Kendalian pelbagai jenis mesin dicirikan oleh penunjuk penting seperti kecekapan enjin haba. Setiap tahun, jurutera berusaha untuk mencipta peralatan yang lebih canggih yang, pada kos bahan api yang lebih rendah, akan memberikan hasil maksimum daripada penggunaannya.
Peranti enjin haba
Sebelum memahami apa itu kecekapan, adalah perlu untuk memahami cara mekanisme ini berfungsi. Tanpa mengetahui prinsip tindakannya, adalah mustahil untuk mengetahui intipati penunjuk ini. Enjin haba ialah peranti yang berfungsi dengan menggunakan tenaga dalaman. Mana-mana enjin haba yang menukar tenaga haba kepada tenaga mekanikal menggunakan pengembangan haba bahan dengan peningkatan suhu. Dalam enjin keadaan pepejal, adalah mungkin bukan sahaja untuk menukar jumlah jirim, tetapi juga bentuk badan. Pengendalian enjin sedemikian tertakluk kepada undang-undang termodinamik.
Prinsip operasi
Untuk memahami cara enjin haba berfungsi, adalah perlu untuk mempertimbangkan asasnyarekaan beliau. Untuk pengendalian peranti, dua badan diperlukan: panas (pemanas) dan sejuk (peti sejuk, penyejuk). Prinsip operasi enjin haba (kecekapan enjin haba) bergantung pada jenisnya. Selalunya, pemeluwap wap bertindak sebagai peti sejuk, dan apa-apa jenis bahan api yang terbakar di dalam relau bertindak sebagai pemanas. Kecekapan enjin haba yang ideal didapati dengan formula berikut:
Kecekapan=(Teater - Penyejukan)/ Teater. x 100%.
Pada masa yang sama, kecekapan enjin sebenar tidak boleh melebihi nilai yang diperoleh mengikut formula ini. Selain itu, penunjuk ini tidak akan melebihi nilai di atas. Untuk meningkatkan kecekapan, paling kerap meningkatkan suhu pemanas dan mengurangkan suhu peti sejuk. Kedua-dua proses ini akan dihadkan oleh keadaan operasi sebenar peralatan.
Kecekapan enjin haba (formula)
Semasa operasi enjin haba, kerja dilakukan, kerana gas mula kehilangan tenaga dan menyejuk pada suhu tertentu. Yang terakhir ini biasanya beberapa darjah di atas suasana sekeliling. Ini adalah suhu peti sejuk. Peranti khas sedemikian direka untuk penyejukan dengan pemeluwapan stim ekzos seterusnya. Di mana terdapat pemeluwap, suhu peti sejuk kadangkala lebih rendah daripada suhu ambien.
Dalam enjin haba, badan, apabila dipanaskan dan dibesarkan, tidak dapat memberikan semua tenaga dalamannya untuk melakukan kerja. Sebahagian daripada haba akan dipindahkan ke peti sejuk bersama-sama dengan gas ekzos atau wap. Bahagian initenaga dalaman haba tidak dapat dielakkan hilang. Semasa pembakaran bahan api, badan kerja menerima sejumlah haba Q1 daripada pemanas. Pada masa yang sama, ia masih berfungsi A, di mana ia memindahkan sebahagian daripada tenaga haba ke peti sejuk: Q2<Q1.
KECEKAPAN mencirikan kecekapan enjin dalam bidang penukaran tenaga dan penghantaran. Penunjuk ini selalunya diukur sebagai peratusan. Formula Kecekapan:
ηA/Qx100%, dengan Q ialah tenaga yang dibelanjakan, A ialah kerja yang berguna.
Berdasarkan undang-undang pemuliharaan tenaga, kita boleh membuat kesimpulan bahawa kecekapan akan sentiasa kurang daripada satu. Dalam erti kata lain, tidak akan ada kerja yang lebih berguna daripada tenaga yang dibelanjakan untuknya.
Kecekapan enjin ialah nisbah kerja berguna kepada tenaga yang dibekalkan oleh pemanas. Ia boleh diwakili sebagai formula berikut:
η=(Q1-Q2)/ Q1, di mana Q 1 - haba diterima daripada pemanas dan Q2 - diberikan kepada peti sejuk.
Kendalian enjin haba
Kerja yang dilakukan oleh enjin haba dikira menggunakan formula berikut:
A=|QH| - |QX|, di mana A berfungsi, QH ialah jumlah haba yang diterima daripada pemanas, QX - jumlah haba yang diberikan kepada penyejuk.
Kecekapan enjin haba (formula):
|QH| - |QX|)/|QH|=1 - |QX|/|QH|
Ia adalah sama dengan nisbah kerja yang dilakukan oleh enjin kepada jumlahkemesraan. Sebahagian daripada tenaga haba hilang semasa pemindahan ini.
Enjin Carnot
Kecekapan maksimum enjin haba dicatatkan pada peranti Carnot. Ini disebabkan oleh fakta bahawa dalam sistem ini ia hanya bergantung pada suhu mutlak pemanas (Тн) dan penyejuk (Тх). Kecekapan enjin haba yang beroperasi mengikut kitaran Carnot ditentukan oleh formula berikut:
(Тн - Тх)/ Тн=- Тх - Тн.
Hukum termodinamik membolehkan kami mengira kecekapan maksimum yang mungkin. Buat pertama kali penunjuk ini dikira oleh saintis dan jurutera Perancis Sadi Carnot. Dia mencipta enjin haba yang menggunakan gas ideal. Ia berfungsi pada kitaran 2 isoterma dan 2 adiabat. Prinsip operasinya agak mudah: sentuhan pemanas dibawa ke kapal dengan gas, akibatnya cecair kerja mengembang secara isoterma. Pada masa yang sama, ia berfungsi dan menerima sejumlah haba. Selepas kapal itu terlindung secara haba. Walaupun begitu, gas terus berkembang, tetapi sudah secara adiabatik (tanpa pertukaran haba dengan persekitaran). Pada masa ini, suhunya turun ke peti sejuk. Pada masa ini, gas bersentuhan dengan peti sejuk, akibatnya ia memberikan sejumlah haba semasa pemampatan isometrik. Kemudian kapal itu ditebat secara haba sekali lagi. Dalam kes ini, gas dimampatkan secara adiabatik kepada isipadu dan keadaan asalnya.
Pelbagai
Pada zaman kita, terdapat banyak jenis enjin haba yang beroperasi pada prinsip yang berbeza dan pada bahan api yang berbeza. Mereka semua mempunyai kecekapan mereka sendiri. Ini termasukberikut:
• Enjin pembakaran dalaman (omboh), iaitu mekanisme di mana sebahagian daripada tenaga kimia bahan api yang terbakar ditukar kepada tenaga mekanikal. Peranti sedemikian boleh menjadi gas dan cecair. Terdapat enjin 2 lejang dan 4 lejang. Mereka mungkin mempunyai kitaran tugas yang berterusan. Mengikut kaedah penyediaan campuran bahan api, enjin tersebut adalah karburetor (dengan pembentukan campuran luaran) dan diesel (dengan dalaman). Mengikut jenis penukar tenaga, ia dibahagikan kepada omboh, jet, turbin, digabungkan. Kecekapan mesin sedemikian tidak melebihi 0.5.
• Enjin pengadukan - peranti di mana bendalir kerja berada dalam ruang tertutup. Ia adalah sejenis enjin pembakaran luaran. Prinsip operasinya adalah berdasarkan penyejukan/pemanasan badan secara berkala dengan penghasilan tenaga akibat perubahan isipadunya. Ia adalah salah satu enjin yang paling cekap.
• Enjin turbin (berputar) dengan pembakaran luar bahan api. Pemasangan sedemikian paling kerap ditemui di loji kuasa haba.
• ICE Turbin (berputar) digunakan pada loji kuasa haba dalam mod puncak. Tidak biasa seperti yang lain.
• Enjin turboprop menjana sebahagian daripada tujahan akibat kipas. Selebihnya berasal dari gas ekzos. Reka bentuknya ialah enjin berputar (turbin gas), pada aci yang mana kipas dipasang.
Jenis enjin haba lain
• Enjin roket, turbojet dan jet yang mendapat tujahan daripada gegelunggas ekzos.
• Enjin keadaan pepejal menggunakan pepejal sebagai bahan api. Apabila bekerja, bukan volumnya yang berubah, tetapi bentuknya. Pengendalian peralatan menggunakan perbezaan suhu yang sangat rendah.
Cara meningkatkan kecekapan
Adakah mungkin untuk meningkatkan kecekapan enjin haba? Jawapannya mesti dicari dalam termodinamik. Ia mengkaji perubahan bersama pelbagai jenis tenaga. Telah ditetapkan bahawa adalah mustahil untuk menukar semua tenaga haba yang ada kepada elektrik, mekanikal, dan lain-lain. Pada masa yang sama, penukarannya kepada tenaga haba berlaku tanpa sebarang sekatan. Ini mungkin disebabkan oleh hakikat bahawa sifat tenaga haba adalah berdasarkan pergerakan zarah yang tidak teratur (kecoh).
Semakin banyak badan menjadi panas, semakin cepat molekul yang membentuknya akan bergerak. Pergerakan zarah akan menjadi lebih tidak menentu. Seiring dengan ini, semua orang tahu bahawa pesanan boleh dengan mudah bertukar menjadi huru-hara, yang sangat sukar untuk dipesan.
