Farë është efikasiteti. Cili është efikasiteti i motorit elektrik? Si të rritet efikasiteti i motorit elektrik

Systemdo sistem ose pajisje ka një koeficient specifik të performancës (COP). Ky tregues karakterizon efektivitetin e punës së tyre në kthimin ose shndërrimin e çdo lloji të energjisë. Për sa i përket vlerës së tij, efikasiteti është një sasi e pafalshme e përfaqësuar si një vlerë numerike në rangun nga 0 në 1, ose si përqindje. Kjo karakteristikë vlen plotësisht për të gjitha llojet e motorëve elektrikë.

Karakteristikat e efikasitetit në motorët elektrikë

Motorët elektrikë i përkasin kategorisë së pajisjeve që shndërrojnë energjinë elektrike në energji mekanike. Efikasiteti për këto pajisje përcakton efektivitetin e tyre në kryerjen e funksionit kryesor.

Si të gjeni efikasitetin e motorit? Formula për efikasitetin e motorit elektrik duket si kjo: ƞ \u003d P2 / P1.  Në këtë formulë, P1 është energjia elektrike e furnizuar, dhe P2 është fuqia mekanike neto e krijuar nga motori. Vlera e energjisë elektrike (P) përcaktohet nga formula P \u003d UI, dhe mekanike - P \u003d A / t, si raport i punës me kohën e njësisë.

Efikasiteti duhet të merret parasysh kur zgjidhni një motor elektrik. Me rëndësi të madhe janë humbjet e efikasitetit të lidhura me rrymat reaktive, fuqinë e zvogëluar, ngrohjen e motorit dhe faktorë të tjerë negativë.

Shndërrimi i energjisë elektrike në energji mekanike shoqërohet me një humbje graduale të energjisë. Humbja e efikasitetit shoqërohet më shpesh me lëshimin e nxehtësisë kur motori elektrik nxehet gjatë funksionimit. Shkaqet e humbjeve mund të jenë magnetike, elektrike dhe mekanike, të cilat lindin nën veprimin e fërkimit. Prandaj, si shembull, situata është më e përshtatshme kur energjia elektrike u konsumua në sasi prej 1000 rubla, dhe punë e dobishme u bë në vetëm 700-800 rubla. Kështu, efikasiteti në këtë rast do të jetë 70-80%, dhe i gjithë ndryshimi shndërrohet në energji termike, e cila nxehet motorin.

Për të ftohur motorët elektrikë, përdoren tifozët që drejtojnë ajrin përmes boshllëqeve speciale. Në përputhje me standardet e përcaktuara, motorët e klasës A mund të nxehen deri në 85-90 0 С, klasa B - deri në 110 0 С. Nëse temperatura e motorit tejkalon normat e përcaktuara, kjo tregon së shpejti.

Në varësi të ngarkesës, efikasiteti i motorit elektrik mund të ndryshojë vlerën e tij:

• Për bosht - 0;
• Me ngarkesë 25% - 0.83;
• Me ngarkesë 50% - 0,87;
• Me ngarkesë 75% - 0,88;
• Me ngarkesë të plotë 100%, efikasiteti është 0.87.

Një nga arsyet për zvogëlimin e efikasitetit të motorit elektrik mund të jetë asimetria e rrymave kur shfaqet një tension i ndryshëm në secilën nga tre fazat. Për shembull, nëse në fazën e 1 ka 410 V, në 2 - 402 V, në 3 - 288 V, atëherë vlera mesatare e tensionit do të jetë (410 + 402 + 388) / 3 \u003d 400 V. Asimetria e tensionit do të ketë vlera: 410 - 388 \u003d 22 volt. Kështu, humbja e efikasitetit për këtë arsye do të arrijë në 22/400 x 100 \u003d 5%.

Rënia e efikasitetit dhe humbjet e përgjithshme në motor elektrik

Ka shumë faktorë negativë nën ndikimin e të cilëve formohet numri i humbjeve totale në motorët elektrikë. Ekzistojnë teknika speciale për t'i përcaktuar ato paraprakisht. Për shembull, mund të përcaktoni praninë e një hendeku përmes të cilit energjia furnizohet pjesërisht nga rrjeti në stator, dhe pastaj në rotor.

Humbjet e energjisë që ndodhin në vetë starter përbëhen nga disa komponentë. Para së gjithash, këto janë humbje që lidhen me dhe përmbysje të pjesshme të magnetizimit të bërthamës së statorit. Elementet e çelikut kanë një efekt të papërfillshëm dhe praktikisht nuk merren parasysh. Kjo është për shkak të shpejtësisë së rrotullimit të statorit, i cili në mënyrë të konsiderueshme tejkalon shpejtësinë e fluksit magnetik. Në këtë rast, rotori duhet të rrotullohet në përputhje të rreptë me karakteristikat teknike të deklaruara.

Vlera e fuqisë mekanike të boshtit të rotorit është më e ulët se fuqia elektromagnetike. Dallimi është numri i humbjeve që ndodhin në dredha-dredha. Humbjet mekanike përfshijnë fërkimin në kushineta dhe furça, si dhe efektin e një pengese ajri në pjesët rrotulluese.

Motorët asinkronë karakterizohen nga prania e humbjeve shtesë për shkak të pranisë së dhëmbëve në stator dhe rotor. Përveç kësaj, në disa pjesë të motorit, pamja e vorbullës rrjedh. Të gjithë këta faktorë së bashku ulin efikasitetin me rreth 0.5% të fuqisë së vlerësuarave të njësisë.

Kur llogaritni humbjet e mundshme, përdoret gjithashtu formula e efikasitetit të motorit, e cila lejon llogaritjen e uljes së këtij parametri. Para së gjithash, merren parasysh humbjet totale të energjisë, të cilat lidhen drejtpërdrejt me ngarkesën e motorit. Me ngarkesë në rritje, humbjet rriten proporcionalisht dhe koeficienti i efikasitetit zvogëlohet.

Në hartimet e motorëve induksion të gjitha humbjet e mundshme merren parasysh në prani të ngarkesave maksimale. Prandaj, gama e efikasitetit të këtyre pajisjeve është mjaft e gjerë dhe varion nga 80 në 90%. Në motorët me fuqi të lartë, kjo shifër mund të arrijë deri në 90-96%.

Koeficienti i performancës (COP) është një karakteristikë e përdorur gjerësisht për efektivitetin e një sistemi ose pajisje. Në rastin tonë, ky sistem është motori i djegies së brendshme. Duket se çfarë lloj efikasiteti mund të diskutohet në botën e motorëve modernë, a nuk është e barabartë me 100 përqind? Por rezulton se, pasi nuk ka asnjë ideale të zezë apo të bardhë në botën tonë, nuk ka asnjë makinë në të cilën e gjithë energjia e marrë nga karburanti i djegur shndërrohet plotësisht në energji mekanike, dhe kjo e fundit, nga ana tjetër, e shtyn pilotin e makinës në energji të dobishme në vendin e tij.

Cili është efikasiteti i një motori me djegie të brendshme.

Raporti i energjisë së dobishme ndaj totalit (të shpenzuar), i shprehur si përqindje, është efikasiteti i dëshiruar i motorit të djegies së brendshme. Le të kuptojmë se ku humbet energjia.

Cila është energjia e dobishme e shpenzuar?

Pika e parë këtu janë humbjet që ndodhin drejtpërdrejt gjatë djegies së karburantit, sepse të gjithë karburantin në motor nuk digjet kurrë, një pjesë e tij fluturon në tubin e shkarkimit. Kjo pjesë, mesatarisht, është rreth 25%.

Vendi tjetër (më saktë, fenomeni), ku energjia zhduket, është nxehtësia e lëshuar gjatë djegies. Ndoshta disa prej jush ende kujtojnë nga koha e kaluar në stolin e shkollës se energjia është e nevojshme për të prodhuar nxehtësi, dhe në përputhje me rrethanat, nxehtësia e gjeneruar është humbje e energjisë. Vlen të përmendet se nxehtësia gjatë funksionimit të motorit të djegies së brendshme gjenerohet me tepricë, gjë që kërkon futjen e një sistemi serioz ftohjeje.

Për ta përmbledhur, marrim rreth 35-40% të humbjeve të energjisë për shkak të gjenerimit të nxehtësisë.

Epo, grupi i tretë i humbjeve është humbja e mirëmbajtjes së pajisjeve shtesë. Pompë ftohës, gjenerator, ajër i kondicionuar, etj - të gjithë ata gjithashtu konsumojnë energji për punën e tyre. Kjo energji merret nga motori - në sasinë prej rreth 10%.

Për ta përmbledhur, kuptojmë se, në karburantin e djegur, në realitet, një makinë harxhon vetëm një çerek, dhe ndonjëherë edhe një e pesta, e energjisë që prodhon motori i saj në një biznes "të dobishëm". Numrat janë mesatarë, por përdorimi është përgjithësisht i qartë.

Efikasiteti i një motor benzine dhe nafte.

Duhet të theksohet se efikasiteti i një motori me djegie të brendshme është i ndryshëm për motorët me benzinë \u200b\u200bdhe naftë: 20% kundrejt 40% (respektivisht). Ky fakt ndodh sepse, përkundër faktit se humbjet për mirëmbajtjen e mekanikës dhe ngrohja e planetit në motorët me benzinë \u200b\u200bdhe “motorët me naftë” janë të krahasueshme, sasia e karburantit të djegur gjatë djegies së motorëve me naftë është më e lartë.

Duke përmbledhur dhe rikujtuar historinë e paraqitjes së motorit me djegie të brendshme, kur efikasiteti ishte pak më shumë se 5%, mund të themi se inxhinierët kanë ecur shumë përpara, dhe duke pasur parasysh faktin se ata nuk kanë gjasa të arrijnë 100% efikasitet, dhe në fakt një motor ideal, ne mund të argumentojnë se motorët modernë ka të ngjarë të kenë arritur në majën e efikasitetit të tyre të mundshëm, prandaj nuk është për t'u habitur që sot gjithnjë e më shpesh shoferëve u ofrohen makina me motor hibrid dhe makina elektrike, sepse efikasiteti i motorit (automjetet elektrike) për referencën e tyre është rreth 90%.

Video.

Funksionimi i shumë llojeve të makinave karakterizohet nga një tregues i tillë i rëndësishëm si efikasiteti i një motori ngrohje. Do vit, inxhinierët përpiqen të krijojnë pajisje më të përparuara, të cilat, me më pak, do të jepnin rezultatin maksimal nga përdorimi i tij.

Pajisja e motorit të nxehtësisë

Para se të kuptoni se çfarë është e nevojshme të kuptoni se si funksionon ky mekanizëm. Pa njohuri mbi parimet e veprimit të tij, thelbi i këtij treguesi nuk mund të sqarohet. Një motor nxehtësie është një pajisje që funksionon duke përdorur energji të brendshme. Machinedo aparat termik që shndërrohet në një mekanik përdor zgjerimin termik të substancave me temperaturë në rritje. Në motorët me gjendje të ngurtë, jo vetëm që është e mundur një ndryshim në vëllimin e një substance, por edhe një formë e trupit. Veprimi i një motori të tillë i nënshtrohet ligjeve të termodinamikës.

Parimi i funksionimit

Për të kuptuar se si funksionon një motor nxehtësie, është e nevojshme të merren parasysh bazat e hartimit të tij. Që pajisja të funksionojë, duhen dy trupa: të nxehtë (ngrohës) dhe të ftohtë (frigorifer, ftohës). Parimi i funksionimit të motorëve të nxehtësisë (efikasiteti i motorëve të nxehtësisë) varet nga lloji i tyre. Shpesh kondensatori i avullit vepron si frigorifer, dhe ngrohësi është çdo lloj karburanti që digjet në furrë. Efikasiteti i një motori ideal të nxehtësisë gjendet në formulën e mëposhtme:

Efikasiteti \u003d (Tnagrev. - Tkholod.) / Tnagrev. x 100%.

Në këtë rast, efikasiteti i një motori të vërtetë nuk mund të tejkalojë kurrë vlerat e marra sipas kësaj formule. Gjithashtu, ky tregues nuk do të tejkalojë kurrë vlerën e mësipërme. Për të rritur efikasitetin, më shpesh rrisni temperaturën e ngrohësit dhe zvogëloni temperaturën e frigoriferit. Të dy këto procese do të kufizohen nga kushtet aktuale të funksionimit të pajisjeve.

Gjatë funksionimit të motorit të nxehtësisë, kryhet puna, gjatë së cilës gazi fillon të humbasë energji dhe ftohet në një temperaturë të caktuar. Kjo e fundit, si rregull, është disa shkallë më e lartë se atmosfera përreth. Kjo është temperatura e frigoriferit. Një pajisje e tillë e veçantë është menduar për ftohje e ndjekur nga kondensimi i avullit të shkarkimit. Kur ka kondensatorë, temperatura e frigoriferit nganjëherë është më e ulët se temperatura e ambientit.

Në një motor nxehtësie, trupi, kur nxehet dhe zgjerohet, nuk është në gjendje të japë të gjithë energjinë e tij të brendshme për të punuar. Disa nga nxehtësia do të transferohen në frigorifer së bashku me ose avull. Kjo pjesë e nxehtësisë humbet në mënyrë të pashmangshme. Lëngu i punës merr një sasi të caktuar të nxehtësisë Q 1 nga ngrohësi kur djeg karburantin. Për më tepër, ajo ende bën punën A, gjatë së cilës transferon një pjesë të energjisë termike në frigorifer: Q 2

Efikasiteti karakterizon efikasitetin e motorit në fushën e shndërrimit dhe transmetimit të energjisë. Ky tregues shpesh matet si përqindje. Formula e efikasitetit:

η * A / Qx100%, ku harxhohet energjia Q - A, punë e dobishme.

Bazuar në ligjin e ruajtjes së energjisë, mund të konkludojmë se efikasiteti gjithmonë do të jetë më pak se uniteti. Me fjalë të tjera, kurrë nuk do të ketë punë më të dobishme sesa energjia e shpenzuar në të.

Efikasiteti i motorit është raporti i punës së dobishme me energjinë e raportuar nga ngrohësi. Mund të përfaqësohet si një formulë e tillë:

η \u003d (Q 1 -Q 2) / Q 1, ku Q1 është nxehtësia e marrë nga ngrohësi, dhe Q2 i jepet frigoriferit.

Funksionimi i motorit të nxehtësisë

Puna e kryer nga motori i nxehtësisë llogaritet me formulën e mëposhtme:

A \u003d | Q H | - | Q X |, ku A është puna, Q H është sasia e nxehtësisë e marrë nga ngrohësi, Q X është sasia e nxehtësisë që i jepet ftohësit.

| Q H | - | Q X |) / | Q H | \u003d 1 - | Q X | / | Q H |

Equshtë i barabartë me raportin e punës që bën motori me sasinë e nxehtësisë së marrë. Një pjesë e energjisë termike në këtë transferim humbet.

Motori me karot

Efikasiteti maksimal i motorit të nxehtësisë vërehet në pajisjen Carnot. Kjo është për shkak të faktit se në këtë sistem varet vetëm nga temperatura absolute e ngrohësit (T) dhe ftohësit (Tx). Efikasiteti i një motori ngrohje që funksionon përcaktohet nga formula e mëposhtme:

(Tn - Tx) / Tn \u003d - Tx - Tn.

Ligjet e termodinamikës na lejuan të llogarisim efikasitetin maksimal që është i mundur. Për herë të parë, kjo shifër u llogarit nga shkencëtari dhe inxhinieri francez Sadie Carnot. Ai doli me një motor ngrohjeje që punonte në gaz të përsosur. Ajo punon në një cikël prej 2 izotermash dhe 2 adiabats. Parimi i funksionimit të tij është mjaft i thjeshtë: kontakti i ngrohësit është sjellë në anije me gaz, si rezultat i së cilës lëngu i punës zgjerohet izotermalisht. Në të njëjtën kohë, funksionon dhe merr një sasi të caktuar nxehtësie. Pasi anija është izoluar termikisht. Përkundër kësaj, gazi vazhdon të zgjerohet, por tashmë në mënyrë adiabatically (pa shkëmbim të nxehtësisë me mjedisin). Në këtë kohë, temperatura e saj bie në treguesit e frigoriferit. Në këtë pikë, gazi është në kontakt me frigoriferin, si rezultat i të cilit lëshon një sasi të caktuar nxehtësie nën ngjeshjen izometrike. Pastaj anija përsëri izolohet. Në këtë rast, gazi është i kompresuar në mënyrë adiabatically në vëllimin dhe gjendjen e tij origjinale.

lloj

Në ditët e sotme, ekzistojnë shumë lloje të motorëve të nxehtësisë që funksionojnë në parime të ndryshme dhe në karburante të ndryshme. Të gjithë kanë efikasitetin e tyre. Këto përfshijnë si më poshtë:

Një motor me djegie të brendshme (pistoni), i cili është një mekanizëm ku një pjesë e energjisë kimike të karburantit që digjet shndërrohet në energji mekanike. Pajisjet e tilla mund të jenë gaz dhe të lëngshëm. Ka motorë 2- dhe 4-goditje. Ata mund të kenë një cikël të vazhdueshëm të detyrave. Me metodën e përgatitjes së një përzierje të karburantit, motorë të tillë janë karburuar (me formimin e përzierjes së jashtme) dhe naftë (me të brendshme). Sipas llojit të konvertuesit të energjisë, ato ndahen në pistoni, jet, turbinë, të kombinuara. Efikasiteti i makinave të tilla nuk e tejkalon treguesin 0.5.

Motori Stirling është një pajisje në të cilën lëngu i punës është në një hapësirë \u200b\u200btë mbyllur. Shtë një lloj motori me djegie të jashtme. Parimi i veprimit të tij bazohet në ftohjen / ngrohjen periodike të trupit me energji për shkak të ndryshimeve në vëllimin e tij. Ky është një nga motorët më të efektshëm.

Motori i turbinës (rrotullues) me djegie të jashtme. Instalime të tilla gjenden më shpesh në termocentralet.

Turbina (rrotulluese) ICE përdoret në stacionet e energjisë termike në gjendje kulmi. Jo aq e zakonshme sa të tjerët.

Motori turboprop për shkak të vidhos krijon një pjesë të shtytjes. Ai e merr pjesën tjetër për shkak të gazrave të shkarkimit. Dizajni i tij është një motor rrotullues në boshtin e të cilit është montuar një helikë.

Lloje të tjerë të motorëve të nxehtësisë

Raketa, turbojet dhe të cilat marrin tërheqje për shkak të kthimit të gazrave të shkarkimit.

Motorët me gjendje të ngurtë përdorin një trup të ngurtë si lëndë djegëse. Kur punoni, nuk është vëllimi i tij që ndryshon, por forma. Kur funksiononi pajisjet, përdoret një ndryshim jashtëzakonisht i vogël i temperaturës.

Si të rritet efikasiteti

A është e mundur të rritet efikasiteti i një motori të nxehtësisë? Përgjigja duhet të kërkohet në termodinamikën. Ajo studion transformimet e ndërsjella të llojeve të ndryshme të energjisë. Shtë vërtetuar se është e pamundur të shndërrohet e gjithë energjia termike e disponueshme në elektrike, mekanike, etj Në të njëjtën kohë, shndërrimi i tyre në termik ndodh pa ndonjë kufizim. Kjo është e mundur për shkak të faktit se natyra e energjisë termike bazohet në lëvizjen e çrregulluar (kaotike) të grimcave.

Sa më i fortë të nxehet trupi, aq më shpejt do të lëvizin molekulat e tij përbërës. Lëvizja e grimcave do të bëhet edhe më e çrregullt. Së bashku me këtë, të gjithë e dinë që rendi lehtë mund të shndërrohet në kaos, gjë që është shumë e vështirë për tu thjeshtuar.

« Fizikë - Klasa 10 "

Whatfarë është një sistem termodinamik dhe cilat parametra karakterizohen nga gjendja e tij.
  Formuloni ligjet e para dhe të dyta të termodinamikës.

Ishte krijimi i teorisë së motorëve të nxehtësisë që çoi në formulimin e ligjit të dytë të termodinamikës.

Rezervat e energjisë së brendshme në koren e tokës dhe oqeanet mund të konsiderohen pothuajse të pakufizuara. Por për të zgjidhur problemet praktike, ende nuk është e mjaftueshme të keni rezerva energjetike. Shtë gjithashtu e nevojshme që të jeni në gjendje të drejtoni makina në fabrika dhe fabrika, mjete transporti, traktorë dhe makina të tjera përmes energjisë, të rrotulloni rotorët e gjeneratorëve të rrymës elektrike, etj. Njerëzimi ka nevojë për motorë - pajisje që mund të bëjnë punën. Shumica e motorëve në Tokë janë motorët e nxehtësisë.

Motorët e nxehtësisë  - Këto janë pajisje që kthejnë energjinë e brendshme të karburantit në punë mekanike.

Parimi i funksionimit të motorëve të nxehtësisë.

Në mënyrë që motori të kryejë punë, kërkohet një diferencial i presionit në të dy anët e pistonit të motorit ose blades së turbinës. Në të gjithë motorët e nxehtësisë, kjo ndryshim në presion arrihet duke rritur temperaturën lëngu i punës  (gaz) qindra ose mijëra gradë në krahasim me temperaturën e ambientit. Një rritje e tillë e temperaturës ndodh gjatë djegies së karburantit.

Një nga pjesët kryesore të motorit është një anije e mbushur me gaz, me një pistoni të lëvizshëm. Lëngu i punës për të gjithë motorët e nxehtësisë është gaz, i cili kryen punë gjatë zgjerimit. Tregoni temperaturën fillestare të lëngut të punës (gazi) nga T 1. Kjo temperaturë në turbinat me avull ose makineritë fiton avull në kazan me avull. Në motorët me djegie të brendshme dhe turbinat e gazit, një rritje e temperaturës ndodh kur karburanti digjet brenda vetë motorit. Temperatura T 1 quhet temperatura e ngrohësit.

Roli i frigoriferit.

Ndërsa puna ka përfunduar, gazi humbet energjinë dhe në mënyrë të pashmangshme ftohet në një temperaturë të caktuar T 2, e cila zakonisht është pak më e lartë se temperatura e ambientit. Ata e quajnë atë temperatura e frigoriferit. Një frigorifer është një atmosferë ose pajisje speciale për ftohjen dhe kondensimin e avullit të shkarkimit - kapacitoreve. Në rastin e fundit, temperatura e frigoriferit mund të jetë pak më e ulët se temperatura e ambientit.

Kështu, në motor, kur zgjerohet, lëngu i punës nuk mund t'i japë të gjithë energjinë e tij të brendshme për të punuar. Një pjesë e nxehtësisë transferohet në mënyrë të pashmangshme në frigorifer (atmosferë) së bashku me avullin e shkarkimit ose gazrat e shkarkimit të motorëve me djegie të brendshme dhe turbinave me gaz.

Kjo pjesë e energjisë së brendshme të karburantit humbet. Motori i nxehtësisë bën punën për shkak të energjisë së brendshme të lëngut që funksionon. Për më tepër, në këtë proces, nxehtësia transferohet nga trupat më të nxehtë (ngrohës) në ato më të ftohtë (frigorifer). Diagrami skematik i një motori të nxehtësisë është treguar në figurën 13.13.

Lëngu i punës i motorit merr sasinë e nxehtësisë Q 1 nga ngrohësi gjatë djegies së karburantit, kryen punën A "dhe transferon sasinë e nxehtësisë në frigorifer P 2< Q 1 .

Në mënyrë që motori të funksionojë vazhdimisht, është e nevojshme të kthehet lëngu i punës në gjendjen e tij fillestare në të cilën temperatura e lëngut të punës është T 1. Nga kjo rrjedh se funksionimi i motorit ndodh në procese të përsëritura periodikisht të mbyllura, ose, siç thonë ata, në një cikël.

cikël  - Kjo është një seri procesesh, si rezultat i së cilës sistemi kthehet në gjendjen e tij fillestare.

Koeficienti i performancës (COP) i një motori të nxehtësisë.

Pamundësia e shndërrimit të plotë të energjisë së brendshme të gazit në funksionimin e motorëve të nxehtësisë është për shkak të pakthyeshmërisë së proceseve në natyrë. Nëse nxehtësia mund të kthehej spontanisht nga frigoriferi në ngrohës, atëherë energjia e brendshme mund të shndërrohet plotësisht në punë të dobishme me ndihmën e ndonjë motori të nxehtësisë. Ligji i dytë i termodinamikës mund të formulohet si më poshtë:

Ligji i dytë i termodinamikës:
është e pamundur të krijohet një makinë lëvizëse e përhershme e llojit të dytë, e cila do ta shndërronte plotësisht nxehtësinë në punë mekanike.

Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, puna e kryer nga motori është:

A "\u003d Q 1 - | Q 2 |, (13.15)

ku Q 1 është sasia e nxehtësisë e marrë nga ngrohësi, dhe Q2 është sasia e nxehtësisë që i jepet frigoriferit.

Koeficienti i performancës (COP) i një motori të nxehtësisë është raporti i punës A "të kryer nga motori me sasinë e nxehtësisë së marrë nga ngrohësi:

Meqenëse të gjithë motorët transferojnë disa nxehtësi në frigorifer, η< 1.

Vlera maksimale e efikasitetit të motorëve të nxehtësisë.

Ligjet e termodinamikës na lejojnë të llogarisim efikasitetin maksimal të mundshëm të një motori ngrohje që punon me një ngrohës që ka një temperaturë T 1 dhe një frigorifer me një temperaturë prej T 2, si dhe të përcaktojë mënyrat për ta rritur atë.

Për herë të parë, efikasiteti maksimal i mundshëm i një motori të nxehtësisë u llogarit nga inxhinieri dhe shkencëtari francez Sadi Carnot (1796-1832) në veprën e tij "Reflektime mbi forcën lëvizëse të zjarrit dhe në makinat e afta për të zhvilluar këtë forcë" (1824).

Carnot shpiku motorin e përsosur të nxehtësisë me gaz të përsosur si një lëng pune. Motori ideal i ngrohjes Carnot operon në një cikël të përbërë nga dy izotermë dhe dy adiabats, dhe këto procese konsiderohen të kthyeshme (Fig. 13.14). Së pari, anija me gaz futet në kontakt me ngrohësin, gazi zgjerohet në mënyrë izotermale, duke kryer punë pozitive, në një temperaturë prej T 1, ndërsa merr një sasi nxehtësie Q 1.

Pastaj anija është e izoluar termikisht, gazi vazhdon të zgjerohet në mënyrë adiabatically, ndërsa temperatura e tij bie në temperaturën e frigoriferit T 2. Pas kësaj, gazi vihet në kontakt me frigoriferin, me kompresim izotermik, ai i jep frigoriferit sasinë e nxehtësisë Q 2, duke kompresuar në një vëllim prej V 4< V 1 . Затем сосуд снова теплоизолируют, газ сжимается адиабатно до объёма V 1 и возвращается в первоначальное состояние. Для КПД этой машины было получено следующее выражение:

Siç vijon nga formula (13.17), efikasiteti i makinës Carnot është drejtpërdrejt proporcionale me ndryshimin në temperaturat absolute të ngrohësit dhe frigoriferit.

Vlera kryesore e kësaj formule është se tregon një mënyrë për të rritur efikasitetin, për këtë është e nevojshme të rritet temperatura e ngrohësit ose të ulet temperatura e frigoriferit.

Do motor i vërtetë i nxehtësisë që punon me një ngrohës që ka një temperaturë T 1 dhe një frigorifer me një temperaturë prej T 2 nuk mund të ketë një efikasitet që tejkalon efikasitetin e një motori ideal të ngrohjes:   Proceset që përbëjnë ciklin e një motori të nxehtit të vërtetë nuk janë të kthyeshme.

Formula (13.17) jep një kufi teorik për vlerën maksimale të efikasitetit të motorëve të nxehtësisë. Ajo tregon se motori i nxehtësisë është më efikas, aq më i madh është ndryshimi i temperaturës midis ngrohësit dhe frigoriferit.

Vetëm në një temperaturë frigorifer të barabartë me zero absolute, η \u003d 1. Përveç kësaj, u vërtetua se efikasiteti i llogaritur nga formula (13.17) nuk varet nga substanca e punës.

Por temperatura e frigoriferit, e cila zakonisht luan rolin e atmosferës, vështirë se mund të jetë më e ulët se temperatura e ambientit. Mund të rrisni temperaturën e ngrohësit. Sidoqoftë, çdo material (i ngurtë) ka rezistencë të kufizuar të nxehtësisë ose rezistencë ndaj nxehtësisë. Kur nxehet, ajo gradualisht humbet vetitë e saj elastike, dhe në një temperaturë mjaft të lartë ajo shkrihet.

Tani përpjekjet kryesore të inxhinierëve kanë për qëllim rritjen e efikasitetit të motorëve duke zvogëluar fërkimin e pjesëve të tyre, humbjet e karburantit për shkak të djegies së tij jo të plotë, etj.

Për një turbinë me avull, temperaturat fillestare dhe përfundimtare të avullit janë afërsisht këto: T 1 - 800 K dhe T 2 - 300 K. Në këto temperatura, vlera maksimale e efikasitetit është 62% (vini re se efikasiteti zakonisht matet në përqindje). Vlera aktuale e efikasitetit për shkak të llojeve të ndryshme të humbjeve të energjisë është afërsisht 40%. Efikasiteti maksimal - rreth 44% - ka motorë dizel.

Mbrojtja e mjedisit.

Shtë e vështirë të imagjinohet një botë moderne pa motorë ngrohjeje. Ata na sigurojnë një jetë të rehatshme. Motorët termik drejtojnë automjete. Rreth 80% e energjisë elektrike, përkundër pranisë së centraleve bërthamore, prodhohet duke përdorur motorë ngrohje.

Sidoqoftë, funksionimi i motorëve të nxehtësisë shkakton ndotje të pashmangshme të mjedisit. Kjo është një kontradiktë: nga njëra anë, njerëzimit çdo vit i duhet gjithnjë e më shumë energji, pjesa më e madhe e së cilës merret përmes djegies së karburantit, nga ana tjetër, proceset e djegies shoqërohen në mënyrë të pashmangshme nga ndotja e mjedisit.

Kur digjet karburanti, ka një rënie të përmbajtjes së oksigjenit në atmosferë. Përveç kësaj, vetë produktet e djegies formojnë komponime kimike që janë të dëmshme për organizmat e gjallë. Ndotja ndodh jo vetëm në tokë, por edhe në ajër, pasi çdo fluturim i një aeroplan shoqërohet me emetim të papastërtive të dëmshme në atmosferë.

Një nga pasojat e funksionimit të motorëve është formimi i dioksidit të karbonit, i cili thith rrezatimin infra të kuq të sipërfaqes së Tokës, gjë që çon në një rritje të temperaturës së atmosferës. Ky është i ashtuquajturi efekti serrë. Matjet tregojnë se temperatura e atmosferës rritet me 0.05 ° C në vit. Një rritje e tillë e vazhdueshme e temperaturës mund të shkaktojë shkrirjen e akullit, i cili, nga ana tjetër, do të çojë në një ndryshim të nivelit të ujit në oqeanet, d.m.th., në përmbytjen e kontinenteve.

Vëmë re edhe një pikë negative kur përdorim motorë ngrohje. Pra, ndonjëherë uji nga lumenjtë dhe liqenet përdoret për të ftohur motorët. Uji i ngrohur pastaj kthehet. Rritja e temperaturës në trupat ujorë shkel ekuilibrin natyror, ky fenomen quhet ndotje termike.

Për të mbrojtur mjedisin, përdoren gjerësisht filtra të ndryshëm pastrimi që parandalojnë emetimin e substancave të dëmshme në atmosferë, dhe planet e motorit janë duke u përmirësuar. Ekziston një përmirësim i vazhdueshëm i karburantit, i cili jep substanca më pak të dëmshme gjatë djegies, si dhe teknologjinë e tij të djegies. Zhvillimi aktiv i burimeve alternative të energjisë duke përdorur erën, rrezatimin diellor, energjinë bërthamore. Makina elektrike dhe makina të mundësuar nga energjia diellore tashmë po prodhohen.

Ndoshta të gjithë janë pyetur për efikasitetin (Koeficienti) i një motori me djegie të brendshme. Në fund të fundit, sa më i lartë ky tregues, aq më i efektshëm është njësia e energjisë. Lloji elektrik konsiderohet të jetë më efektivi në këtë kohë, efikasiteti i tij mund të arrijë deri në 90 - 95%, por për motorët me djegie të brendshme, qoftë naftë apo benzinë, për ta thënë më butë, është larg nga ideali ...

Për të qenë i sinqertë, opsionet moderne të motorit janë shumë më efikase sesa homologët e tyre, të cilat u lanë në qarkullim 10 vjet më parë, dhe ka shumë arsye për këtë. Mendoni veten përpara opsionit prej 1.6 litra, duke dhënë vetëm 60 - 70 kf Dhe tani kjo vlerë mund të arrijë 130 - 150 kf. Kjo është punë e mundimshme për të rritur efikasitetin në të cilin secili "hap i vogël" jepet nga prova dhe gabimet. Sidoqoftë, le të fillojmë me përkufizimin.

  - kjo është vlera e raportit të dy sasive, fuqia që furnizohet në boshtin e kthesës së motorit në fuqinë e marrë nga pistoni, për shkak të presionit të gazrave që formohen nga ndezja e karburantit.

Me fjalë të thjeshta, kjo është shndërrimi i energjisë termike ose termike që shfaqet gjatë djegies së një përzierjeje të karburantit (ajri dhe benzina) në mekanike. Duhet të theksohet se kjo tashmë ka ndodhur, për shembull, në termocentralet me avull - gjithashtu karburanti i shtyu pistonët e njësive nën ndikimin e temperaturës. Sidoqoftë, instalimet ishin shumë herë më të mëdha, dhe vetë karburanti ishte i ngurtë (zakonisht thëngjilli ose dru zjarri), gjë që e vështirësonte transportin dhe funksionimin, ishte vazhdimisht e nevojshme të “ushqeheshin” lopatë në furre. Motorët me djegie të brendshme janë shumë më kompakte dhe më të lehta sesa ato "me avull", dhe karburanti është shumë më i lehtë për të ruajtur dhe transportuar.

Detajet e humbjes

Nëse vraponi përpara, me siguri mund të thoni se efikasiteti i motorit të benzinës është në intervalin nga 20 në 25%. Dhe ka shumë arsye për këtë. Nëse marrim karburantin e ardhur dhe e rillogarisim atë si përqindje, atëherë marrim "100% energji", e cila transmetohet në motor, dhe pastaj humbjet shkojnë:

1)  Efikasiteti i karburantit . Jo të gjitha karburantet digjen, një pjesë e vogël e tij largohet nga gazrat e shkarkimit, në këtë nivel ne tashmë humbasim deri në 25% të efikasitetit. Sigurisht, tani sistemet e karburantit janë duke u përmirësuar, është shfaqur një injeksion, por madje është larg nga ideali.

2) E dyta është humbja e nxehtësisëdhe . Motori ngroh vetveten dhe shumë elementë të tjerë, siç janë radiatorët, trupi i vet, lëngu që qarkullon në të. Gjithashtu një pjesë e nxehtësisë shkon me tymosjet. Për të gjitha këto, humbje e efikasitetit deri në 35%.

3) E treta është humbja mekanike. . Në të gjitha llojet e pistoneve, shufra lidhës, unaza - të gjitha vendet ku ka fërkim. Kjo përfshin humbje nga ngarkesa e gjeneratorit, për shembull, sa më shumë energji elektrike që gjeneron gjeneratori, aq më shumë ngadalëson rotacionin e boshtit të gungës. Sigurisht, lubrifikantët gjithashtu shkuan përpara, por përsëri plotësisht askush nuk ka arritur ende ta mposhtë fërkimin - humbje tjetër 20%

Kështu, në mbetjet e thata, efikasiteti është rreth 20%! Sigurisht, nga opsionet e benzinës ekzistojnë mundësi tërheqëse për të cilat kjo shifër është rritur në 25%, por nuk ka aq shumë.

Kjo do të thotë, nëse makina juaj konsumon 10 litra karburant për 100 km, atëherë vetëm 2 litra prej tyre do të shkojnë direkt në punë, dhe pjesa tjetër është humbje!

Sigurisht, ju mund të rritni fuqinë, për shembull, për shkak të mërzitjes së kokës, ne shikojmë një video të shkurtër.

Nëse kujtoni formulën, rezulton:

Cili motor ka efikasitetin më të lartë?

Tani dua të flas për opsionet e benzinës dhe naftë, dhe të zbuloj se cila prej tyre është më e efektshmja.

Ta themi thjesht, në gjuhë dhe të mos futemi në xhungël të termave teknike, atëherë - nëse krahasoni dy faktorë efikasiteti - më efikas prej tyre, natyrisht, naftë dhe kjo është arsyeja pse:

1) Një motor benzinë \u200b\u200bkonverton vetëm 25% të energjisë në mekanik, por një motor dizel rreth 40%.

2) Nëse pajisni llojin e dizelit me një turbocharger, atëherë mund të arrini një efikasitet prej 50-53%, dhe kjo është shumë domethënëse.

Pra, pse është kaq efektive? Gjithçka është e thjeshtë - përkundër llojit të ngjashëm të punës (të dyja janë agregate të djegies së brendshme), një motor dizel e kryen punën e tij shumë më me efikasitet. Ka ngjeshje më të madhe, dhe karburanti ndez nga një parim tjetër. Ajo nxehet më pak, që do të thotë kursim në ftohje, ka më pak valvola (kursime të fërkimit), gjithashtu nuk ka mbështjellje të zakonshme të ndezjes dhe prizat e shkëndijave, që do të thotë se kostot shtesë të energjisë nga gjeneratori nuk kërkohen. Ajo funksionon me shpejtësi më të ulët, nuk ka nevojë të rrotullohet me tërbim bosht me gunga - e gjithë kjo e bën versionin dizel një kampion të efikasitetit.

Në lidhje me efikasitetin e karburantit me naftë

Nga një vlerë më e lartë e koeficientit të performancës, vijon edhe efikasiteti i karburantit. Kështu, për shembull, një motor 1.6 litër mund të kalojë vetëm 3 - 5 litra në qytet, ndryshe nga lloji i benzinës, ku konsumi është 7 - 12 litra. Motori me naftë është shumë, vetë motori shpesh është më kompakt dhe më i lehtë, si dhe më miqësor me mjedisin kohët e fundit. Të gjitha këto aspekte pozitive arrihen për shkak të vlerës më të madhe, ekziston një varësi e drejtpërdrejtë e efikasitetit dhe kompresimit, ne shikojmë në një pjatë të vogël.

Megjithatë, përkundër të gjitha të mirat, ai gjithashtu ka shumë disavantazhe.

Ndërsa bëhet e qartë, efikasiteti i motorit të djegies së brendshme është larg idealit, kështu që e ardhmja është unike me opsionet elektrike - gjithçka që mbetet është të gjeni bateri efikase që nuk kanë frikë nga ngricat dhe mbajnë një ngarkesë për një kohë të gjatë.