Samaradorlikni aniqlash uchun muammolarni hal qilish algoritmi. bosim va hajm grafigiga ko'ra termal aylanish

Samaradorlik omili (samaradorlik) - bu, ehtimol, har bir tizim va qurilmaga nisbatan qo'llanilishi mumkin bo'lgan atama. Hatto odamlar ham samaradorlikka ega, garchi uni topishning ob'ektiv formulasi hali mavjud emas. Ushbu maqolada biz samaradorlik nima ekanligini va uni turli tizimlar uchun qanday hisoblash mumkinligini batafsil bayon qilamiz.

Samaradorlik ta'rifi

Samaradorlik - energiya ishlab chiqarish yoki konvertatsiya qilish nuqtai nazaridan tizimning samaradorligini tavsiflovchi ko'rsatkich. Samaradorlik o'lchovsiz miqdor bo'lib, 0 dan 1 gacha bo'lgan oraliqda raqamli qiymat yoki foiz sifatida ifodalanadi.

Umumiy formula

Samaradorlik Ƞ belgisi bilan ko'rsatilgan.

Samaradorlikni topishning umumiy matematik formulasi quyidagicha yoziladi:

Ƞ=A/Q, bu erda A - tizim tomonidan bajariladigan foydali energiya/ish, Q esa ushbu tizim tomonidan foydali mahsulot olish jarayonini tashkil qilish uchun sarflanadigan energiya.

Samaradorlik koeffitsienti, afsuski, har doim birlikdan kam yoki tengdir, chunki energiyani saqlash qonuniga ko'ra, biz sarflangan energiyadan ko'proq ish ololmaydi. Bundan tashqari, samaradorlik, aslida, juda kamdan-kam hollarda birlikka tengdir, chunki foydali ish har doim yo'qotishlar mavjudligi bilan birga keladi, masalan, mexanizmni isitish uchun.

Issiqlik dvigatelining samaradorligi

Issiqlik dvigateli - bu issiqlik energiyasini mexanik energiyaga aylantiradigan qurilma. Issiqlik dvigatelida ish isitgichdan olingan issiqlik miqdori va sovutgichga berilgan issiqlik miqdori o'rtasidagi farq bilan aniqlanadi va shuning uchun samaradorlik quyidagi formula bilan aniqlanadi:

• Ƞ=Qn-Qx/Qn, bu yerda Qn - isitgichdan olingan issiqlik miqdori, Qx - sovutgichga berilgan issiqlik miqdori.

Eng yuqori samaradorlik Karnot siklida ishlaydigan dvigatellar tomonidan ta'minlanadi, deb ishoniladi. Bunday holda, samaradorlik quyidagi formula bilan aniqlanadi:

• Ƞ=T1-T2/T1, bu yerda T1 - issiq buloqning harorati, T2 - sovuq buloqning harorati.

Elektr dvigatelining samaradorligi

Elektr dvigateli elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantiruvchi qurilmadir, shuning uchun bu holda samaradorlik elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantirishda qurilmaning samaradorlik nisbati hisoblanadi. Elektr dvigatelining samaradorligini aniqlash formulasi quyidagicha ko'rinadi:

• Ƞ=P2/P1, bu erda P1 - etkazib beriladigan elektr quvvati, P2 - dvigatel tomonidan ishlab chiqarilgan foydali mexanik quvvat.

Elektr quvvati tizim oqimi va kuchlanishining mahsuloti (P ​​= UI), mexanik quvvat esa vaqt birligidagi ish nisbati (P ​​= A / t) sifatida topiladi.

Transformator samaradorligi

Transformator - bu chastotani saqlab, bir kuchlanishning o'zgaruvchan tokini boshqa kuchlanishning o'zgaruvchan tokiga aylantiradigan qurilma. Bundan tashqari, transformatorlar ham o'zgaruvchan tokni to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylantirishi mumkin.

Transformatorning samaradorligi quyidagi formula bo'yicha topiladi:

• Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), bu yerda P0 – yuksiz yo‘qotish, PL – yukning yo‘qolishi, P2 – yukga beriladigan faol quvvat, n – nisbiy daraja. yukning.

Samaradorlik yoki samaradorlik emasmi?

Shuni ta'kidlash kerakki, samaradorlikka qo'shimcha ravishda, energiya jarayonlarining samaradorligini tavsiflovchi bir qator ko'rsatkichlar mavjud va ba'zida biz 130% tartibli samaradorlik kabi tavsiflarni uchratishimiz mumkin, ammo bu holda biz tushunishimiz kerak. atama to'liq to'g'ri ishlatilmaydi va, ehtimol, muallif yoki ishlab chiqaruvchi bu qisqartmani biroz boshqacha xususiyatni anglatishini tushunadi.

Misol uchun, issiqlik nasoslari iste'mol qilishdan ko'ra ko'proq issiqlikni chiqarishi mumkinligi bilan ajralib turadi. Shunday qilib, sovutish mashinasi sovutilgan ob'ektdan olib tashlashni tashkil qilish uchun sarflangan energiya ekvivalentidan ko'ra ko'proq issiqlikni olib tashlashi mumkin. Sovutgich mashinasining samaradorlik ko'rsatkichi sovutish koeffitsienti deb ataladi, Ɛ harfi bilan belgilanadi va formula bilan aniqlanadi: Ɛ=Qx/A, bu erda Qx - sovuq uchidan chiqarilgan issiqlik, A - olib tashlash jarayoniga sarflangan ish. . Biroq, ba'zida sovutish koeffitsienti sovutish mashinasining samaradorligi deb ham ataladi.

Bundan tashqari, organik yoqilg'ida ishlaydigan qozonlarning samaradorligi odatda past kaloriya qiymatiga qarab hisoblab chiqilishi qiziq va u birlikdan kattaroq bo'lishi mumkin. Biroq, u hali ham an'anaviy ravishda samaradorlik deb ataladi. Qozonning samaradorligini yuqori kaloriya qiymati bilan aniqlash mumkin, keyin esa u har doim birlikdan kamroq bo'ladi, ammo bu holda qozonlarning ishlashini boshqa o'rnatish ma'lumotlari bilan solishtirish noqulay bo'ladi.

Zamonaviy haqiqatlar issiqlik dvigatellaridan keng foydalanishni talab qiladi. Ularni elektr motorlar bilan almashtirish bo'yicha ko'plab urinishlar hozirgacha muvaffaqiyatsizlikka uchradi. Avtonom tizimlarda elektr energiyasini to'plash bilan bog'liq muammolarni hal qilish qiyin.

Elektr batareyalarini ishlab chiqarish texnologiyasi muammolari, ulardan uzoq muddatli foydalanishni hisobga olgan holda, hali ham dolzarbdir. Elektr transport vositalarining tezlik xususiyatlari ichki yonuv dvigatellari bo'lgan avtomobillarnikidan ancha uzoqdir.

Gibrid dvigatellarni yaratish bo'yicha dastlabki qadamlar megapolislarda zararli chiqindilarni sezilarli darajada kamaytirishi, ekologik muammolarni hal qilishi mumkin.

Bir oz tarix

Bug 'energiyasini harakat energiyasiga aylantirish imkoniyati qadimgi davrlarda ma'lum bo'lgan. Miloddan avvalgi 130 yil: Iskandariyalik faylasuf Heron tomoshabinlarga bug'li o'yinchoq - aeolipile taqdim etdi. Bug 'bilan to'ldirilgan shar undan chiqayotgan jetlar ta'sirida aylana boshladi. Zamonaviy bug 'turbinalarining bu prototipi o'sha kunlarda ishlatilmadi.

Ko'p yillar va asrlar davomida faylasufning ishlanmalari shunchaki qiziqarli o'yinchoq hisoblangan. 1629 yilda italyan D. Branchi faol turbinani yaratdi. Bug 'pichoqlar bilan jihozlangan diskni haydab chiqardi.

Shu paytdan boshlab bug 'dvigatellarining jadal rivojlanishi boshlandi.

Issiqlik dvigateli

Yoqilg'ining mashina qismlari va mexanizmlarining harakat energiyasiga aylanishi issiqlik dvigatellarida qo'llaniladi.

Mashinalarning asosiy qismlari: isitgich (tashqaridan energiya olish tizimi), ishchi suyuqlik (foydali harakatni bajaradi), muzlatgich.

Isitgich ishchi suyuqlik foydali ishni bajarish uchun etarli miqdorda ichki energiya to'plashini ta'minlash uchun mo'ljallangan. Sovutgich ortiqcha energiyani olib tashlaydi.

Samaradorlikning asosiy xarakteristikasi issiqlik dvigatellarining samaradorligi deb ataladi. Bu qiymat isitish uchun sarflangan energiyaning qancha qismi foydali ishlarni bajarishga sarflanganligini ko'rsatadi. Samaradorlik qanchalik yuqori bo'lsa, mashinaning ishlashi shunchalik foydali bo'ladi, ammo bu qiymat 100% dan oshmasligi kerak.

Samaradorlikni hisoblash

Isitgich tashqi energiyadan Q 1 ga teng bo'lsin. Ishchi suyuqlik A ishni bajardi, muzlatgichga berilgan energiya esa Q 2 ni tashkil etdi.

Ta'rifga asoslanib, biz samaradorlik qiymatini hisoblaymiz:

ķ= A / Q 1. A = Q 1 - Q 2 ekanligini hisobga olamiz.

Demak, formulasi ē = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1 bo'lgan issiqlik mashinasining samaradorligi quyidagi xulosalar chiqarishga imkon beradi:

• Samaradorlik 1 (yoki 100%) dan oshmasligi kerak;
• bu qiymatni maksimal darajaga ko'tarish uchun yoki isitgichdan olingan energiyani oshirish yoki muzlatgichga berilgan energiyani kamaytirish kerak;
• isitgich energiyasini oshirish yoqilg'ining sifatini o'zgartirish orqali erishiladi;
• Dvigatellarning dizayn xususiyatlari sovutgichga berilgan energiyani kamaytirishi mumkin.

Ideal issiqlik dvigateli

Samaradorligi maksimal (ideal 100% ga teng) bo'lgan dvigatelni yaratish mumkinmi? Fransuz nazariyotchi fizigi va iste'dodli muhandisi Sadi Karno bu savolga javob topishga harakat qildi. 1824 yilda uning gazlarda sodir bo'ladigan jarayonlar haqidagi nazariy hisob-kitoblari ommaga e'lon qilindi.

Ideal mashinaga xos bo'lgan asosiy g'oyani ideal gaz bilan qaytariladigan jarayonlarni amalga oshirish deb hisoblash mumkin. Biz T 1 haroratda gazni izotermik ravishda kengaytirishdan boshlaymiz. Buning uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori Q 1. Keyin gaz issiqlik almashinuvisiz kengayadi T 2 haroratga erishgandan so'ng, gaz izotermik tarzda siqiladi va Q 2 energiyasini muzlatgichga o'tkazadi. Gaz adiabatik tarzda asl holatiga qaytadi.

Ideal Carnot issiqlik dvigatelining samaradorligi, to'g'ri hisoblanganda, isitish va sovutish moslamalari o'rtasidagi harorat farqining isitgichning haroratiga nisbatiga tengdir. Bu shunday ko'rinadi: ē=(T 1 - T 2)/ T 1.

Issiqlik dvigatelining mumkin bo'lgan samaradorligi, formulasi: ē = 1 - T 2 / T 1, faqat isitgich va sovutgichning haroratiga bog'liq va 100% dan oshmasligi kerak.

Bundan tashqari, bu munosabatlar issiqlik dvigatellarining samaradorligi faqat sovutgich haroratga yetganda birlikka teng bo'lishi mumkinligini isbotlash imkonini beradi. Ma'lumki, bu qiymatga erishib bo'lmaydi.

Karnoning nazariy hisob-kitoblari har qanday dizayndagi issiqlik dvigatelining maksimal samaradorligini aniqlash imkonini beradi.

Karno tomonidan isbotlangan teorema quyidagicha. Hech qanday holatda o'zboshimchalik bilan ishlaydigan issiqlik dvigatelining samaradorligi ideal issiqlik dvigatelining bir xil samaradorlik qiymatidan yuqori bo'lishi mumkin emas.

Muammoni hal qilish misoli

1-misol. Isitgichning harorati 800 o C, muzlatgichning harorati esa 500 o C past bo lsa, ideal issiqlik dvigatelining samaradorligi qanday bo ladi?

T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, ē -?

Ta'rifi bo'yicha: ē=(T 1 - T 2)/ T 1.

Bizga muzlatgichning harorati berilgan emas, balki ∆T= (T 1 - T 2), demak:

ē= ∆T / T 1 = 500 K/1073 K = 0,46.

Javob: Samaradorlik = 46%.

2-misol. Ideal issiqlik dvigatelining samaradorligini aniqlang, agar olingan bir kilojoul isitgich energiyasi tufayli 650 J foydali ish bajarilsa, sovutgichning harorati 400 K bo'lsa.

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

Ushbu muammoda biz issiqlik o'rnatish haqida gapiramiz, uning samaradorligi formuladan foydalanib hisoblanishi mumkin:

Isitgichning haroratini aniqlash uchun biz ideal issiqlik dvigatelining samaradorligi formulasidan foydalanamiz:

ē = (T 1 - T 2)/ T 1 = 1 - T 2 / T 1.

Matematik o'zgarishlarni amalga oshirgandan so'ng, biz quyidagilarni olamiz:

T 1 = T 2 /(1- ē).

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

Keling, hisoblab chiqamiz:

ē= 650 J/ 1000 J = 0,65.

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

Javob: ē= 65%, T 1 = 1142,8 K.

Haqiqiy sharoitlar

Ideal issiqlik dvigateli ideal jarayonlarni hisobga olgan holda ishlab chiqilgan. Ish faqat izotermik jarayonlarda bajariladi, uning qiymati Karno siklining grafigi bilan chegaralangan maydon sifatida aniqlanadi.

Haqiqatda, harorat o'zgarishi bilan birga bo'lmagan holda, gaz holatini o'zgartirish jarayoni uchun sharoit yaratish mumkin emas. Atrofdagi narsalar bilan issiqlik almashinuvini istisno qiladigan materiallar yo'q. Adiabatik jarayonni amalga oshirish imkonsiz bo'lib qoladi. Issiqlik almashinuvi holatida gaz harorati majburiy ravishda o'zgarishi kerak.

Haqiqiy sharoitda yaratilgan issiqlik dvigatellarining samaradorligi ideal dvigatellarning samaradorligidan sezilarli darajada farq qiladi. E'tibor bering, haqiqiy dvigatellardagi jarayonlar shunchalik tez sodir bo'ladiki, uning hajmini o'zgartirish jarayonida ishchi moddaning ichki issiqlik energiyasidagi o'zgarishlarni isitgichdan issiqlik oqimi va muzlatgichga o'tkazish bilan qoplab bo'lmaydi.

Boshqa issiqlik dvigatellari

Haqiqiy dvigatellar turli davrlarda ishlaydi:

• Otto sikli: doimiy hajmga ega boʻlgan jarayon adiabatik tarzda oʻzgarib, yopiq sikl hosil qiladi;
• Dizel aylanishi: izobar, adiabatik, izoxora, adiabatik;
• doimiy bosimda sodir bo'ladigan jarayon adiabatik bilan almashtirilib, tsiklni yopadi.

Haqiqiy dvigatellarda muvozanat jarayonlarini yaratish (ularni idealga yaqinlashtirish uchun) zamonaviy texnologiyalar ostida mumkin emas. Issiqlik dvigatellarining samaradorligi, hatto ideal termal o'rnatishdagi kabi bir xil harorat sharoitlarini hisobga olgan holda ham sezilarli darajada past bo'ladi.

Ammo samaradorlikni hisoblash formulasining rolini kamaytirmaslik kerak, chunki bu haqiqiy dvigatellarning samaradorligini oshirish bo'yicha ish jarayonida boshlang'ich nuqtaga aylanadi.

Samaradorlikni o'zgartirish usullari

Ideal va haqiqiy issiqlik dvigatellarini solishtirganda shuni ta'kidlash kerakki, sovitkichning harorati har qanday bo'lishi mumkin emas. Odatda atmosfera muzlatgich deb hisoblanadi. Atmosfera harorati faqat taxminiy hisob-kitoblarda qabul qilinishi mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, sovutish suvi harorati dvigatellardagi chiqindi gazlar haroratiga teng, ichki yonuv dvigatellari (qisqartirilgan ICE).

ICE bizning dunyomizdagi eng keng tarqalgan issiqlik dvigatelidir. Bu holda issiqlik dvigatelining samaradorligi yonayotgan yoqilg'i tomonidan yaratilgan haroratga bog'liq. Ichki yonish dvigatellari va bug 'dvigatellari o'rtasidagi sezilarli farq havo-yonilg'i aralashmasida isitgich va qurilmaning ishchi suyuqligi funktsiyalarini birlashtirishdir. Aralash yonayotganda dvigatelning harakatlanuvchi qismlariga bosim hosil qiladi.

Yoqilg'i xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartirib, ishlaydigan gazlar haroratining oshishiga erishiladi. Afsuski, buni cheksiz bajarish mumkin emas. Dvigatelning yonish kamerasi ishlab chiqarilgan har qanday material o'zining erish nuqtasiga ega. Bunday materiallarning issiqlikka chidamliligi dvigatelning asosiy xarakteristikasi, shuningdek, samaradorlikka sezilarli ta'sir ko'rsatish qobiliyatidir.

Dvigatel samaradorligi qiymatlari

Agar kirish joyidagi ish bug'ining harorati 800 K va chiqindi gaz - 300 K bo'lganligini hisobga olsak, bu mashinaning samaradorligi 62% ni tashkil qiladi. Aslida, bu qiymat 40% dan oshmaydi. Ushbu pasayish turbinaning korpusini isitish vaqtida issiqlik yo'qotishlari tufayli yuzaga keladi.

Ichki yonishning eng yuqori qiymati 44% dan oshmaydi. Bu qiymatni oshirish yaqin kelajak masalasidir. Materiallar va yoqilg'ining xususiyatlarini o'zgartirish insoniyatning eng yaxshi aqllari ishlayotgan muammodir.

Slayd 1

Slayd 2

Slayd 3

Slayd 4

Slayd 5

Slayd 6

Slayd 7

Slayd 8

Slayd 9

Samaradorlik omili (samaradorlik) energiyani konvertatsiya qilish yoki uzatish bilan bog'liq tizimning ishlashining xarakteristikasi bo'lib, u ishlatilgan foydali energiyaning tizim tomonidan qabul qilingan umumiy energiyaga nisbati bilan belgilanadi.

Samaradorlik- o'lchovsiz miqdor, odatda foiz sifatida ifodalanadi:

Issiqlik dvigatelining ishlash koeffitsienti (samaradorligi) formula bilan aniqlanadi: , bu erda A = Q1Q2. Issiqlik dvigatelining samaradorligi har doim 1 dan kam.

Karno sikli teskari aylanali gaz jarayoni bo'lib, u ishchi suyuqlik bilan bajariladigan ketma-ket ikkita izotermik va ikkita adiabatik jarayonlardan iborat.

Ikki izoterm va ikkita adiabatni o'z ichiga olgan dumaloq tsikl maksimal samaradorlikka mos keladi.

Frantsuz muhandisi Sadi Karno 1824 yilda ideal issiqlik dvigatelining maksimal samaradorligi formulasini ishlab chiqdi, bu erda ishchi suyuqlik ideal gaz bo'lib, uning aylanishi ikki izoterm va ikkita adiabatdan iborat, ya'ni Karno sikli. Karno sikli - izotermik jarayonda ishchi suyuqlikka berilgan issiqlik hisobiga ishni bajaradigan issiqlik dvigatelining haqiqiy ish sikli.

Karno siklining samaradorligi, ya'ni issiqlik dvigatelining maksimal samaradorligi formulasi quyidagi shaklga ega: , bu erda T1 - isitgichning mutlaq harorati, T2 - muzlatgichning mutlaq harorati.

Issiqlik dvigatellari- bular issiqlik energiyasi mexanik energiyaga aylanadigan tuzilmalardir.

Issiqlik dvigatellari dizayni va maqsadi jihatidan xilma-xildir. Bularga bugʻ dvigatellari, bugʻ turbinalari, ichki yonuv dvigatellari va reaktiv dvigatellar kiradi.

Biroq, xilma-xillikka qaramasdan, printsipial jihatdan turli xil issiqlik dvigatellarining ishlashi umumiy xususiyatlarga ega. Har bir issiqlik dvigatelining asosiy tarkibiy qismlari quyidagilardan iborat:

• isitgich;
• ishlaydigan suyuqlik;
• muzlatgich.

Isitgich dvigatelning ish kamerasida joylashgan ishchi suyuqlikni isitayotganda issiqlik energiyasini chiqaradi. Ishchi suyuqlik bug 'yoki gaz bo'lishi mumkin.

Issiqlik miqdorini qabul qilib, gaz kengayadi, chunki uning bosimi tashqi bosimdan kattaroqdir va pistonni harakatga keltirib, ijobiy ish hosil qiladi. Shu bilan birga, uning bosimi pasayadi va uning hajmi ortadi.

Agar biz gazni bir xil holatlardan o'tib, lekin teskari yo'nalishda siqsak, biz bir xil mutlaq qiymatni bajaramiz, lekin manfiy ish. Natijada, tsikldagi barcha ish nolga teng bo'ladi.

Issiqlik dvigatelining ishi noldan farq qilishi uchun gazni siqish ishi kengayish ishidan kamroq bo'lishi kerak.

Siqish ishi kengayish ishidan kamroq bo'lishi uchun siqish jarayoni pastroq haroratda amalga oshirilishi kerak, buning uchun ishchi suyuqlik sovutilishi kerak, shuning uchun dizaynga muzlatgich kiritilgan issiqlik dvigatelining. Ishchi suyuqlik sovutgich bilan aloqa qilganda issiqlikni sovutgichga o'tkazadi.

Karno tomonidan olingan ideal mashinaning samaradorligi uchun formulaning (5.12.2) asosiy ahamiyati shundaki, u har qanday issiqlik dvigatelining maksimal mumkin bo'lgan samaradorligini aniqlaydi.

Karno termodinamikaning ikkinchi qonuniga asoslanib, quyidagi teoremani isbotladi: haroratli isitgich bilan ishlaydigan har qanday haqiqiy issiqlik dvigateliT 1 va muzlatgich haroratiT 2 , ideal issiqlik dvigatelining samaradorligidan oshib ketadigan samaradorlikka ega bo'lishi mumkin emas.

* Karno aslida termodinamikaning ikkinchi qonunini Klauzius va Kelvindan oldin, termodinamikaning birinchi qonuni hali aniq shakllantirilmagan paytda o'rnatgan.

Keling, birinchi navbatda haqiqiy gaz bilan teskari aylanish jarayonida ishlaydigan issiqlik dvigatelini ko'rib chiqaylik. Tsikl har qanday bo'lishi mumkin, faqat isitgich va muzlatgichning harorati bo'lishi muhimdir T 1 Va T 2 .

Faraz qilaylik, boshqa issiqlik dvigatelining samaradorligi (Karno sikli bo'yicha ishlamaydi) ē ’ > η . Mashinalar umumiy isitgich va umumiy sovutgich bilan ishlaydi. Carnot mashinasi teskari siklda (sovutgich mashinasi kabi) ishlasin va boshqa mashina oldinga aylanishda ishlasin (5.18-rasm). Issiqlik dvigateli formulalar (5.12.3) va (5.12.5) bo'yicha quyidagiga teng ishlarni bajaradi:

Sovutgich mashinasi har doim sovutgichdan issiqlik miqdorini oladigan tarzda ishlab chiqilishi mumkin Q 2 = ||

Keyin, (5.12.7) formulaga muvofiq, uning ustida ish olib boriladi

(5.12.12)

Chunki shartga ko'ra ē" > ē , Bu A" > A. Shuning uchun, issiqlik dvigateli sovutish mashinasini boshqarishi mumkin va hali ham ortiqcha ish qoladi. Bu ortiqcha ish bir manbadan olingan issiqlik bilan amalga oshiriladi. Axir, ikkita mashina bir vaqtning o'zida ishlaganda, issiqlik sovutgichga o'tkazilmaydi. Ammo bu termodinamikaning ikkinchi qonuniga ziddir.

Agar ē > ē deb faraz qilsak ", keyin boshqa mashinani teskari siklda, Carnot mashinasini esa oldinga aylanishda ishlashi mumkin. Biz yana termodinamikaning ikkinchi qonuni bilan ziddiyatga kelamiz. Binobarin, teskari aylanishlarda ishlaydigan ikkita mashina bir xil samaradorlikka ega: ē " = η .

Ikkinchi mashina qaytarilmas tsiklda ishlayotgan bo'lsa, bu boshqa masala. ē deb faraz qilsak " > η , keyin biz yana termodinamikaning ikkinchi qonuni bilan ziddiyatga kelamiz. Biroq, faraz t|"< г| не противоречит второму закону термодинамики, так как необратимая тепловая машина не может работать как холодильная машина. Следовательно, КПД любой тепловой машины η" ≤ ē, yoki

Bu asosiy natija:

(5.12.13)

Haqiqiy issiqlik dvigatellarining samaradorligi

Formula (5.12.13) issiqlik dvigatellarining maksimal rentabellik qiymatining nazariy chegarasini beradi. Bu shuni ko'rsatadiki, isitgichning harorati qanchalik baland bo'lsa va muzlatgichning harorati past bo'lsa, issiqlik dvigatelining samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi. Mutlaq nolga teng bo'lgan muzlatgich haroratida ē = 1 bo'ladi.

Ammo muzlatgichning harorati deyarli atrof-muhit haroratidan ancha past bo'lishi mumkin emas. Isitgichning haroratini oshirishingiz mumkin. Biroq, har qanday material (qattiq tana) cheklangan issiqlik qarshiligiga yoki issiqlikka chidamliligiga ega. Qizdirilganda, u asta-sekin elastik xususiyatlarini yo'qotadi va etarlicha yuqori haroratda eriydi.

Hozirda muhandislarning asosiy sa'y-harakatlari dvigatellarning ishqalanish darajasini, ularning to'liq yonmasligi natijasida yonilg'i yo'qotishlarini va hokazolarni kamaytirish orqali dvigatellarning samaradorligini oshirishga qaratilgan. Bu erda samaradorlikni oshirish uchun haqiqiy imkoniyatlar hali ham katta bo'lib qolmoqda. Shunday qilib, bug 'turbinasi uchun dastlabki va oxirgi bug' harorati taxminan quyidagicha: T 1 = 800 K va T 2 = 300 K. Bunday haroratlarda maksimal samaradorlik qiymati:

Har xil turdagi energiya yo'qotishlari tufayli haqiqiy samaradorlik qiymati taxminan 40% ni tashkil qiladi. Maksimal samaradorlik - taxminan 44% - ichki yonish dvigatellari tomonidan erishiladi.

Har qanday issiqlik dvigatelining samaradorligi maksimal mumkin bo'lgan qiymatdan oshmasligi kerak
, qaerda T 1 - isitgichning mutlaq harorati va T 2 - muzlatgichning mutlaq harorati.

Issiqlik dvigatellarining samaradorligini oshirish va uni maksimal darajada yaqinlashtirish- eng muhim texnik muammo.