Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Чему равно максимальное значение кпд теплового двигателя 527 27


Тест по физике Тепловые двигатели для 10 класса

Тест по физике Тепловые двигатели для 10 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

1 вариант

1. Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и от дает холодильнику энер­гию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?

А. 80%
Б. 72%
В. 20%

2. Чему равно максимальное значение КПД, которое мо­жет иметь идеальный тепловой двигатель с температурой нагревателя 527 °С и температурой холодильника 27 °С?

А. 95%
Б. 62,5%
В. 37,5%

3. На рисунке 32 изображен замкнутый процесс, совершенный с некоторой мас­сой идеального газа. Укажите, на каких стадиях процесса газ получал тепло.

А.1-2, 4-1
Б. 2-3, 3-4
В. 1-2, 3-4

4. В идеальном тепловом двигателе тем­пература нагревателя в 3 раза выше температуры холо­дильника. Нагреватель передал газу 40 кДж теплоты. Какую работу совершил газ?

А. 27 кДж
Б. 270 кДж
В. 2,7 кДж

5. Температуру нагревателя и холодильника теплового двигателя повысили на одинаковое число градусов. Как изменился при этом КПД двигателя?

А. Увеличился
Б. Уменьшился
В. Ответ неоднозначен

2 вариант

1. Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдает холодильнику энер­гию 700 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?

А. 70%
Б. 25%
В. 30%

2. Чему равно максимальное значение КПД, которое мо­жет иметь идеальный тепловой двигатель с температурой нагревателя 727 °С и температурой холодильника 27 °С?

А. 30%
Б. 70%
В. 96%

3. На рисунке 33 изображен замкнутый процесс, совершенный с некоторой мас­сой идеального газа. Укажите, на каких стадиях процесса газ отдавал тепло.

А.1-2, 4-1
Б. 2-3, 3-4
В. 1-2, 3-4

4. Температура нагревателя теплового двигателя 150 °С, а холодильника 25 °С. Определите работу, совершенную тепловым двигателем, если от нагревателя он получил 40 кДж энергии.

А. 11 кДж
Б. 24 кДж
В. 20 кДж

5. Температуру нагревателя и холодильника теплового двигателя понизили на одинаковое число градусов. Как изменился при этом КПД двигателя?

А. Увеличился
Б. Уменьшился
В. Ответ неоднозначен

Ответы на тест по физике Тепловые двигатели для 10 класса
1 вариант
1-В
2-Б
3-А
4-А
5-Б
2 вариант
1-В
2-Б
3-Б
4-А
5-А

Критерии работы Функция необратимых тепловых двигателей

Необратимый тепловой двигатель пересмотрен в соответствии с общим законом теплообмена. Три известных в литературе критерия - мощность, плотность мощности и эффективная мощность - переопределяются в терминах функции критериев работы (WCF), концепции, представленной в этом исследовании. Формулировка позволила предложить и проанализировать уникальный критерий - эффективную плотность мощности (которая учитывает эффективность и плотность мощности). Практически говоря, эффективная мощность и эффективная плотность мощности могут быть определены в любом порядке на основе WCF.Применимость WCF иллюстрируется для закона теплопередачи Ньютона () и для закона излучения (). Важность WCF двояка: он дает четкий дизайн и обучающий инструмент для анализа и графического отображения различных критериев бок о бок и, таким образом, помогает в процессе проектирования. Наконец, критерии были сопоставлены, и были сделаны некоторые выводы.

1. Введение

Термодинамика с конечным временем [1, 2] широко используется в различных областях исследований [3–24].В недавнем обзоре [25] сообщается о нескольких ключевых достижениях в теоретических исследованиях эффективности при максимальной мощности работы тепловых двигателей. В обзоре были представлены результаты анализов эффективности при максимальной мощности для теплового двигателя Керзона-Альборна, для стохастического теплового двигателя, построенного из броуновской частицы, и для храпового механизма Фейнмана в качестве теплового двигателя [25]. Эндообратимый тепловой двигатель, представленный Керзоном и Альборном [1], рассматривал внутренне обратимый тепловой двигатель, работающий между двумя тепловыми резервуарами.Предполагался перенос тепла ньютоновского типа. Целью было максимизировать выходную мощность. Были также рассмотрены различные законы теплообмена и различные типы необратимости [4–24]. Чтобы найти максимальную мощность и КПД при максимальной выходной мощности, была представлена ​​связь между проектными параметрами тепловых двигателей с внутренним и внешним излучением [26]. Другая целевая функция в конечной термодинамике с экологическим критерием была применена к необратимому тепловому двигателю Карно, взаимодействующему с конечными коэффициентами теплоемкости тепловых резервуаров и конечной общей проводимостью теплообменников [27].Обратный тепловой двигатель (холодильник) был рассмотрен также для экономической оптимизации эндообратимых операций и был выполнен в [28]. Полученные результаты включают следующие общие законы теплообмена: закон Ньютона (), линейный феноменологический закон в необратимой термодинамике () и радиационный закон теплообмена (). В другом исследовании [29] термоэкономическая оптимизация необратимой модели теплового двигателя на солнечной энергии была проведена с использованием термодинамической теории конечного времени / конечного размера.В этом исследовании потери были приняты во внимание из-за теплообмена между конечными временными перепадами температур, утечки тепла между тепловыми резервуарами и внутренних необратимостей в терминах параметра, который следует из неравенства Клаузиуса [29]. В модель двигателя внутреннего сгорания с подвижным поршнем был введен более обобщенный закон радиационного теплообмена, и было исследовано влияние законов теплообмена на оптимизацию двигателя для максимальной производительности труда [30]. Численные примеры для оптимизаций с линейными феноменологическими (), ньютоновскими (), квадратными (), кубическими (

.

Тепловая эффективность - Energy Education

Рисунок 1: Объем работы, полученный для данного количества тепла, дает системе ее тепловой КПД. [1]

Тепловые двигатели превращают тепло в работу. Тепловая эффективность выражает долю тепла, которая становится полезной работой. Тепловая эффективность представлена ​​символом [math] \ eta [/ math] и может быть рассчитана с использованием уравнения:

[Математика] \ ETA = \ гидроразрыв {W} {Q_H} [/ математика]

Где:

[математика] W [/ математика] является полезной работой и

[math] Q_H [/ math] - суммарная тепловая энергия, поступающая от горячего источника. [2]

Тепловые двигатели часто работают с КПД от 30% до 50% из-за практических ограничений. Для тепловых двигателей невозможно достичь 100% теплового КПД ([математика] \ eta = 1 [/ математика]) в соответствии со Вторым законом термодинамики. Это невозможно, потому что некоторое количество отработанного тепла всегда производится тепловым двигателем, как показано на рисунке 1 термином [math] Q_L [/ math]. Хотя полная эффективность в тепловом двигателе невозможна, существует много способов повысить общую эффективность системы.

Пример

Если на вход подается 200 джоулей тепловой энергии в виде тепла ([математика] Q_H [/ математика]), а двигатель выполняет 80 Дж работы ([математика] Вт [/ математика]), то КПД составляет 80 Дж / 200 Дж, что на 40% эффективнее.

Этот же результат можно получить, измеряя тепловую энергию двигателя. Например, если в двигатель залить 200 Дж и наблюдать 120 Дж отработанного тепла, то должно быть выполнено 80 Дж, что дает эффективность 40%.

Carnot Efficiency

основная статья

Максимальный достижимый КПД теплового двигателя был получен физиком Сади Карно.Следуя законам термодинамики, уравнение для этого оказывается

[математика] \ eta_ {max} = 1 - \ frac {T_L} {T_H} [/ математика]

Где

[математика] T_L [/ математика] - температура холодной «раковины» и

[math] T_H [/ math] - температура теплового резервуара.

Это описывает эффективность идеализированного двигателя, которого в действительности невозможно достичь. [3] Из этого уравнения: чем ниже температура приемника [math] T_L [/ math] или чем выше температура источника [math] T_H [/ math], тем больше работы доступно от теплового двигателя.Энергия для работы исходит из уменьшения общей энергии жидкости, используемой в системе. Следовательно, чем больше изменение температуры, тем больше это уменьшение в жидкости и, следовательно, больше энергии, доступной для выполнения работы. [4]

для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

  1. picture Эта фотография была сделана командой энергетического образования.
  2. ↑ TPUB Механика двигателя. (4 апреля 2015 г.) Тепловая эффективность [Online]. Доступно: http://enginemechanics.tpub.com/14075/css/14075_141.htm
  3. ↑ Hyperphysics, Carnot Cycle [Online], доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/carnot.html
  4. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 4-е изд. Торонто, Онтарио Канада: Томсон Брукс / Коул, 2006, ч.4, с.Е., с.115
,

Тепловая эффективность - Википедия

В термодинамике тепловая эффективность (ηth {\ displaystyle \ eta _ {\ rm {th}}}) - это безразмерная мера производительности устройства, которое использует тепловую энергию, например, для внутреннего сгорания. двигатель, паровая турбина или паровой двигатель, котел, печь или холодильник, например. Для теплового двигателя тепловой КПД - это доля энергии, добавляемой теплом (первичная энергия), которая преобразуется в чистую рабочую мощность (вторичная энергия).В случае цикла охлаждения или теплового насоса термический КПД - это отношение полезной тепловой мощности, выделяемой для отопления или отводящей для охлаждения, к потребляемой энергии (коэффициент производительности).

Обзор [редактировать]

Выходная (механическая) энергия всегда ниже входной энергии

В целом, эффективность преобразования энергии - это отношение полезного выхода устройства к входу в терминах энергии. Для тепловой эффективности вход Qin {\ displaystyle Q _ {\ rm {in}}} к устройству - это тепло или содержание тепла в потребляемом топливе.Желаемый результат - механическая работа, Wout {\ displaystyle W _ {\ rm {out}}} или нагрев, Qout {\ displaystyle Q _ {\ rm {out}}} или, возможно, оба. Поскольку потребляемая теплота обычно имеет реальные финансовые затраты, общее и общее определение теплового КПД составляет [1]

ηth≡benefitcost. {\ Displaystyle \ eta _ {\ rm {th}} \ эквивалент {\ frac {\ text {выгоды}} {\ text {cost}}}.}

Из первого закона термодинамики выход энергии не может превышать вход, и по второму закону термодинамики он не может быть равным в неидеальном процессе, поэтому

0≤ηth <1 {\ displaystyle 0 \ leq \ eta _ {\ rm {th}} <1}

При выражении в процентах тепловой КПД должен составлять от 0% до 100%.Эффективность, как правило, составляет менее 100%, потому что есть такие недостатки, как трение и потеря тепла, которые преобразуют энергию в альтернативные формы. Например, типичный бензиновый автомобильный двигатель работает с КПД около 25%, а большая электростанция на угольном топливе достигает пика около 46%, прогресс в правилах автоспорта Формулы 1 подтолкнул команды к разработке высокоэффективных силовых агрегатов, пик которых составляет около 45– Тепловая эффективность 50%. Самый большой дизельный двигатель в мире достигает максимума в 51.7%. В установке с комбинированным циклом тепловая эффективность приближается к 60%. [2] Такое реальное значение можно использовать как показатель качества устройства.

Для двигателей, в которых сжигается топливо, существует два типа тепловой эффективности: указанная тепловая эффективность и тепловая эффективность тормоза. [3] Этот коэффициент полезен только при сравнении аналогичных типов или аналогичных устройств.

Для других систем особенности расчетов эффективности различаются, но размерный ввод остается тем же.Эффективность = Выходная энергия / входная энергия

Тепловые двигатели [править]

Тепловые двигатели преобразуют тепловую энергию, или тепло, Q в в механическую энергию, или работу, Вт, из . Они не могут выполнить эту задачу идеально, поэтому часть подводимой тепловой энергии не преобразуется в работу, а рассеивается в виде отработанного тепла Q из в окружающую среду.

Qin = Wout + Qout {\ displaystyle Q_ {in} = W _ {\ rm {out}} + Q _ {\ rm {out}} \,}

Тепловой КПД теплового двигателя - это процент тепла энергия, которая превращается в работу.Тепловая эффективность определяется как

ηth≡WoutQin = Qin-QoutQin = 1-QoutQin {\ displaystyle \ eta _ {\ rm {th}} \ эквивалент {\ frac {W _ {\ rm {out}}} {Q _ {\ rm {in}} }} = {\ frac {{Q _ {\ rm {in}}} - Q _ {\ rm {out}}} {Q _ {\ rm {in}}}} = 1 - {\ frac {Q _ {\ rm { out}}} {Q _ {\ rm {in}}}}}

Эффективность даже самых лучших тепловых двигателей низкая; обычно ниже 50% и часто намного ниже. Таким образом, энергия, теряемая для окружающей среды тепловыми двигателями, является основной тратой энергетических ресурсов. Поскольку значительная часть производимого в мире топлива идет на питание тепловых двигателей, возможно, до половины полезной энергии, производимой в мире, теряется из-за неэффективности двигателей, хотя современные схемы когенерации, комбинированного цикла и рециркуляции энергии начинают использовать это тепло для других целей. ,Эту неэффективность можно объяснить тремя причинами. Существует общий теоретический предел эффективности любого теплового двигателя из-за температуры, который называется КПД Карно. Во-вторых, у определенных типов двигателей есть более низкие пределы их эффективности из-за присущей необратимости цикла двигателя, который они используют. В-третьих, неидеальное поведение реальных двигателей, такое как механическое трение и потери в процессе сгорания, вызывает дальнейшие потери эффективности.

Эффективность Карно [править]

Второй закон термодинамики устанавливает фундаментальный предел теплового кпд всех тепловых двигателей.Даже идеальный двигатель без трения не может преобразовать где-либо около 100% его входного тепла в работу. Ограничивающими факторами являются температура, при которой тепло поступает в двигатель, TH {\ displaystyle T _ {\ rm {H}} \,}, и температура окружающей среды, в которую двигатель отдает свое отработанное тепло, TC {\ displaystyle T_ {\ rm {C}} \,}, измеряется в абсолютной шкале, такой как шкала Кельвина или Ранкина. По теореме Карно, для любого двигателя, работающего между этими двумя температурами: [4]

ηth≤1 − TCTH {\ displaystyle \ eta _ {\ rm {th}} \ leq 1 - {\ frac {T _ {\ rm {C}}} {T _ {\ rm {H}}}} \, }

Это предельное значение называется эффективностью цикла Карно , потому что это эффективность недостижимого, идеального, обратимого цикла двигателя, называемого циклом Карно.Ни одно устройство, преобразующее тепло в механическую энергию, независимо от его конструкции, не может превзойти эту эффективность.

Примерами TH {\ displaystyle T _ {\ rm {H}} \,} являются температура горячего пара, поступающего в турбину паровой электростанции, или температура, при которой топливо горит в двигателе внутреннего сгорания. TC {\ displaystyle T _ {\ rm {C}} \,} обычно является температурой окружающей среды, в которой расположен двигатель, или температурой озера или реки, в которую отводится тепло. Например, если автомобильный двигатель сжигает бензин при температуре TH = 816∘C = 1500∘F = 1089K {\ displaystyle T _ {\ rm {H}} = 816 ^ {\ circ} {\ text {C}} = 1500 ^ {\ circ} {\ text {F}} = 1089 {\ text {K}} \,}, а температура окружающей среды - TC = 21∘C = 70∘F = 294K {\ displaystyle T _ {\ rm {C }} = 21 ^ {\ circ} {\ text {C}} = 70 ^ {\ circ} {\ text {F}} = 294 {\ text {K}} \,}, тогда его максимально возможная эффективность равна:

ηth≤ (1−294K1089K) 100% = 73.0% {\ displaystyle \ eta _ {\ rm {th}} \ leq \ left (1 - {\ frac {294K} {1089K}} \ right) 100 \% = 73.0 \%}

Видно что, поскольку TC {\ displaystyle T _ {\ rm {C}} \,} определяется средой, единственный способ для дизайнера повысить эффективность двигателя Карно - увеличить TH {\ displaystyle T _ {\ rm {H }} \,} - температура, при которой тепло добавляется в двигатель. Эффективность обычных тепловых двигателей также обычно увеличивается с рабочей температурой, и передовые конструкционные материалы, которые позволяют двигателям работать при более высоких температурах, являются активной областью исследований.

Из-за других причин, подробно описанных ниже, практические двигатели имеют КПД намного ниже предела Карно. Например, средний автомобильный двигатель работает менее чем на 35%.

Теорема Карно применяется к термодинамическим циклам, где тепловая энергия преобразуется в механическую работу. Устройства, которые преобразуют химическую энергию топлива непосредственно в электрические работы, такие как топливные элементы, могут превышать эффективность Карно. [5] [6]

КПД цикла двигателя [править]

Цикл Карно является обратимым и, таким образом, представляет собой верхний предел эффективности цикла двигателя.Практические циклы работы двигателя необратимы и, следовательно, имеют по своей природе более низкую эффективность, чем эффективность Карно, при работе при одинаковых температурах TH {\ displaystyle T _ {\ rm {H}} \,} и TC {\ displaystyle T _ {\ rm {C}} \ }. Одним из факторов, определяющих эффективность, является то, как тепло добавляется к рабочей жидкости в цикле и как оно отводится. Цикл Карно достигает максимальной эффективности, поскольку все тепло добавляется в рабочую жидкость при максимальной температуре TH {\ displaystyle T _ {\ rm {H}} \,} и удаляется при минимальной температуре TC {\ displaystyle T _ {\ rm {C}} \,}.Напротив, в двигателе внутреннего сгорания температура топливовоздушной смеси в цилиндре нигде не приближается к своей пиковой температуре, когда топливо начинает гореть, и достигает пиковой температуры только тогда, когда все топливо израсходовано, поэтому средняя температура при котором добавляется тепло меньше, снижая эффективность.

Важным параметром в эффективности двигателей внутреннего сгорания является удельное тепловое отношение воздушно-топливной смеси, γ . Это несколько зависит от топлива, но обычно близко к воздушному значению 1.{\ gamma -1}}} \,}

Таким образом, эффективность увеличивается с коэффициентом сжатия. Однако степень сжатия двигателей с циклом Отто ограничена необходимостью предотвращения неконтролируемого сгорания, известного как детонация. Современные двигатели имеют степень сжатия в диапазоне от 8 до 11, что обеспечивает идеальную эффективность цикла от 56% до 61%.
  • Дизельный цикл: грузовые автомобили и поезда В дизельном цикле, используемом в дизельных грузовых автомобилях и поездах, топливо воспламеняется при сжатии в цилиндре.{\ gamma} -1)} {\ gamma (r _ {\ rm {c}} - 1)}} \,}
    Дизельный цикл менее эффективен, чем цикл Отто, при использовании той же степени сжатия. Однако практичные дизельные двигатели на 30–35% эффективнее бензиновых двигателей. [7] Это связано с тем, что, поскольку топливо не подается в камеру сгорания до тех пор, пока оно не требуется для зажигания, степень сжатия не ограничивается необходимостью избегать детонации, поэтому используются более высокие коэффициенты, чем в двигателях с искровым зажиганием.
    • Цикл Ранкина: паровые электростанции Цикл Ранкина - это цикл, используемый в паротурбинных электростанциях.Подавляющее большинство электроэнергии в мире производится с этим циклом. Поскольку рабочая жидкость цикла, вода, изменяется от жидкости к пару и обратно во время цикла, их эффективность зависит от термодинамических свойств воды. Тепловая эффективность современных паротурбинных установок с циклами подогрева может достигать 47%, а в парогазовых установках, в которых паровая турбина приводится в действие отработавшим газом газовой турбины, она может приближаться к 60%. [4]
    • Цикл Брайтона: газовые турбины и реактивные двигатели Цикл Брайтона - это цикл, используемый в газовых турбинах и реактивных двигателях.{\ frac {1- \ gamma} {\ gamma}} \,}

      Другие неэффективности [править]

      Не следует путать тепловую эффективность с другими показателями эффективности, которые используются при обсуждении двигателей. Приведенные выше формулы эффективности основаны на простых идеализированных математических моделях двигателей без трения и рабочих жидкостей, которые подчиняются простым термодинамическим правилам, называемым законом идеального газа. Реальные двигатели имеют много отклонений от идеального поведения, которое тратит энергию, снижая фактическую эффективность ниже теоретических значений, приведенных выше.Примеры:

      • трение движущихся частей
      • неэффективное сгорание
      • потери тепла из камеры сгорания
      • Отход рабочего тела от термодинамических свойств идеального газа
      • аэродинамическое сопротивление воздуха, движущегося через двигатель
      • энергии, используемой вспомогательным оборудованием, таким как масляные и водяные насосы.
      • неэффективные компрессоры и турбины
      • Несоответствие фаз газораспределения

      Эти факторы могут учитываться при анализе термодинамических циклов, однако обсуждение того, как это сделать, выходит за рамки данной статьи.

      Преобразование энергии [править]

      Для устройства, которое преобразует энергию из другой формы в тепловую энергию (например, электрический нагреватель, бойлер или печь), тепловая эффективность

      ηth≡QoutQin {\ displaystyle \ eta _ {\ rm {th}} \ эквивалент {\ frac {Q _ {\ rm {out}}} {Q _ {\ rm {in}}}}}

      где Величины Q {\ displaystyle Q} являются значениями, эквивалентными теплу.

      Таким образом, для котла, который производит мощность 210 кВт (или 700 000 БТЕ / ч) на каждые 300 кВт (или 1 000 000 БТЕ / ч) тепловой эквивалентной мощности, его тепловая эффективность составляет 210/300 = 0.70 или 70%. Это означает, что 30% энергии теряется для окружающей среды.

      Электрический резистивный нагреватель имеет тепловой КПД, близкий к 100%. [8] При сравнении нагревательных приборов, таких как высокоэффективный электрический нагреватель сопротивления, с печью, работающей на природном газе с эффективностью 80%, необходим экономический анализ, чтобы определить наиболее рентабельный выбор.

      Влияние теплотворной способности топлива [править]

      Теплотворная способность топлива - это количество тепла, выделяющегося во время экзотермической реакции (например,г. сгорания) и является характеристикой каждого вещества. Он измеряется в единицах энергии на единицу вещества, обычно это масса, например: кДж / кг, Дж / моль.

      Теплотворная способность для топлива выражается в HHV, LHV или GHV для различения обработки теплоты фазовых изменений:

      • Более высокая теплотворная способность ( HHV ) определяется путем доведения всех продуктов сгорания до первоначальной температуры предварительного сгорания и, в частности, конденсации любого произведенного пара.Это то же самое, что и термодинамическая теплота сгорания.
      • Нижняя теплотворная способность ( LHV ) (или чистая теплотворная способность ) определяется путем вычитания теплоты испарения водяного пара из более высокой теплотворной способности. Поэтому энергия, необходимая для испарения воды, не реализуется как тепло.
      • Полная теплотворная способность учитывает воду в выхлопе, выходящую в виде пара, и включает в себя жидкую воду в топливе до сгорания.Это значение важно для таких видов топлива, как древесина или уголь, которые обычно содержат некоторое количество воды перед сжиганием.

      То, какое определение теплотворной способности используется, существенно влияет на любую заявленную эффективность. Не указание, является ли эффективность HHV или LHV, вводит в заблуждение такие цифры.

      Тепловые насосы и холодильники [редактировать]

      Тепловые насосы, холодильники и кондиционеры используют работу для передачи тепла из более холодного в более теплое место, поэтому их функция противоположна тепловому двигателю.Применяемая к ним рабочая энергия ( Вт, , в ) преобразуется в тепло, а сумма этой энергии и тепловой энергии, которая перемещается из холодного резервуара ( Q C ), равна общая тепловая энергия, добавленная в горячий резервуар ( Q H )

      QH = QC + Win {\ displaystyle Q _ {\ rm {H}} = Q _ {\ rm {C}} + W _ {\ rm {in}} \,}

      Их эффективность измеряется коэффициентом производительность (КС). Тепловые насосы измеряются по эффективности, с которой они добавляют тепло в горячий резервуар, COP , нагрев ; холодильники и кондиционеры по эффективности, с которой они отводят тепло из холодного салона, COP , охлаждение :

      COPheating≡QHWin {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {отопление}} \ эквивалент {\ frac {Q _ {\ rm {H}}} {W _ {\ rm {in}}}} \,}
      COPcooling≡QCWin {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {охлаждение}} \ эквивалент {\ frac {Q _ {\ rm {C}}} {W _ {\ rm {in}}}} \ ,}

      Причина, по которой термин «коэффициент производительности» используется вместо «КПД», заключается в том, что, поскольку эти устройства перемещают тепло, а не создают его, количество тепла, которое они перемещают, может быть больше, чем входная работа, поэтому КС может быть больше 1 (100%).Следовательно, тепловые насосы могут быть более эффективным способом нагрева, чем просто преобразование входной работы в тепло, как в электрическом нагревателе или печи.

      Поскольку они являются тепловыми двигателями, эти устройства также ограничены теоремой Карно. Предельное значение «эффективности» Карно для этих процессов при равенстве, теоретически достижимом только при идеальном «обратимом» цикле, составляет:

      COPheating≤THTH-TC = COPheating, carnot {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {heating}} \ leq {\ frac {T _ {\ rm {H}}} {T _ {\ rm {H} } -T _ {\ rm {C}}}} = \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {отопление, carnot}}}
      COPcooling≤TCTH-TC = COPcooling, carnot {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {охлаждение}} \ leq {\ frac {T _ {\ rm {C}}} {T _ {\ rm {H}} - T _ {\ rm {C}}}} = \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {охлаждение, carnot}}}

      Одно и то же устройство, используемое при одинаковых температурах, более эффективно, если рассматривать его в качестве теплового насоса, чем в случае холодильника:

      COPheating-COPcooling = 1 {\ displaystyle \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {отопление}} - \ mathrm {COP} _ {\ mathrm {охлаждение}} = 1 \,}

      Это происходит потому, что при нагревании работа, используемая для запуска устройства, преобразуется в тепло и добавляет к желаемому эффекту, тогда как, если желаемый эффект заключается в охлаждении, тепло, полученное в результате работы ввода, является просто нежелательным побочным продуктом.Иногда термин эффективность используется для отношения достигнутого КС к КС Карно, которое не может превышать 100%. [9]

      Энергоэффективность [править]

      «Тепловая эффективность» иногда называется энергоэффективностью . В Соединенных Штатах при повседневном использовании SEER является более распространенным показателем энергоэффективности для охлаждающих устройств, а также для тепловых насосов, когда они работают в режиме обогрева. Для нагревательных устройств с преобразованием энергии часто указывается их максимальный стационарный тепловой КПД, например,Например, «эта печь эффективна на 90%», но более подробным показателем сезонной энергоэффективности является годовая эффективность использования топлива (AFUE). [10]

      Теплообменники [править]

      Противоточный теплообменник является наиболее эффективным типом теплообменника для передачи тепловой энергии от одного контура к другому. Тем не менее, для более полной картины эффективности теплообменника необходимо учитывать эксергетические соображения. Тепловая эффективность двигателя внутреннего сгорания обычно выше, чем у двигателей внешнего сгорания. Winterbone, D .; Али Туран (1996).

    • .

      Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.