Perkeliant krūvius uždaroje grandinėje, srovės šaltinis atlieka tam tikrą darbo kiekį. Tai gali būti naudinga ir pilna. Pirmuoju atveju srovės šaltinis perkelia krūvius išorinėje grandinėje, atlikdamas darbą, o antruoju atveju krūviai juda per visą grandinę. Šiame procese didelę reikšmę turi srovės šaltinio efektyvumas, apibrėžiamas kaip išorinės ir bendros grandinės varžos santykis. Jei šaltinio vidinė varža ir apkrovos išorinė varža yra lygios, pusė visos galios bus prarasta pačiame šaltinyje, o kita pusė atsilaisvins esant apkrovai. Šiuo atveju efektyvumas bus 0,5 arba 50%.

Elektros grandinės efektyvumas

Nagrinėjamas naudingumo koeficientas pirmiausia siejamas su fiziniais dydžiais, apibūdinančiais elektros energijos konversijos ar perdavimo greitį. Tarp jų pirmoje vietoje yra galia, matuojama vatais. Jai nustatyti yra kelios formulės: P = U x I = U2/R = I2 x R.

Elektros grandinėse gali būti skirtingos įtampos vertės ir įkrovimo dydžiai, o atliekamas darbas taip pat skiriasi kiekvienu atveju. Labai dažnai reikia įvertinti elektros perdavimo ar konvertavimo greitį. Šis greitis parodo elektros galią, atitinkančią atliktą darbą per tam tikrą laiko vienetą. Formulės pavidalu šis parametras atrodys taip: P=A/∆t. Todėl darbas rodomas kaip galios ir laiko sandauga: A=P∙∆t. Naudojamas darbo vienetas yra .

Norint nustatyti įrenginio, mašinos, elektros grandinės ar kitos panašios sistemos efektyvumą galios ir veikimo atžvilgiu, naudojamas efektyvumas. Ši vertė apibrėžiama kaip naudingai sunaudotos energijos ir bendro į sistemą patenkančios energijos kiekio santykis. Efektyvumas žymimas simboliu η ir apibrėžiamas matematiškai kaip formulė: η = A/Q x 100% = [J]/[J] x 100% = [%], kurioje A yra vartotojo atliktas darbas. , Q yra šaltinio suteikta energija. Pagal energijos tvermės dėsnį naudingumo vertė visada yra lygi vienetui arba mažesnė. Tai reiškia, kad naudingas darbas negali viršyti jam sunaudojamos energijos kiekio.

Tokiu būdu nustatomi galios nuostoliai bet kurioje sistemoje ar įrenginyje, taip pat jų naudingumo laipsnis. Pavyzdžiui, laidininkuose galios nuostoliai atsiranda, kai elektros srovė iš dalies paverčiama šilumine energija. Šių nuostolių dydis priklauso nuo laidininko varžos, jie nėra naudingo darbo dalis.

Yra skirtumas, išreikštas formule ∆Q=A-Q, kuri aiškiai parodo galios nuostolius. Čia labai aiškiai matomas ryšys tarp galios nuostolių padidėjimo ir laidininko varžos. Ryškiausias pavyzdys yra kaitrinė lempa, kurios efektyvumas neviršija 15%. Likę 85% galios paverčiama šilumine, tai yra infraraudonaisiais spinduliais.

Koks yra srovės šaltinio efektyvumas

Apsvarstytas visos elektros grandinės efektyvumas leidžia geriau suprasti srovės šaltinio, kurio formulė taip pat susideda iš įvairių dydžių, efektyvumo fizinę esmę.

Judant elektros krūviams uždaroje elektros grandinėje, srovės šaltinis atlieka tam tikrą darbo kiekį, kuris išskiriamas kaip naudingas ir išsamus. Atlikdamas naudingą darbą, srovės šaltinis perkelia krūvius išorinėje grandinėje. Kai visiškai veikia, įkrovimai, veikiami srovės šaltinio, juda visoje grandinėje.

Jie rodomi kaip formulės taip:

• Naudingas darbas - Apolez = qU = IUt = I2Rt.
• Visas darbas - Iš viso = qε = Iεt = I2(R +r)t.

Remdamiesi tuo, galime išvesti dabartinio šaltinio naudingosios ir bendrosios galios formules:

• Naudinga galia - Puse = Apoles /t = IU = I2R.
• Bendra galia – Pfull = Pilna/t = Iε = I2(R + r).

Dėl to dabartinio šaltinio efektyvumo formulė yra tokia:

• η = Apoliai/Atolas = Puse/Ptot = U/ε = R/(R + r).

Didžiausia naudingoji galia pasiekiama esant tam tikrai išorinės grandinės varžos vertei, priklausomai nuo srovės šaltinio ir apkrovos charakteristikų. Tačiau reikia atkreipti dėmesį į didžiausios naudingosios galios ir maksimalaus efektyvumo nesuderinamumą.

Srovės šaltinio galios ir efektyvumo tyrimas

Srovės šaltinio efektyvumas priklauso nuo daugelio veiksnių, į kuriuos reikėtų atsižvelgti tam tikra seka.

Norint nustatyti, pagal Ohmo dėsnį, yra tokia lygtis: i = E/(R + r), kurioje E yra srovės šaltinio elektrovaros jėga, o r yra jo vidinė varža. Tai yra pastovios vertės, kurios nepriklauso nuo kintamos varžos R. Naudodami jas galite nustatyti elektros grandinės sunaudotą naudingąją galią:

• W1 = i x U = i2 x R. Čia R – elektros vartotojo varža, i – srovė grandinėje, nustatyta pagal ankstesnę lygtį.

Todėl galios reikšmė naudojant galutinius kintamuosius bus rodoma taip: W1 = (E2 x R)/(R + r).

Kadangi tai yra tarpinis kintamasis, šiuo atveju funkcijos W1(R) galima analizuoti jos ekstremumą. Tam reikia nustatyti R reikšmę, kuriai esant pirmosios naudingosios galios išvestinės, susijusios su kintamąja varža (R), vertė bus lygi nuliui: dW1/dR = E2 x [(R + r) )2 - 2 x R x (R + r) ] = E2 x (Ri + r) x (R + r - 2 x R) = E2 (r - R) = 0 (R + r)4 (R + r) )4 (R + r)3

Iš šios formulės galime daryti išvadą, kad išvestinės vertė gali būti lygi nuliui tik esant vienai sąlygai: elektros imtuvo (R) varža iš srovės šaltinio turi siekti paties šaltinio vidinės varžos reikšmę (R => r ). Esant tokioms sąlygoms, naudingumo koeficiento η reikšmė bus nustatyta kaip srovės šaltinio naudingosios ir bendrosios galios santykis - W1/W2. Kadangi maksimaliame naudingosios galios taške srovės šaltinio energijos vartotojo varža bus tokia pati kaip ir paties srovės šaltinio vidinė varža, tokiu atveju efektyvumas bus 0,5 arba 50%.

Dabartinės galios ir efektyvumo problemos

Yra žinoma, kad amžinasis variklis yra neįmanomas. Taip yra dėl to, kad bet kuriam mechanizmui galioja toks teiginys: bendras darbas, atliktas šio mechanizmo pagalba (įskaitant mechanizmo ir aplinkos šildymą, trinties jėgos įveikimą) visada yra didesnis už naudingą darbą.

Pavyzdžiui, daugiau nei pusė vidaus degimo variklio darbo iššvaistoma variklio komponentų šildymui; dalį šilumos nuneša išmetamosios dujos.

Dažnai reikia įvertinti mechanizmo efektyvumą ir jo panaudojimo galimybes. Todėl norint apskaičiuoti, kokia dalis atlikto darbo yra iššvaistoma, o kokia yra naudinga, įvedamas specialus fizikinis dydis, parodantis mechanizmo efektyvumą.

Ši vertė vadinama mechanizmo efektyvumu

Mechanizmo efektyvumas lygus naudingo darbo ir bendro darbo santykiui. Akivaizdu, kad efektyvumas visada yra mažesnis nei vienas. Ši vertė dažnai išreiškiama procentais. Paprastai jis žymimas graikiška raide η (skaitykite „tai“). Naudingumo koeficientas sutrumpintai vadinamas efektyvumu.

η = (A_visa / A_naudinga) * 100%,

kur η efektyvumas, A_visas bendras darbas, A_naudingas naudingas darbas.

Tarp variklių elektrinis variklis turi didžiausią efektyvumą (iki 98%). Vidaus degimo variklių naudingumo koeficientas siekia 20–40%, o garo turbinos – apie 30%.

Atkreipkite dėmesį, kad už mechanizmo efektyvumo didinimas dažnai bando sumažinti trinties jėgą. Tai galima padaryti naudojant įvairius tepalus arba rutulinius guolius, kuriuose slydimo trintį pakeičia riedėjimo trintis.

Efektyvumo skaičiavimo pavyzdžiai

Pažiūrėkime į pavyzdį. 55 kg sveriantis dviratininkas 5 kg sveriančiu dviračiu važiavo į 10 m aukščio kalną, atlikdamas 8 kJ darbą. Raskite dviračio efektyvumą. Neatsižvelgti į ratų riedėjimo trintį kelyje.

Sprendimas. Raskime bendrą dviračio ir dviratininko masę:

m = 55 kg + 5 kg = 60 kg

Raskime bendrą jų svorį:

P = mg = 60 kg * 10 N/kg = 600 N

Raskime atliktus darbus pakeliant dviratį ir dviratininką:

Naudingas = PS = 600 N * 10 m = 6 kJ

Raskime dviračio efektyvumą:

A_pilnas / A_naudingas * 100 % = 6 kJ / 8 kJ * 100 % = 75 %

Atsakymas: Dviračio efektyvumas siekia 75%.

Pažvelkime į kitą pavyzdį. Ant svirties svirties galo pakabinamas m masės kūnas. Žemyn nukreipta jėga F taikoma kitai rankai, o jos galas nuleidžiamas h. Raskite, kiek kėbulas pakilo, jei svirties efektyvumas yra η%.

Sprendimas. Raskime darbą, atliktą jėga F:

η% šio darbo atliekama m masės kūnui pakelti. Vadinasi, Fhη / 100 buvo išleista kūno pakėlimui. Kadangi kūno svoris yra lygus mg, kūnas pakilo iki Fhη / 100 / mg aukščio.

Efektyvumas (Efektyvumas) – sistemos (įrenginio, mašinos) efektyvumo charakteristika, susijusi su energijos konversija ar perdavimu. Nustatomas pagal naudingai sunaudotos energijos santykį su visu sistemos gaunamos energijos kiekiu; paprastai žymimas η („tai“). η = Wpol/Wcym. Efektyvumas yra dydis be matmenų ir dažnai matuojamas procentais. Matematiškai efektyvumo apibrėžimą galima parašyti taip:

X 100 %

Kur A- naudingą darbą ir K- sunaudota energija.

Dėl energijos tvermės dėsnio efektyvumas visada yra mažesnis arba lygus vienetui, tai yra, neįmanoma gauti daugiau naudingo darbo nei išeikvojama energija.

Šilumos variklio efektyvumas- viso naudingo variklio darbo ir energijos, gaunamos iš šildytuvo, santykis. Šilumos variklio efektyvumą galima apskaičiuoti pagal šią formulę

kur yra šilumos kiekis, gaunamas iš šildytuvo, yra šilumos kiekis, suteikiamas šaldytuvui. Didžiausias efektyvumas tarp ciklinių mašinų, veikiančių esant tam tikroms karšto šaltinio temperatūroms T 1 ir šalta T 2, turi šiluminius variklius, veikiančius Carnot ciklu; šis ribinis efektyvumas yra lygus

Ne visi energetinių procesų efektyvumą apibūdinantys rodikliai atitinka aukščiau pateiktą aprašymą. Net jei jie tradiciškai ar klaidingai vadinami "", jie gali turėti kitų savybių, ypač viršijančių 100%.

Katilo efektyvumas

Pagrindinis straipsnis: Katilo šilumos balansas

Iškastinio kuro katilų naudingumo koeficientas tradiciškai skaičiuojamas pagal mažesnę kaloringumo vertę; daroma prielaida, kad degimo produktų drėgmė iš katilo išeina perkaitintų garų pavidalu. Kondensaciniuose katiluose ši drėgmė kondensuojama, o kondensacijos šiluma panaudojama naudingai. Skaičiuojant efektyvumą pagal mažesnę kaloringumo vertę, jis gali būti didesnis nei vienas. Šiuo atveju teisingiau būtų jį skaičiuoti pagal didesnę kaloringumo vertę, kuri atsižvelgia į garų kondensacijos šilumą; tačiau tokio katilo našumą sunku palyginti su kitų įrenginių duomenimis.

Šilumos siurbliai ir aušintuvai

Šilumos siurblių, kaip šildymo įrangos, privalumas – galimybė kartais gauti daugiau šilumos, nei sunaudojama jų veikimui energijos; panašiai, šaldymo mašina gali pašalinti daugiau šilumos iš aušinto galo, nei sunaudojama organizuojant procesą.

Tokių šiluminių variklių efektyvumas pasižymi našumo koeficientas(šaldymo mašinoms) arba transformacijos koeficientas(šilumos siurbliams)

kur yra šiluma, paimama iš šaltojo galo (šaldymo mašinose) arba perduodama į karštąjį (šilumos siurbliuose); - šiam procesui sunaudotą darbą (arba elektros energiją). Atvirkštinis Carnot ciklas turi geriausius tokių mašinų veikimo rodiklius: turi našumo koeficientą

kur , yra karšto ir šalto galų temperatūros, . Akivaizdu, kad ši vertė gali būti savavališkai didelė; Nors praktiškai priartėti sunku, našumo koeficientas vis tiek gali viršyti vienetą. Tai neprieštarauja pirmajam termodinamikos dėsniui, nes, be energijos, į kurią atsižvelgiama A(pvz., elektrinis), šildyti K Taip pat energija paimama iš šalčio šaltinio.

Literatūra

• Peryshkin A.V. Fizika. 8 klasė. - Bustard, 2005. - 191 p. – 50 000 egzempliorių.

- ISBN 5-7107-9459-7.

Pastabos

• 2010 m.
• Sinonimai

Turbo Paskalis

Efektyvumas Pažiūrėkite, kas yra "" kituose žodynuose: efektyvumą

- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ... Techninis vertėjo vadovas

- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ... EFEKTYVUMAS - arba grąžos koeficientas (Efficiency) yra bet kurios mašinos ar aparato veikimo kokybės charakteristika, atsižvelgiant į jos efektyvumą. Efektyvumas reiškia iš mašinos gaunamo darbo kiekio arba energijos iš aparato santykį su kiekiu ... ... Jūrų žodynas

- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ... - (efektyvumas), mechanizmo efektyvumo rodiklis, apibrėžiamas kaip mechanizmo atlikto darbo ir jo veikimui sunaudoto darbo santykis. Efektyvumas paprastai išreiškiamas procentais. Idealus mechanizmas turėtų efektyvumą =... ...

- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas Šiuolaikinė enciklopedija

- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ...- (efektyvumas) sistemos (įrenginio, mašinos) efektyvumo charakteristika, susijusi su energijos konversija; nustatomas pagal naudingai sunaudotos energijos (ciklinio proceso metu paverčiamos darbu) ir bendro energijos kiekio santykį,... ... Didysis enciklopedinis žodynas

- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ...- pvz., naudingai panaudotos energijos (efektyvumo) santykis W p. darbo forma, į bendrą sistemos (mašinos ar variklio) gaunamą energijos kiekį W, W p/W. Dėl neišvengiamų energijos nuostolių dėl trinties ir kitų nesubalansuotų procesų tikroms sistemoms... ... Didysis enciklopedinis žodynas

- Tiekiamos galios ir sunaudotos aktyviosios galios santykis. [OST 45.55 99] naudingumo koeficientas Efektyvumas Vertė, apibūdinanti transformacijos, transformacijos ar energijos perdavimo procesų tobulumą, o tai yra naudingų ... ...- sunaudoto naudingo darbo ar gautos energijos santykis su visais išleistais darbais arba atitinkamai suvartota energija. Pavyzdžiui, elektros variklio naudingumo koeficientas yra mechaninio santykis. galią, kurią jis atiduoda jai tiekiamai elektros energijai. galia; Į.…… Techninis geležinkelių žodynas

Efektyvumas- daiktavardis, sinonimų skaičius: 8 efektyvumas (4) grąžinimas (27) vaisingumas (10) ... Sinonimų žodynas

Efektyvumas- yra dydis, apibūdinantis bet kurios sistemos tobulumą, atsižvelgiant į bet kokį joje vykstantį energijos transformacijos ar perdavimo procesą, apibrėžiamas kaip naudingo darbo ir darbo, sugaišto įjungimui, santykis. Statybinių medžiagų terminų, apibrėžimų ir paaiškinimų enciklopedija

Efektyvumas- (efektyvumas), bet kurio prietaiso ar mašinos (įskaitant šilumos variklį) energijos vartojimo efektyvumo skaitinė charakteristika. Efektyvumą lemia naudingai sunaudotos (t.y. pavertusios darbu) energijos ir bendro energijos kiekio santykis... ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

Enciklopedinis „YouTube“.

• 1 / 5

  Matematiškai efektyvumo apibrėžimą galima parašyti taip:

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

  Kur A- naudingą darbą (energiją), ir K- sunaudota energija.

  Jei efektyvumas išreiškiamas procentais, tada jis apskaičiuojamas pagal formulę:

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

  Kur Q X (\displaystyle Q_(\mathrm (X) ))- šiluma, paimta iš šaltojo galo (šaldymo mašinose, aušinimo talpa); A (\displaystyle A)

  Šilumos siurbliams vartojamas terminas yra transformacijos koeficientas

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

  Kur Q Γ (\displaystyle Q_(\Gamma))- aušinimo skysčiui perduodama kondensacinė šiluma; A (\displaystyle A)- šiam procesui sunaudotą darbą (arba elektros energiją).

  Tobulame automobilyje Q Γ = Q X + A (\displaystyle Q_(\Gamma )=Q_(\mathrm (X) )+A), nuo čia iki idealaus automobilio ε Γ = ε X + 1 (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=\varepsilon _(\mathrm (X) )+1)

  Atvirkštinis Carnot ciklas turi geriausius šaldymo mašinų veikimo rodiklius: turi našumo koeficientą

  ε = T X T Γ − T X (\displaystyle \varepsilon =(T_(\mathrm (X) ) \over (T_(\Gamma )-T_(\mathrm (X)))), nes, be energijos, atsižvelgta A(pvz., elektrinis), karštyje K Taip pat energija paimama iš šalčio šaltinio.

  Efektyvumo koeficientas (efektyvumas) yra sistemos veikimo charakteristika, susijusi su energijos konversija arba perdavimu, kuri nustatoma pagal sunaudotos naudingosios energijos ir visos sistemos gaunamos energijos santykį.

  Efektyvumas- bematis dydis, paprastai išreiškiamas procentais:

  Šilumos variklio našumo (našumo) koeficientas nustatomas pagal formulę: , kur A = Q1Q2. Šilumos variklio efektyvumas visada yra mažesnis nei 1.

  Carnot ciklas yra grįžtamasis žiedinis dujų procesas, susidedantis iš dviejų paeiliui stovinčių izoterminių ir dviejų adiabatinių procesų, atliekamų su darbiniu skysčiu.

  Apvalus ciklas, kurį sudaro dvi izotermos ir du adiabatai, atitinka maksimalų efektyvumą.

  Prancūzų inžinierius Sadi Carnot 1824 m. išvedė idealaus šiluminio variklio maksimalaus efektyvumo formulę, kai darbinis skystis yra idealios dujos, kurių ciklas susideda iš dviejų izotermų ir dviejų adiabatų, t.y. Karno ciklas. Carnot ciklas yra realus šilumos variklio darbo ciklas, kuris atlieka darbą dėl šilumos, tiekiamos į darbinį skystį izoterminio proceso metu.

  Carnot ciklo efektyvumo, ty didžiausio šilumos variklio efektyvumo, formulė yra tokia: , kur T1 – absoliuti šildytuvo temperatūra, T2 – absoliuti šaldytuvo temperatūra.

  Šilumos varikliai- tai konstrukcijos, kuriose šiluminė energija paverčiama mechanine energija.

  Šilumos varikliai yra įvairūs tiek dizaino, tiek paskirties. Tai garo varikliai, garo turbinos, vidaus degimo varikliai ir reaktyviniai varikliai.

  Tačiau, nepaisant įvairovės, iš esmės įvairių šiluminių variklių veikimas turi bendrų bruožų. Pagrindiniai kiekvieno šilumos variklio komponentai yra šie:

  • šildytuvas;
  • darbinis skystis;
  • šaldytuvas.

  Šildytuvas išskiria šiluminę energiją, kaitindamas darbinį skystį, esantį variklio darbinėje kameroje. Darbinis skystis gali būti garas arba dujos.

  Priėmus šilumos kiekį dujos plečiasi, nes jo slėgis yra didesnis už išorinį slėgį ir judina stūmoklį, sukurdamas teigiamą darbą. Tuo pačiu metu jo slėgis krinta, o tūris didėja.

  Jei suspaustume dujas, eidami per tas pačias būsenas, bet priešinga kryptimi, tada atliksime tą pačią absoliučią vertę, bet neigiamą darbą. Dėl to visas darbas per ciklą bus lygus nuliui.

  Kad šiluminio variklio darbas skirtųsi nuo nulio, dujų suspaudimo darbas turi būti mažesnis nei plėtimosi darbas.

  Kad suspaudimo darbas būtų mažesnis nei išsiplėtimo darbas, būtina, kad suspaudimo procesas vyktų žemesnėje temperatūroje, darbinis skystis turi būti aušinamas, todėl konstrukcijoje yra šaldytuvas šilumos variklio. Darbinis skystis, kai liečiasi su juo, perduoda šilumą į šaldytuvą.