რას აჩვენებს ეფექტურობის ფაქტორი? ეფექტურობის და საწვავის ეფექტურობის თემა

ენციკლოპედიური YouTube

• 1 / 5

  მათემატიკურად ეფექტურობის განსაზღვრაშეიძლება დაიწეროს როგორც:

  η = A Q , (\displaystyle \eta =(\frac (A)(Q)),)

  სად ა- სასარგებლო სამუშაო (ენერგია) და ქ- დახარჯული ენერგია.

  თუ ეფექტურობა გამოიხატება პროცენტულად, მაშინ ის გამოითვლება ფორმულით:

  η = A Q × 100% (\displaystyle \eta =(\frac (A)(Q))\ჯერ 100\%) ε X = Q X / A (\displaystyle \varepsilon _(\mathrm (X) )=Q_(\mathrm (X))/A),

  სად Q X (\displaystyle Q_(\mathrm (X) ))- ცივი ბოლოდან მიღებული სითბო (მაცივრის მანქანებში, გაგრილების სიმძლავრე); A (\displaystyle A)

  სითბოს ტუმბოებისთვის გამოყენებული ტერმინი არის ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი

  ε Γ = Q Γ / A (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma)=Q_(\Gamma)/A),

  სად Q Γ (\displaystyle Q_(\Gamma))- კონდენსაციის სითბო გადაცემულია გამაგრილებელზე; A (\displaystyle A)- ამ პროცესზე დახარჯული სამუშაო (ან ელექტროენერგია).

  იდეალურ მანქანაში Q Γ = Q X + A (\displaystyle Q_(\Gamma)=Q_(\mathrm (X))+A), აქედან იდეალურ მანქანამდე ε Γ = ε X + 1 (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=\varepsilon _(\mathrm (X) )+1)

  კარნოს საპირისპირო ციკლს აქვს საუკეთესო შესრულების ინდიკატორები სამაცივრო მანქანებისთვის: მას აქვს შესრულების კოეფიციენტი.

  ε = T X T Γ − T X (\displaystyle \varepsilon =(T_(\mathrm (X)) \over (T_(\Gamma)-T_(\mathrm (X)))), რადგან, გარდა გათვალისწინებული ენერგიისა ა(მაგ. ელექტრო), სიცხეში ქასევე არის ენერგია აღებული ცივი წყაროდან.

  როგორც ცნობილია, წლის ამ მომენტშიჯერ არ არის შექმნილი მექანიზმები, რომლებიც მთლიანად გარდაქმნის ერთი ტიპის ენერგიას მეორეში. ექსპლუატაციის დროს ნებისმიერი ადამიანის მიერ შექმნილი მოწყობილობა ენერგიის ნაწილს ხარჯავს ძალების წინააღმდეგობის გაწევაზე ან ფუჭად ხარჯავს მას. გარემო. იგივე ხდება დახურულ ელექტრულ წრეში. როდესაც მუხტი მიედინება გამტარებში, ელექტროენერგიის სრული და სასარგებლო დატვირთვა წინააღმდეგობას უწევს. მათი კოეფიციენტების შესადარებლად, თქვენ მოგიწევთ კოეფიციენტის გამომუშავება სასარგებლო მოქმედება(ეფექტურობა).

  რატომ გჭირდებათ ეფექტურობის გამოთვლა?

  ეფექტურობა ელექტრული წრეარის სასარგებლო სითბოს თანაფარდობა მთლიან სითბოსთან.

  სიცხადისთვის, მოვიყვანოთ მაგალითი. ძრავის ეფექტურობის დადგენით, შესაძლებელია დადგინდეს, ამართლებს თუ არა მისი ძირითადი საოპერაციო ფუნქცია მოხმარებული ელექტროენერგიის ღირებულებას. ანუ, მისი გაანგარიშება მოგცემთ ნათელ სურათს, თუ რამდენად კარგად გარდაქმნის მოწყობილობა მიღებულ ენერგიას.

  Შენიშვნა!როგორც წესი, ეფექტურობას არ აქვს მნიშვნელობა, მაგრამ არის პროცენტი ან რიცხვითი ექვივალენტი 0-დან 1-მდე.

  ეფექტურობა არის ნაპოვნი ზოგადი ფორმულაგამოთვლები ზოგადად ყველა მოწყობილობისთვის. მაგრამ ელექტრულ წრეში მისი შედეგის მისაღებად, ჯერ უნდა იპოვოთ ელექტროენერგიის ძალა.

  დენის პოვნა სრულ წრეში

  ფიზიკიდან ცნობილია, რომ ნებისმიერ დენის გენერატორს აქვს საკუთარი წინააღმდეგობა, რომელსაც ასევე უწოდებენ შიდა ძალას. გარდა ამ მნიშვნელობისა, ელექტროენერგიის წყაროსაც აქვს თავისი ძალა.

  მოდით მივცეთ მნიშვნელობები ჯაჭვის თითოეულ ელემენტს:

  • წინააღმდეგობა – r;
  • დენის სიძლიერე – E;

  

  ასე რომ, დენის სიძლიერის საპოვნელად, რომლის აღნიშვნა იქნება - I, ხოლო ძაბვა რეზისტორზე - U, დასჭირდება დრო - t, მუხტის გავლისას q = lt.

  იმის გამო, რომ ელექტროენერგიის სიმძლავრე მუდმივია, გენერატორის მუშაობა მთლიანად გარდაიქმნება სითბოში, რომელიც გამოიყოფა R და r. ეს თანხა შეიძლება გამოითვალოს ჯოულ-ლენცის კანონის გამოყენებით:

  Q = I2 + I2 rt = I2 (R + r) t.

  შემდეგ ფორმულის მარჯვენა მხარეები ტოლდება:

  EIt = I2 (R + r) t.

  შემცირების განხორციელების შემდეგ, გაანგარიშება მიიღება:

  ფორმულის გადალაგებით, შედეგი არის:

  ეს საბოლოო მნიშვნელობა იქნება ელექტრული ძალაამ მოწყობილობაში.

  ამ გზით წინასწარი გაანგარიშების შემდეგ, ახლა შესაძლებელია ეფექტურობის დადგენა.

  ელექტრული წრედის ეფექტურობის გაანგარიშება

  დენის წყაროდან მიღებულ ენერგიას ეწოდება მოხმარებული, მისი განმარტება იწერება - P1. თუ ეს ფიზიკური რაოდენობა გენერატორიდან სრულ წრეში გადადის, ის სასარგებლოდ ითვლება და იწერება - P2.

  წრედის ეფექტურობის დასადგენად საჭიროა გავიხსენოთ ენერგიის შენარჩუნების კანონი. ამის შესაბამისად, მიმღების P2 სიმძლავრე ყოველთვის ნაკლები იქნება ვიდრე P1-ის ენერგიის მოხმარება. ეს აიხსნება იმით, რომ მიმღებში მუშაობის დროს ყოველთვის გარდაუვალია გარდაქმნილი ენერგიის ნარჩენები, რომელიც იხარჯება მავთულხლართების, მათი გარსების, მორევის დენებისაგან და ა.შ.

  ენერგიის გარდაქმნის თვისებების შეფასების მოსაძებნად საჭიროა ეფექტურობა, რომელიც ტოლი იქნება P2 და P1 სიმძლავრეების თანაფარდობის.

  ასე რომ, ვიცოდეთ ინდიკატორების ყველა მნიშვნელობა, რომლებიც ქმნიან ელექტრულ წრეს, ჩვენ ვპოულობთ მის სასარგებლო და სრულ მოქმედებას:

  • და სასარგებლო. = qU = IUt =I2Rt;
  • და სულ = qE = IEt = I2(R+r)t.

  ამ მნიშვნელობების შესაბამისად, ჩვენ ვპოულობთ მიმდინარე წყაროს სიმძლავრეს:

  • P2 = სასარგებლო /t = IU = I2 R;
  • P1 = სულ /t = IE = I2 (R + r).

  ყველა ნაბიჯის შესრულების შემდეგ ვიღებთ ეფექტურობის ფორმულას:

  n = სასარგებლო / საერთო = P2 / P1 =U / E = R / (R +r).

  ეს ფორმულა გამოდის, რომ R არის უსასრულობის ზემოთ, n კი 1-ზე, მაგრამ ამ ყველაფერთან ერთად წრეში დენი რჩება დაბალ მდგომარეობაში და მისი სასარგებლო ძალაპატარა

  ყველას სურს პოვნა გაზრდილი ეფექტურობამნიშვნელობები. ამისათვის აუცილებელია იპოვოთ პირობები, რომლებშიც P2 იქნება მაქსიმალური. ოპტიმალური მნიშვნელობებიიქნება:

  • P2 = I2 R = (E / R + r) 2 R;
  • dP2 / dR = (E2 (R + r)2 - 2 (r + R) E2 R) / (R + r)4 = 0;
  • E2 ((R + r) -2R) = 0.

  ამ გამოსახულებაში E და (R + r) არ არის 0-ის ტოლი, მაშასადამე, ფრჩხილებში გამოსახულება მისი ტოლია, ანუ (r = R). მერე გამოდის, რომ ძალა აქვს მაქსიმალური მნიშვნელობა, და ეფექტურობა = 50%.

  ეფექტურობის ფაქტორი (ეფექტურობა) არის ტერმინი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას, შესაძლოა, ყველა სისტემასა და მოწყობილობაზე. ადამიანსაც კი აქვს ეფექტურობის ფაქტორი, თუმცა მისი პოვნის ობიექტური ფორმულა ჯერ არ არსებობს. ამ სტატიაში ჩვენ დეტალურად აგიხსნით რა არის ეფექტურობა და როგორ შეიძლება მისი გამოთვლა სხვადასხვა სისტემებისთვის.

  ეფექტურობის განმარტება

  ეფექტურობა არის ინდიკატორი, რომელიც ახასიათებს სისტემის ეფექტურობას ენერგიის გამომუშავების ან კონვერტაციის თვალსაზრისით. ეფექტურობა არის განუზომელი რაოდენობა და წარმოდგენილია როგორც რიცხვითი მნიშვნელობა 0-დან 1-მდე დიაპაზონში, ან პროცენტულად.

  ზოგადი ფორმულა

  ეფექტურობა მითითებულია სიმბოლოთი Ƞ.

  ეფექტურობის პოვნის ზოგადი მათემატიკური ფორმულა შემდეგნაირად იწერება:

  Ƞ=A/Q, სადაც A არის სისტემის მიერ შესრულებული სასარგებლო ენერგია/სამუშაო და Q არის ამ სისტემის მიერ მოხმარებული ენერგია სასარგებლო გამოსავლის მიღების პროცესის ორგანიზებისთვის.

  ეფექტურობის კოეფიციენტი, სამწუხაროდ, ყოველთვის არის ერთიანობაზე ნაკლები ან ტოლი, ვინაიდან ენერგიის კონსერვაციის კანონის მიხედვით, დახარჯულ ენერგიაზე მეტ სამუშაოს ვერ მივიღებთ. გარდა ამისა, ეფექტურობა, ფაქტობრივად, უკიდურესად იშვიათად უდრის ერთიანობას, რადგან სასარგებლო სამუშაოს ყოველთვის თან ახლავს დანაკარგები, მაგალითად, მექანიზმის გათბობისთვის.

  სითბოს ძრავის ეფექტურობა

  სითბოს ძრავა არის მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის თერმული ენერგიამექანიკურამდე. სითბოს ძრავაში მუშაობა განისაზღვრება გამათბობელიდან მიღებული სითბოს რაოდენობასა და გამაგრილებელზე მიღებულ სითბოს შორის სხვაობით და, შესაბამისად, ეფექტურობა განისაზღვრება ფორმულით:

  • Ƞ=Qн-Qх/Qн, სადაც Qn არის გამათბობელიდან მიღებული სითბოს რაოდენობა, ხოლო Qх არის გამაგრილებლისთვის მიცემული სითბოს რაოდენობა.

  ითვლება, რომ უმაღლესი ეფექტურობაუზრუნველყოფს კარნოს ციკლზე მომუშავე ძრავებს. IN ამ შემთხვევაშიეფექტურობა განისაზღვრება ფორმულით:

  • Ƞ=T1-T2/T1, სადაც T1 არის ცხელი წყაროს ტემპერატურა, T2 არის ცივი წყაროს ტემპერატურა.

  ელექტროძრავის ეფექტურობა

  ელექტროძრავა არის მოწყობილობა, რომელიც ელექტრო ენერგიას გარდაქმნის მექანიკურ ენერგიად, ამიტომ ეფექტურობა ამ შემთხვევაში არის მოწყობილობის ეფექტურობის თანაფარდობა კონვერტაციის თვალსაზრისით. ელექტრული ენერგიამექანიკურამდე. ეფექტურობის პოვნის ფორმულა ელექტროძრავიასე გამოიყურება:

  • Ƞ=P2/P1, სადაც P1 არის მიწოდებული ელექტროენერგიის, P2 - სასარგებლო მექანიკური ძალა, წარმოქმნილი ძრავით.

  ელექტრული სიმძლავრე გვხვდება სისტემის დენისა და ძაბვის ნამრავლის სახით (P=UI), ხოლო მექანიკური სიმძლავრე, როგორც სამუშაო დროის ერთეულზე (P=A/t) თანაფარდობა.

  ტრანსფორმატორის ეფექტურობა

  ტრანსფორმატორი არის მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის ალტერნატიული დენიერთი ძაბვა მეორე ძაბვის ალტერნატიულ დენში, სიხშირის შენარჩუნებით. გარდა ამისა, ტრანსფორმატორებს შეუძლიათ გარდაქმნან ალტერნატიული დენი პირდაპირ დენად.

  ტრანსფორმატორის ეფექტურობა გამოითვლება ფორმულით:

  • Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), სადაც P0 - რეჟიმის დანაკარგები უსაქმური მოძრაობა, PL - დატვირთვის დანაკარგები, P2 - დატვირთვაზე მიწოდებული აქტიური სიმძლავრე, n - დატვირთვის შედარებითი ხარისხი.

  ეფექტურობა თუ არაეფექტურობა?

  აღსანიშნავია, რომ გარდა ეფექტურობისა, არსებობს მთელი რიგი ინდიკატორები, რომლებიც ახასიათებს ენერგეტიკული პროცესების ეფექტურობას და ზოგჯერ შეიძლება შეგვხვდეს ისეთი აღწერილობები, როგორიცაა - ეფექტურობა 130%-ის რიგითობის, თუმცა ამ შემთხვევაში უნდა გვესმოდეს, რომ ტერმინი არ არის გამოყენებული მთლიანად სწორად და, სავარაუდოდ, ავტორს ან მწარმოებელს ესმის ეს აბრევიატურა, როგორც ოდნავ განსხვავებულ მახასიათებელს.

  Მაგალითად, სითბოს ტუმბოებიგანსხვავდებიან იმით, რომ მათ შეუძლიათ გამოსცეს მეტი სითბო, ვიდრე მოიხმარენ. ამრიგად, სამაცივრო მანქანას შეუძლია გაცივებული ობიექტიდან უფრო მეტი სითბოს ამოღება, ვიდრე ენერგიის ეკვივალენტში დაიხარჯა მოცილების ორგანიზებისთვის. შესრულების მაჩვენებელი სამაცივრო მანქანაეწოდება შესრულების კოეფიციენტს, რომელიც აღინიშნება ასოთი Ɛ და განისაზღვრება ფორმულით: Ɛ=Qx/A, სადაც Qx არის ცივი ბოლოდან ამოღებული სითბო, A არის მოცილების პროცესზე დახარჯული სამუშაო. თუმცა, ზოგჯერ გაგრილების კოეფიციენტს ასევე უწოდებენ სამაცივრო მანქანის ეფექტურობას.

  საინტერესოა ისიც, რომ ორგანულ საწვავზე მომუშავე ქვაბების ეფექტურობა ჩვეულებრივ გამოითვლება ქვედა კალორიულობის საფუძველზე და ის შეიძლება იყოს ერთიანობაზე მეტი. თუმცა, მას ჯერ კიდევ ტრადიციულად უწოდებენ ეფექტურობას. თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ ქვაბის ეფექტურობა უმაღლესი სითბოწვა, და შემდეგ ის ყოველთვის იქნება ერთიანობაზე ნაკლები, მაგრამ ამ შემთხვევაში არასასიამოვნო იქნება ქვაბების მუშაობის შედარება სხვა დანადგარების მონაცემებთან.

  ძრავის მიერ შესრულებული სამუშაო შემდეგია:

  ეს პროცესი პირველად განიხილა ფრანგმა ინჟინერმა და მეცნიერმა ნ. მამოძრავებელი ძალაცეცხლი და მანქანების შესახებ, რომლებსაც შეუძლიათ ამ ძალის განვითარება. ”

  კარნოს კვლევის მიზანი იყო იმდროინდელი სითბური ძრავების არასრულყოფილების მიზეზების გარკვევა (მათ ჰქონდათ ეფექტურობა ≤ 5%) და მათი გაუმჯობესების გზების მოძიება.

  კარნოს ციკლი ყველაზე ეფექტურია. მისი ეფექტურობა მაქსიმალურია.

  

  ფიგურაში ნაჩვენებია ციკლის თერმოდინამიკური პროცესები. იზოთერმული გაფართოების დროს (1-2) ტემპერატურაზე თ 1 , სამუშაო კეთდება გამათბობლის შიდა ენერგიის ცვლილების გამო, ანუ გაზზე სითბოს მიწოდების გამო. ქ:

  ა 12 = ქ 1 ,

  გაზის გაგრილება შეკუმშვამდე (3-4) ხდება ადიაბატური გაფართოების დროს (2-3). შინაგანი ენერგიის ცვლილება ΔU 23 ადიაბატური პროცესის დროს ( Q = 0) მთლიანად გარდაიქმნება მექანიკურ სამუშაოდ:

  ა 23 = -ΔU 23 ,

  გაზის ტემპერატურა ადიაბატური გაფართოების შედეგად (2-3) ეცემა მაცივრის ტემპერატურამდე თ 2 < თ 1 . პროცესში (3-4) გაზი იზოთერმულად შეკუმშულია, სითბოს რაოდენობას მაცივარში გადააქვს. Q 2:

  A 34 = Q 2,

  ციკლი მთავრდება ადიაბატური შეკუმშვის პროცესით (4-1), რომლის დროსაც გაზი თბება ტემპერატურამდე. T 1.

  იდეალური გაზის სითბოს ძრავების მაქსიმალური ეფექტურობის მნიშვნელობა კარნოს ციკლის მიხედვით:

  .

  ფორმულის არსი გამოხატულია დადასტურებულში თან. კარნოს თეორემა, რომ ნებისმიერი სითბური ძრავის ეფექტურობა არ შეიძლება აღემატებოდეს კარნოს ციკლის ეფექტურობას, რომელიც ხორციელდება გამათბობლისა და მაცივრის ერთსა და იმავე ტემპერატურაზე.

  ვთქვათ, ჩვენ ვისვენებთ აგარაკზე და ჭიდან წყალი უნდა გამოვიტანოთ. ვედროს ჩავსვამთ მასში, ავიღებთ წყალს და ვიწყებთ აწევას. დაგავიწყდათ რა არის ჩვენი მიზანი? მართალია: მიიღეთ წყალი. მაგრამ შეხედეთ: ჩვენ ავწევთ არა მხოლოდ წყალს, არამედ თავად ვედროს, ასევე მძიმე ჯაჭვს, რომელზეც ის კიდია. ეს სიმბოლოა ორი ფერის ისრით: ტვირთის წონა, რომელსაც ჩვენ ავწევთ, არის წყლის წონისა და ვედროსა და ჯაჭვის წონის ჯამი.

  სიტუაციის გათვალისწინებით ხარისხობრივად, ვიტყვით: წყლის ამაღლების სასარგებლო სამუშაოსთან ერთად სხვა სამუშაოსაც ვასრულებთ - ვედრო და ჯაჭვის აწევა. რა თქმა უნდა, ჯაჭვისა და ვედროს გარეშე წყლის ამოღებას ვერ შევძლებდით, მაგრამ საბოლოო მიზნის თვალსაზრისით, მათი წონა „ზიანს აყენებს“ ჩვენ. თუ ეს წონა ნაკლები იყო, მაშინ დაასრულეთ სრულყოფილი სამუშაოასევე იქნება უფრო პატარა (იგივე სარგებლიანობით).

  ახლა გადავიდეთ რაოდენობრივიამ სამუშაოების შესწავლა და ფიზიკური სიდიდის დანერგვა ე.წ ეფექტურობა.

  დავალება. დასამუშავებლად შერჩეულ ვაშლებს მტვირთავი სატვირთო მანქანაში ასხამს კალათებიდან. ცარიელი კალათის მასა 2 კგ-ია, მასში შემავალი ვაშლები კი 18 კგ. რა წილი სასარგებლო სამუშაომტვირთავი მისგან სრული მუშაობა?

  გამოსავალი. სრული სამუშაო არის ვაშლების კალათებში გადატანა. ეს სამუშაო შედგება ვაშლის აწევისა და კალათების აწევისგან. მნიშვნელოვანია: ვაშლის აწევა სასარგებლო სამუშაოა, მაგრამ კალათების აწევა „უსარგებლოა“, რადგან მტვირთველის მუშაობის მიზანი მხოლოდ ვაშლების გადატანაა.

  შემოვიღოთ აღნიშვნა: Fя არის ძალა, რომლითაც ხელები აწევენ მხოლოდ ვაშლებს ზევით, ხოლო Fк არის ძალა, რომლითაც ხელები აწევენ მხოლოდ კალათს. თითოეული ეს ძალა უდრის მიზიდულობის შესაბამის ძალას: F=mg.

  ფორმულის გამოყენებით A = ±(F||· l) , ჩვენ „ჩაწერთ“ ამ ორი ძალის მუშაობას:

  სასიამოვნო = +Fя · lя = mя g · h და უსარგებლო = +Fк · lк = mк g · h

  მთლიანი ნამუშევარი შედგება ორი ნაწარმოებისაგან, ანუ მათი ჯამის ტოლია:

  აფული = სასიამოვნო + უაზრო = mя g h + mк g h = (mя + mк) · გ სთ

  პრობლემაში გვთხოვენ გამოვთვალოთ მტვირთველის სასარგებლო სამუშაოს წილი მისი მთლიანი სამუშაოდან. მოდით გავაკეთოთ ეს სასარგებლო სამუშაოს ჯამზე გაყოფით:

  ფიზიკაში, ასეთი წილები, როგორც წესი, გამოხატულია პროცენტებში და აღინიშნება ბერძნული ასო "η" (წაიკითხეთ: "ეს"). შედეგად ვიღებთ:

  η = 0,9 ან η = 0,9 100% = 90%, რაც იგივეა.

  ეს რიცხვი გვიჩვენებს, რომ მტვირთველის მთლიანი სამუშაოს 100%-დან მისი სასარგებლო სამუშაოს წილი 90%-ია. პრობლემა მოგვარებულია.

  თანაფარდობის ტოლი ფიზიკური რაოდენობა iyu სასარგებლო სამუშაო სრულყოფილ სამუშაოზე, ფიზიკაში აქვს თავისი სახელი - ეფექტურობა - ეფექტურობა:

  ამ ფორმულის გამოყენებით ეფექტურობის გაანგარიშების შემდეგ, ის ჩვეულებრივ მრავლდება 100%-ით. და პირიქით: ეფექტურობის ამ ფორმულაში ჩანაცვლებისთვის, მისი მნიშვნელობა პროცენტიდან უნდა გადაიზარდოს ათობითი, გაყოფა 100%-ზე.