოს, ვიდრე გაფართოების სამუშაო, აუცილებელია, რომ შეკუმშვის პროცესი ჩატარდეს დაბალ ტემპერატურაზე, ამისათვის საჭიროა სამუშაო სითხის გაცივება, ამიტომ მაცივარი შედის სითბოს ძრავის დიზაინში. კონტაქტის დროს, სამუშაო სითხე მაცივარს გადასცემს სითბოს რაოდენობას.
თანამედროვე რეალობა გულისხმობს სითბოს ძრავების ფართო გამოყენებას. მრავალი მცდელობა მათი შეცვლა ელექტრომობილით ჯერჯერობით ვერ განხორციელდა. ავტონომიურ სისტემებში ელექტროენერგიის დაგროვებასთან დაკავშირებული პრობლემები დიდი სირთულეებით წყდება.
კვლავ აქტუალურია ელექტრული ბატარეების წარმოების ტექნოლოგიის პრობლემები, მათი გრძელვადიანი გამოყენების გათვალისწინებით. ელექტრული სატრანსპორტო საშუალებების სიჩქარის მახასიათებლები შორს არის შიდა წვის ძრავების მქონე მანქანებისგან.
ჰიბრიდული ძრავების შექმნის პირველ ნაბიჯებს მნიშვნელოვნად შეუძლია შეამციროს მავნე გამონაბოლქვები მეგაგირებში, გარემოსდაცვითი პრობლემების გადაჭრა.
ცოტა ისტორია
ორთქლის ენერგია მოძრაობის ენერგიად გარდაქმნის შესაძლებლობა ცნობილი იყო ანტიკურ ხანაში. ძვ.წ. 130: ალექსანდრიის ფილოსოფოსმა ჰერონმა დამსწრე საზოგადოებას წარუდგინა ორთქლის სათამაშო - ეოლიპილი. ორთქლით სავსე სფერო როტაციაში შევიდა, რაც მისგან წარმოქმნილი თვითმფრინავების გავლენის ქვეშ მოექცა. თანამედროვე ორთქლის ტურბინების ამ პროტოტიპმა იმ პერიოდში არ მოიპოვა განაცხადი.
მრავალი წლის და საუკუნეების განმავლობაში ფილოსოფოსის განვითარება განიხილებოდა მხოლოდ სახალისო სათამაშო. 1629 წელს იტალიელმა დ.ბანკამ შექმნა აქტიური ტურბინა. ორთქლი მოძრაობს დისკზე, რომელიც აღჭურვილია პირებით.
ამ მომენტიდან დაიწყო ორთქლის ძრავების სწრაფი განვითარება.
თერმული მანქანა
საწვავის კონვერტირება მანქანებისა და მექანიზმების ნაწილების გადაადგილების ენერგიად გამოიყენება თერმული აპარატებში.
აპარატების ძირითადი ნაწილები: გამათბობელი (გარედან ენერგიის გამომუშავების სისტემა), სამუშაო სითხე (ასრულებს სასარგებლო მოქმედებას), მაცივარი.
გამათბობელი შექმნილია ისე, რომ სამუშაო სითხე დაგროვდა შიდა ენერგიის საკმარისი მიწოდებით სასარგებლო სამუშაოს შესასრულებლად. მაცივარი ხსნის ზედმეტ ენერგიას.
ეფექტურობის მთავარი მახასიათებელი ეწოდება თერმული აპარატების ეფექტურობას. ეს ღირებულება გვიჩვენებს, თუ რა ენერგია იხარჯება გათბობისთვის დახარჯული სასარგებლო სამუშაოზე. რაც უფრო მაღალია ეფექტურობა, მით უფრო მომგებიანი იქნება მანქანა, მაგრამ ეს მნიშვნელობა არ შეიძლება აღემატებოდეს 100% -ს.
ეფექტურობის გაანგარიშება
მოდით გამათბობელმა შეიძინოს ენერგია გარედან ტოლი Q 1-ით. სამუშაო სითხეში ასრულებდა მუშაობას A, ხოლო მაცივარში გადაცემული ენერგია იყო Q 2.
განმარტებადან გამომდინარე, ჩვენ ვიანგარიშებთ ეფექტურობის მნიშვნელობას:
η \u003d A / Q 1. ჩვენ გავითვალისწინებთ, რომ A \u003d Q 1 - Q 2.
აქედან გამომდინარე, სითბოს ძრავის ეფექტურობა, რომლის ფორმულა არის ფორმის η \u003d (Q 1 - Q 2) / Q 1 \u003d 1 - Q 2 / Q 1, საშუალებას გვაძლევს გამოვიტანოთ შემდეგი დასკვნები:
- ეფექტურობა არ შეიძლება აღემატებოდეს 1 (ან 100%);
- ამ მნიშვნელობის მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით, თქვენ ან უნდა გაზარდოთ გამათბობლიდან მიღებული ენერგია, ან შეამციროთ მაცივარში მოცემული ენერგია;
- გამათბობელი ენერგიის ზრდა მიიღწევა საწვავის ხარისხის შეცვლით;
- მაცივარზე გადაცემული ენერგიის შემცირება საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ ძრავების დიზაინის მახასიათებლებს.
შესანიშნავი სითბოს ძრავა
შესაძლებელია თუ არა შეიქმნას ასეთი ძრავა, რომლის ეფექტურობა იქნებოდა მაქსიმალური (იდეალურად - ტოლი 100%)? ფრანგი თეორიული ფიზიკოსი და ნიჭიერი ინჟინერი სადი კარნოტი ცდილობდა ამ კითხვაზე პასუხის პოვნა. 1824 წელს გამოქვეყნდა მისი თეორიული გამოთვლები გაზებში მომხდარი პროცესების შესახებ.
იდეალურ აპარატში ჩასმული მთავარი იდეა შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც იდეალური გაზით შექცევადი პროცესების ჩატარება. ჩვენ ვიწყებთ გაზის გაფართოებას იზოთერმული გზით T 1 ტემპერატურაზე. ამისათვის საჭირო სითბოს რაოდენობაა Q 1. მას შემდეგ, რაც გაზი აფართოებს სითბოს გაცვლის გარეშე, მიაღწევს ტემპერატურას T 2, გაზი იზოთერმული შეკუმშულია, ენერგიას Q 2 გადასცემს მაცივარში. გაზის საწყის მდგომარეობაში დაბრუნება ადიაბეტურია.
იდეალური Carnot სითბოს ძრავის ეფექტურობა ზუსტი გაანგარიშებისას უდრის გათბობასა და გაგრილების მოწყობილობებს შორის ტემპერატურის განსხვავების თანაფარდობას ტემპერატურასთან, რომელსაც აქვს გამათბობელი. ასე გამოიყურება: η \u003d (T 1 - T 2) / T 1.
სითბოს ძრავის შესაძლო ეფექტურობა, რომლის ფორმულაა: η \u003d 1 - T 2 / T 1, დამოკიდებულია მხოლოდ გამათბობლის და გამაგრილებლის ტემპერატურაზე და არ შეიძლება იყოს 100% -ზე მეტი.
უფრო მეტიც, ეს თანაფარდობა საშუალებას გვაძლევს დავამტკიცოთ, რომ გათბობის ძრავების ეფექტურობა შეიძლება ერთს ტოლი იყოს მხოლოდ მაშინ, როდესაც მაცივარი ტემპერატურას მიაღწევს. მოგეხსენებათ, ეს მნიშვნელობა მიუწვდომელია.
კარნოტის თეორიული გამოთვლები საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ ნებისმიერი დიზაინის სითბური ძრავის მაქსიმალური ეფექტურობა.
დადასტურებული კარნოტის თეორემა შემდეგია: თვითნებური სითბოს ძრავა არავითარ შემთხვევაში არ შეიძლება ჰქონდეს შესრულების კოეფიციენტი უფრო მეტი, ვიდრე იდეალური სითბოს ძრავის იგივე ეფექტურობის ღირებულება.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითი
მაგალითი 1 რა არის იდეალური სითბოს ძრავის ეფექტურობა, თუ გამათბობელის ტემპერატურა 800 ° C და მაცივრის ტემპერატურა 500 ° C- ით დაბალია?
T 1 \u003d 800 о С \u003d 1073 К, ΔT \u003d 500 о С \u003d 500 К, η -?
განმარტებით: η \u003d (T 1 - T 2) / T 1.
ჩვენ არ გვეძლევა მაცივრის ტემპერატურა, მაგრამ ∆T \u003d (T 1 - T 2), აქედან გამომდინარე:
η \u003d ΔT / T 1 \u003d 500 K / 1073 K \u003d 0.46.
პასუხი: ეფექტურობა \u003d 46%.
მაგალითი 2 იდეალური სითბოს ძრავის ეფექტურობის დადგენა, თუ 650 J სასარგებლო თვისება მიიღწევა გამათბობელის ერთი კილოჯუელიდან მიღებული ენერგიის გამო. როგორია სითბოს ძრავის გამათბობელის ტემპერატურა, თუ გამაგრილებლის ტემპერატურა 400 K– ს შეადგენს?
Q 1 \u003d 1 kJ \u003d 1000 J, A \u003d 650 J, T 2 \u003d 400 K, η - ?, T 1 \u003d?
ამ პრობლემაში ჩვენ ვსაუბრობთ თერმული ინსტალაციაზე, რომლის ეფექტურობა შეიძლება გამოვთვალოთ ფორმულით:
გამათბობლის ტემპერატურის დასადგენად, ჩვენ ვიყენებთ იდეალური სითბოს ძრავის ეფექტურობის ფორმულას:
η \u003d (T 1 - T 2) / T 1 \u003d 1 - T 2 / T 1.
მათემატიკური გარდაქმნების დასრულების შემდეგ ვიღებთ:
T 1 \u003d T 2 / (1- η).
T 1 \u003d T 2 / (1- A / Q 1).
ჩვენ გამოვთვალეთ:
η \u003d 650 J / 1000 J \u003d 0.65.
T 1 \u003d 400 K / (1 - 650 J / 1000 J) \u003d 1142.8 კ.
პასუხი: η \u003d 65%, T 1 \u003d 1142.8 კ.
რეალური პირობები
იდეალური სითბური ძრავა, რომელიც შექმნილია იდეალური პროცესების გათვალისწინებით. მუშაობა ხორციელდება მხოლოდ იზოთერმული პროცესებით, მისი ღირებულება განისაზღვრება, როგორც ტერიტორია, რომელიც შეზღუდულია კარნოტის ციკლის გრაფიკით.
სინამდვილეში, შეუძლებელია პირობების შექმნა გაზების მდგომარეობის შეცვლის პროცესისათვის, თანმხლები ტემპერატურის ცვლილების გარეშე. არ არსებობს მასალები, რომლებიც ხელს უშლის სითბოს გაცვლას გარემომცველ ობიექტებთან. ადიაბეტური პროცესი შეუძლებელი ხდება. სითბოს გადაცემის შემთხვევაში, გაზის ტემპერატურა აუცილებლად უნდა შეიცვალოს.
რეალურ პირობებში შექმნილი სითბოს ძრავების ეფექტურობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება იდეალური ძრავების ეფექტურობისაგან. გაითვალისწინეთ, რომ რეალურ ძრავებში პროცესები იმდენად სწრაფია, რომ სამუშაო ნივთიერების შიდა თერმული ენერგიის ცვალებადობა მისი მოცულობის შეცვლის პროცესში ვერ ანაზღაურდება გამათბობელიდან სითბოს შემოდინებით და მაცივრით დაბრუნებით.
სხვა სითბოს ძრავები
უძრავი ძრავები სხვადასხვა ციკლზე მუშაობს:
- ოტო ციკლი: უცვლელი მოცულობით პროცესი ცვლის ადიაბეტურს, ქმნის დახურულ ციკლს;
- დიზელის ციკლი: იზობარი, ადიაბატი, isochore, ადიაბატი;
- მუდმივი წნევის დროს მიმდინარე პროცესი ჩანაცვლებულია ადიაბატურით, ხურავს ციკლს.
შეუძლებელია თანამედროვე ტექნოლოგიებში წონასწორობის პროცესების შექმნა რეალურ ძრავებში (მათ იდეალთან მიახლოება). თერმული აპარატების ეფექტურობა გაცილებით დაბალია, თუნდაც იგივე ტემპერატურის პირობების გათვალისწინებით, როგორც იდეალურ თერმული ინსტალაციაში.
მაგრამ არ შეამციროთ გათვლილი ეფექტურობის ფორმულის როლი, რადგან ის ხდება მინიშნება წერტილი რეალური ძრავების ეფექტურობის ზრდის პროცესში.
ეფექტურობის შეცვლის გზები
იდეალური და რეალური სითბოს ძრავების შედარებისას, აღსანიშნავია, რომ ამ უკანასკნელის მაცივრის ტემპერატურა არ შეიძლება იყოს. როგორც წესი, ატმოსფერო ითვლება მაცივარი. ატმოსფეროს ტემპერატურის ათვისება შესაძლებელია მხოლოდ სავარაუდო გათვლებით. გამოცდილებამ აჩვენა, რომ გამაგრილებლის ტემპერატურა ტოლია გაზების ძრავებში გამოსაბოლქვი აირების ტემპერატურაზე, როგორც ეს ხდება შიდა წვის ძრავებში (შემოკლებით როგორც ICE).
ICE არის ყველაზე გავრცელებული სითბოს ძრავა ჩვენს სამყაროში. სითბოს ძრავის ეფექტურობა ამ შემთხვევაში დამოკიდებულია დაწვის საწვავის მიერ შექმნილ ტემპერატურაზე. ICE და ორთქლის ძრავებს შორის მნიშვნელოვანი განსხვავებაა გამათბობლისა და მოწყობილობის სამუშაო სითხის ფუნქციების შერწყმა საჰაერო-საწვავის ნარევში. წვის შედეგად, ნარევი ქმნის წნევას ძრავის მოძრავი ნაწილებზე.
მიიღწევა სამუშაო გაზების ტემპერატურა, რაც მნიშვნელოვნად იცვლება საწვავის თვისებებს. სამწუხაროდ, შეუძლებელია ამის გაკეთება შეუზღუდავად. ნებისმიერი მასალა, რომლისგანაც ძრავის წვის პალატა მზადდება, აქვს თავისი დნობის წერტილი. ასეთი მასალების სითბოს წინააღმდეგობა ძრავის მთავარი მახასიათებელია, ისევე როგორც ეფექტურობა მნიშვნელოვნად გავლენის მოხდენის უნარზე.
ძრავის ეფექტურობის ღირებულებები
თუ გავითვალისწინებთ სამუშაო ორთქლის ტემპერატურას, რომლის შესასვლელია 800 K, ხოლო გამოსაბოლქვი გაზი 300 K, მაშინ ამ აპარატის ეფექტურობა არის 62%. სინამდვილეში, ეს ღირებულება არ აღემატება 40% -ს. ეს შემცირება ხდება ტურბინის საცხოვრებლის გათბობის დროს სითბოს დაკარგვის გამო.
შიდა წვის ყველაზე მაღალი ღირებულება არ აღემატება 44% -ს. ამ ღირებულების ამაღლება უახლოესი მომავლის საკითხია. მასალების, საწვავის თვისებების შეცვლა არის პრობლემა, რომელზეც კაცობრიობის საუკეთესო გონება მუშაობს.
ამა თუ იმ მექანიზმის გამოყენებით, ჩვენ ვასრულებთ სამუშაოს, რომელიც ყოველთვის აღემატება მიზნის მისაღწევად საჭირო. ამის შესაბამისად განასხვავებენ სრულ ან გატარებული სამუშაო A და სასარგებლო სამუშაოები გვ. თუ, მაგალითად, ჩვენი მიზანია მასის დატვირთვის დატვირთვა m სიმაღლეზე, მაშინ სასარგებლო სამუშაო არის ის, რაც გამოწვეულია მხოლოდ დატვირთვაზე მოქმედ სიმძიმის ძალის გადალახვით. დატვირთვის ერთგვაროვანი დატვირთვისას, როდესაც ჩვენს მიერ გამოყენებული ძალა ტოლია დატვირთვის სიმძიმის ძალაზე, ამ ნაწარმოების ნახვა შეგიძლიათ შემდეგნაირად:
A p \u003d F t h \u003d მგჰ
. (24.1)თუ ჩვენ ვიყენებთ ბლოკს ან სხვა მექანიზმს დატვირთვის ასამაღლებლად, მაშინ, გარდა დატვირთვის სიმძიმისა, ჩვენ ასევე უნდა გადავლახოთ მექანიზმის ნაწილების სიმძიმე, ისევე როგორც მექანიზმში მოქმედ ხახუნის ძალა. მაგალითად, მოძრავი ბლოკის გამოყენებით, ჩვენ იძულებული გავხდით გავაკეთოთ დამატებითი სამუშაოები თავად ბლოკის საკაბელო აპარატზე აწევაზე და ბლოკის ღერძზე ხახუნის გადალახვაზე. გარდა ამისა, გამარჯვების სიძლიერით, ჩვენ ყოველთვის ვკარგავთ გზას (უფრო მეტად ამაზე ქვემოთ), რაც ასევე გავლენას ახდენს მუშაობაზე. ყოველივე ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ ჩვენი საქმიანობა უფრო სასარგებლოა:
ა\u003e ა გვ
სასარგებლო სამუშაო ყოველთვის წარმოადგენს მთლიანი სამუშაოს მხოლოდ იმ ნაწილს, რომელსაც ადამიანი ასრულებს მექანიზმის გამოყენებით.
ეწოდება ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც გვიჩვენებს სასარგებლო სამუშაოს პროპორციას დახარჯული ყველა სამუშაოდან შესრულების კოეფიციენტი მექანიზმი.
შესრულების კოეფიციენტის შემოკლებული აღნიშვნა არის ეფექტურობა.
მექანიზმის ეფექტურობის დასადგენად, აუცილებელია სასარგებლო ნაწილის დაყოფა მასში, რაც ამ მექანიზმის გამოყენებისას დაიხარჯა.
ეფექტურობა ხშირად გამოხატულია პროცენტულად და ბერძნული ასოთითაა მითითებული (წაიკითხეთ "ეს"):
η \u003d * 100% (24.2)
ვინაიდან ამ ფორმულაში მრიცხველი A გვ ყოველთვის ნაკლებია მნიშვნელი A– სგან, ეფექტურობა ყოველთვის ნაკლებია 1 (ან 100%).
მექანიზმების შემუშავებისას ისინი ცდილობენ გაზარდოს მათი ეფექტურობა. ამისათვის შეამცირეთ ხახუნება მექანიზმების ღერძებში და მათი მასა. იმ შემთხვევებში, როდესაც ხახუნის უგულებელყოფა ხდება და გამოყენებულ მექანიზმებს აქვთ მასა, რომელიც უმნიშვნელოა ამოღებული დატვირთვის მასასთან შედარებით, ეფექტურობა მხოლოდ ოდნავ ნაკლებია ვიდრე 1. ამ შემთხვევაში, დახარჯული ნამუშევარი შეიძლება ჩაითვალოს სასარგებლო ტოლფასი დაახლოებით:
A s ≈ A p (24.3)
უნდა ახსოვდეს ის სამუშაოს მოგება მარტივი მექანიზმის გამოყენებით შეუძლებელია.
მას შემდეგ, რაც თითოეული ნამუშევარი თანაბრად (24.3) შეიძლება გამოიხატოს, როგორც შესაბამისი ძალის პროდუქტი და გატარებული მანძილი, ეს თანასწორობა შეიძლება გადაწერილი იყოს შემდეგნაირად:
F 1 s 1 ≈ F 2 s 2 (24.4)
აქედან გამომდინარეობს,
მოქმედი მექანიზმის დახმარებით გამარჯვება ვიღებთ, რამდენჯერმე ვკარგავთ გზას და პირიქით.
ამ კანონს ჰქვია მექანიკის ოქროს წესი. მისი ავტორი არის ძველი ბერძენი მეცნიერი ალექსანდრიის ჰერონი, რომელიც ცხოვრობდა I საუკუნეში. ნ ე.
მექანიკის "ოქროს წესი" სავარაუდო კანონია, რადგან იგი არ ითვალისწინებს გამოყენებული მოწყობილობების ნაწილების ხახუნის და სიმძიმის დასაძლევად მუშაობას. მიუხედავად ამისა, ეს შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს ნებისმიერი მარტივი მექანიზმის მოქმედების ანალიზში.
ასე რომ, მაგალითად, ამ წესის წყალობით, ჩვენ შეგვიძლია დაუყოვნებლივ ვთქვათ, რომ 47-ე სურათზე გამოსახული მუშაკი, რომელსაც ძალა აქვს ორჯერადი მომატებათ, მოუწევს ბერკეტის საპირისპირო ბოლოს 20 სმ-ით დაქვეითება, რომ მოხდეს დატვირთვა 10 სმ-ით. ფიგურა 58. როდესაც თოკზე მოთავსებული პირის ხელი 20 სმ ეშვება, მოძრავი ბლოკზე დამაგრებული დატვირთვა გაიზრდება მხოლოდ 10 სმ.
1. რატომ არის დახარჯული სამუშაო მექანიზმების გამოყენებით ყოველთვის უფრო სასარგებლო სამუშაო? 2. რა ეწოდება მექანიზმის ეფექტურობას? 3. შეიძლება თუ არა მექანიზმის ეფექტურობა ტოლი იყოს 1 (ან 100%)? რატომ? 4. როგორ ზრდის მათ ეფექტურობას? 5. რა არის მექანიკის ”ოქროს წესი”? ვინ არის მისი ავტორი? 6. მიეცით მაგალითები მექანიკის "ოქროს წესის" მანიფესტაციის დროს, სხვადასხვა მარტივი მექანიზმების გამოყენებისას.
ქვაბის განყოფილების მუშაობის კოეფიციენტი (COP) განისაზღვრება, როგორც წმინდა სითბოს თანაფარდობა, რომელიც გამოყენებული იქნა ორთქლის (ან ცხელი წყლით) გამოსაყენებლად არსებულ სითბოზე (ქვაბის განყოფილებაში მიწოდებული სითბო). პრაქტიკაში, ქვაბის მიერ არჩეული ყველა სასარგებლო სითბო იგზავნება მომხმარებლებამდე. სითბოს ნაწილი საკუთარი საჭიროებისთვის არის დახარჯული. აქედან გამომდინარე, განყოფილების ეფექტურობა გამოირჩევა მომხმარებლისთვის გამოთავისუფლებული სითბოთი (წმინდა ეფექტურობა).
წარმოქმნილ და გამოთავისუფლებულ სითბოს შორის სხვაობა არის ქვაბის ქარხნის საკუთარი საჭიროებების ხარჯები. საკუთარი საჭიროებისთვის საჭიროა არა მხოლოდ სითბოს მოხმარება, არამედ ელექტრო ენერგია (მაგალითად, კვამლის გამონაბოლქვი, ფანი, საკვების ტუმბოები, საწვავის მომარაგება და მტვრის მოსამზადებელი მექანიზმები და ა.შ.), ასე რომ, საკუთარი საჭიროებების ხარჯზე შედის ყველა ტიპის ენერგიის მოხმარება. ორთქლის ან ცხელი წყლის წარმოება.
ქვაბის განყოფილების უხეში ეფექტურობა ახასიათებს მისი ტექნიკური სრულყოფის ხარისხს, ხოლო წმინდა ეფექტურობა ახასიათებს კომერციულ ეფექტურობას.
ქვაბის განყოფილების უხეში ეფექტურობა ბრ,%, შეიძლება განისაზღვროს პირდაპირი ბალანსის განტოლებით
br \u003d 100 (Q სართული / Q r p)
ან საპირისპირო ბალანსის განტოლების საშუალებით
ŋ br \u003d 100- (q у.г + q х.н + q м.н + q н.о + q ф.ш),
სად Q სართული სითბო, რომელიც გამოიყენება ორთქლის (ან ცხელი წყლის) წარმოებისთვის; Q გვ - ქვაბის განყოფილების მიერ მოწოდებული სითბო; q q.y + q q.s. + q m.s. + q n.a + q f.s. - სითბოს მოხმარების ფარდობა სითბოს მოხმარების თვალსაზრისით.
საპირისპირო ბალანსის განტოლების შესაბამისად, სუფთა ეფექტურობა განისაზღვრება, როგორც სხვაობა
ŋ net \u003d ŋ br -q s.n.,
სად q ს - ენერგიის შედარებით მოხმარება საკუთარი საჭიროებისთვის,%.
პირდაპირი ბალანსის განტოლების მიხედვით ეფექტურობა ძირითადად გამოიყენება კონკრეტული პერიოდის (დეკადა, თვის) საანგარიშო პერიოდში, ხოლო ინვერსიული ბალანსის განტოლების შესაბამისად ეფექტურობა გამოიყენება ქვაბის განყოფილებების გამოსაყენებლად. საპირისპირო ბალანსიდან ეფექტურობის დადგენა ბევრად უფრო ზუსტია, რადგან სითბოს დაკარგვის გაზომვის შეცდომები ნაკლებია ვიდრე საწვავის მოხმარების განსაზღვრისას, განსაკუთრებით მყარი საწვავის დაწვისას.
ამრიგად, ქვაბის ერთეულების ეფექტურობის გასაზრდელად, საკმარისი არ არის, რომ შევეცადოთ სითბოს დანაკარგების შემცირება; ასევე აუცილებელია სითბოს და ელექტროენერგიის ხარჯების სრულყოფილად შემცირება საკუთარი საჭიროებისთვის. აქედან გამომდინარე, საბოლოო ჯამში უნდა განხორციელდეს სხვადასხვა საქვაბე განყოფილების ეკონომიკური ფუნქციონირების შედარება მათი სუფთა ეფექტურობის შესაბამისად.
ზოგადად, ქვაბის განყოფილების ეფექტურობა მერყეობს მისი დატვირთვის შესაბამისად. ამ დამოკიდებულების შესაქმნელად აუცილებელია ქვაბის განყოფილების ყველა დანაკარგის თანმიმდევრულად ჩამოყვანა სq ოფლი \u003d q у.г + q х.н + q м.н + q н.оეს დამოკიდებულია დატვირთვაზე.
როგორც ნახაზიდან 1.14 ჩანს, ქვაბის ერთეულის ეფექტურობა გარკვეულ დატვირთვაზე აქვს მაქსიმალური მნიშვნელობა, ანუ, ამ დატვირთვაში ქვაბის მოქმედება ყველაზე ეკონომიურია.
სურათი 1.14 - ქვაბის ეფექტურობის დამოკიდებულება მისი დატვირთვისგან: q q, q q, q m.n., q n.a.,S q ოფლი- სითბოს დანაკარგები სითხის გაზებით, წვის ქიმიური სისრულისგან, წვის მექანიკური სისრულისგან, გარე გაცივებისგან და მთლიანი დანაკარგებისგან.