Tehokkuus

Hyötysuhdekerroin (COP) on järjestelmän (laitteen, koneen) hyötysuhteen ominaisuus suhteessa energian muuntamiseen tai siirtoon. Se määräytyy käytetyn hyödyllisen energian suhteena järjestelmän vastaanottamaan kokonaisenergiamäärään; yleensä merkitään η ("tämä") [1] . Tehokkuus on mittaamaton suure , ja se ilmaistaan usein prosentteina .

Määritelmä

Matemaattisesti tehokkuus määritellään seuraavasti

\eta = \frac{A}{Q},

missä A on hyödyllinen työ (energia) ja Q on käytetty energia.

Jos tehokkuus ilmaistaan prosentteina, tämä kaava kirjoitetaan joskus muodossa

\eta ={\frac {A}{Q}}\times 100\%

Tässä kertomisella ei ole mitään mielekästä merkitystä, koska . Tässä suhteessa kaavan toinen versio on vähemmän edullinen (sama fyysinen määrä voidaan ilmaista eri yksiköissä riippumatta kaavoista, joissa se on mukana). $100\%$ $100\%=1$

Energian säilymisen lain nojalla ja irrottamattomien energiahäviöiden seurauksena todellisten järjestelmien hyötysuhde on aina pienempi kuin yksikkö, eli on mahdotonta saada enemmän hyödyllistä työtä tai yhtä paljon kuin kulutettu energia.

Lämpökoneen hyötysuhde on moottorin tekemän hyödyllisen työn suhde lämmittimestä saatuun energiaan. Lämpömoottorin hyötysuhde voidaan laskea seuraavalla kaavalla

\eta ={\frac {Q_{1}-Q_{2}}{Q_{1}}}

missä on lämmittimestä saadun lämmön määrä, on jääkaapin lämmön määrä. Tietyissä lämpötiloissa lämmittimen T 1 ja jääkaapin T 2 toimivien syklisten koneiden joukossa suurin hyötysuhde on lämpömoottorit, jotka toimivat Carnot-syklillä ; tämä rajoittava tehokkuus on yhtä suuri kuin $Q_1$ $Q_{2}$

\eta _{k}={\frac {T_{1}-T_{2}}{T_{1}}}

Muut asiaan liittyvät indikaattorit

Kaikki energiaprosessien tehokkuutta kuvaavat indikaattorit eivät vastaa yllä olevaa kuvausta. Vaikka niitä kutsutaan perinteisesti tai virheellisesti "tehokkuudeksi", niillä voi olla muita ominaisuuksia, erityisesti yli 100%.

Kattilan hyötysuhde

Fossiilisten polttoaineiden kattiloiden hyötysuhde lasketaan perinteisesti nettolämpöarvosta ; oletetaan, että palamistuotteiden kosteus poistuu kattilasta tulistetun höyryn muodossa . Kondensaatiokattiloissa tämä kosteus kondensoituu, kondensaatiolämpöä käytetään hyödyllisesti. Kun tehoa lasketaan alemman lämpöarvon mukaan, se voi lopulta osoittautua useammaksi kuin yhdeksi. Tässä tapauksessa olisi oikeampaa tarkastella sitä bruttolämpöarvon mukaan , joka ottaa huomioon höyryn tiivistymisen lämmön; Tällaisen kattilan suorituskykyä on kuitenkin vaikea verrata muiden laitosten tietoihin.

Lämpöpumput ja jäähdyttimet

Lämpöpumppujen etuna lämmitystekniikana on kyky vastaanottaa enemmän lämpöä kuin niiden toimintaan kulutetaan energiaa. Kylmäkone pystyy poistamaan jäähdytetystä päästä enemmän lämpöä kuin prosessin organisointiin kuluva energia.

Koneiden tehokkuus luonnehtii suorituskerrointa

\varepsilon _{{\mathrm {X}}}=Q_{{\mathrm {X}}}/A

missä on kylmästä päästä otettu lämpö (jäähdytyskoneiden jäähdytyskapasiteetti); - tähän prosessiin käytetty työ (tai sähkö). $Q_{{\mathrm {X}}}$ $A$

Lämpöpumpuille käytetään termiä muunnossuhde .

\varepsilon _{\Gamma }=Q_{\Gamma }/A

missä on kondensaatiolämpö, joka siirtyy jäähdytysnesteeseen; - tähän prosessiin käytetty työ (tai sähkö). $Q_{\Gamma}$ $A$

Täydellisessä autossa , pois täydellisen auton puolesta $Q_{\Gamma }=Q_{{\mathrm {X}}}+A$ $\varepsilon _{\Gamma }=\varepsilon _{{\mathrm {X}}}+1$

Parhailla jäähdytyskoneiden suorituskykyindikaattoreilla on käänteinen Carnot-sykli : siinä suorituskykykerroin

\varepsilon ={T_{{\mathrm {X}}} \over {T_{\Gamma }-T_({\mathrm {X}}}}}

missä , ovat kuuman ja kylmän pään lämpötilat , K [2] . Tämä arvo voi tietysti olla mielivaltaisen suuri; vaikka käytännössä sitä on vaikea lähestyä, suorituskykykerroin voi ylittää yksikön. Tämä ei ole ristiriidassa termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön kanssa, koska huomioidun energian A (esimerkiksi sähköinen) lisäksi myös kylmästä lähteestä otettu energia menee lämmöksi Q. $T_{\Gamma}$ $T_{{\mathrm {X}}}$

Kirjallisuus

Peryshkin A.V. Fysiikka. 8. luokka. - Bustard, 2005. - 191 s. – 50 000 kappaletta. — ISBN 5-7107-9459-7 ..

Muistiinpanot

↑ Zubarev D.N. Tehokkuus // Physical Encyclopedia / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M .: Neuvostoliiton tietosanakirja , 1990. - T. 2. - S. 484-485. - 704 s. - 100 000 kappaletta. — ISBN 5-85270-061-4 .
↑ Jäähdytyskerroin // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia : [30 osana] / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.