Coeficient de performanță (COP) - un termen care poate fi aplicat, probabil, fiecărui sistem și dispozitiv. Chiar și o persoană are o eficiență, deși, probabil, nu există încă o formulă obiectivă pentru a o găsi. În acest articol, vom explica în detaliu ce este eficiența și cum poate fi calculată pentru diverse sisteme.

definirea eficienței

Eficiența este un indicator care caracterizează eficiența unui anumit sistem în raport cu returnarea sau conversia energiei. Eficiența este o valoare fără măsură și este reprezentată fie ca valoare numerică în intervalul de la 0 la 1, fie ca procent.

Formula generala

Eficiența este indicată prin simbolul Ƞ.

Formula matematică generală pentru găsirea eficienței este scrisă după cum urmează:

Ƞ=A/Q, unde A este energia/munca utilă efectuată de sistem, iar Q este energia consumată de acest sistem pentru a organiza procesul de obținere a unui output util.

Factorul de eficiență, din păcate, este întotdeauna mai mic decât unul sau egal cu acesta, deoarece, conform legii conservării energiei, nu putem obține mai multă muncă decât energia cheltuită. În plus, eficiența, de fapt, este extrem de rar egală cu unul, deoarece munca utilă este întotdeauna însoțită de pierderi, de exemplu, pentru încălzirea mecanismului.

Eficiența motorului termic

Un motor termic este un dispozitiv care transformă energia termică în energie mecanică. Într-un motor termic, munca este determinată de diferența dintre cantitatea de căldură primită de la încălzitor și cantitatea de căldură dată răcitorului și, prin urmare, eficiența este determinată de formula:

• Ƞ=Qн-Qх/Qн, unde Qн este cantitatea de căldură primită de la încălzitor și Qх este cantitatea de căldură dată răcitorului.

Se crede că cea mai mare eficiență este asigurată de motoarele care funcționează pe ciclul Carnot. În acest caz, eficiența este determinată de formula:

• Ƞ=T1-T2/T1, unde T1 este temperatura sursei calde, T2 este temperatura sursei reci.

Eficiența motorului electric

Un motor electric este un dispozitiv care convertește energia electrică în energie mecanică, astfel încât eficiența în acest caz este raportul de eficiență al dispozitivului în raport cu conversia energiei electrice în energie mecanică. Formula pentru găsirea eficienței unui motor electric arată astfel:

• Ƞ=P2/P1, unde P1 este puterea electrică furnizată, P2 este puterea mecanică utilă generată de motor.

Puterea electrică se găsește ca produsul dintre curentul și tensiunea sistemului (P=UI), iar puterea mecanică este găsită ca raportul dintre lucru și unitatea de timp (P=A/t)

randamentul transformatorului

Un transformator este un dispozitiv care convertește curentul alternativ al unei tensiuni în curent alternativ al altei tensiuni, menținând în același timp frecvența. În plus, transformatoarele pot transforma și AC în DC.

Eficiența transformatorului se găsește prin formula:

• Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), unde P0 - pierderi în gol, PL - pierderi de sarcină, P2 - puterea activă livrată la sarcină, n - gradul relativ de încărcare.

Eficiență sau nu eficiență?

Este de remarcat faptul că, pe lângă eficiență, există o serie de indicatori care caracterizează eficiența proceselor energetice și, uneori, putem găsi descrieri ale tipului - eficiență de ordinul a 130%, cu toate acestea, în acest caz, aveți nevoie de pentru a înțelege că termenul nu este folosit destul de corect și, cel mai probabil, autorul sau producătorul înțelege o caracteristică ușor diferită prin această abreviere.

De exemplu, pompe de căldură se deosebesc prin faptul că pot degaja mai multă căldură decât consumă. Astfel, mașina frigorifică poate elimina mai multă căldură din obiectul răcit decât este cheltuită în echivalent de energie pentru organizarea îndepărtării. Indicatorul de eficiență al unei mașini frigorifice se numește coeficient de performanță, notat cu litera Ɛ și este determinat de formula: Ɛ=Qx/A, unde Qx este căldura îndepărtată de la capătul rece, A este munca cheltuită pe procesul de îndepărtare. Cu toate acestea, uneori coeficientul de performanță este numit și eficiența mașinii de refrigerare.

De asemenea, este interesant faptul că eficiența cazanelor care funcționează pe combustibili fosili este de obicei calculată pe baza puterii calorice mai mici, în timp ce se poate dovedi a fi mai mult de unul. Cu toate acestea, este încă denumită în mod tradițional eficiență. Este posibil să se determine eficiența cazanului după puterea calorică brută, iar apoi va fi întotdeauna mai mică de unu, dar în acest caz va fi incomod să comparăm performanța cazanelor cu datele altor instalații.

Realitățile moderne implică funcționarea pe scară largă a motoarelor termice. Numeroase încercări de a le înlocui cu motoare electrice au eșuat până acum. Problemele asociate cu acumularea de energie electrică în sistemele autonome sunt rezolvate cu mare dificultate.

Încă relevante sunt problemele tehnologiei pentru fabricarea acumulatorilor de energie electrică, ținând cont de utilizarea lor pe termen lung. Caracteristicile de viteză ale vehiculelor electrice sunt departe de cele ale mașinilor cu motoare cu ardere internă.

Primii pași către crearea motoarelor hibride pot reduce semnificativ emisiile nocive în mega-orase, rezolvând problemele de mediu.

Un pic de istorie

Posibilitatea de a converti energia aburului în energie de mișcare era cunoscută în antichitate. 130 î.Hr.: Filosoful Heron al Alexandriei a prezentat publicului o jucărie cu abur - aeolipil. O sferă plină cu abur a început să se rotească sub acțiunea jeturilor emanate din ea. Acest prototip de turbine cu abur moderne nu și-a găsit aplicație în acele vremuri.

Timp de mulți ani și secole, dezvoltarea filozofului a fost considerată doar o jucărie distractivă. În 1629, italianul D. Branchi a creat o turbină activă. Aburul a pus în mișcare un disc echipat cu lame.

Din acel moment a început dezvoltarea rapidă a motoarelor cu abur.

motor termic

Conversia combustibilului în energie pentru mișcarea pieselor mașinilor și mecanismelor este utilizată la motoarele termice.

Principalele părți ale mașinilor: un încălzitor (un sistem de obținere a energiei din exterior), un fluid de lucru (realizează o acțiune utilă), un frigider.

Încălzitorul este proiectat pentru a se asigura că fluidul de lucru a acumulat o cantitate suficientă de energie internă pentru a efectua lucrări utile. Frigiderul elimină excesul de energie.

Principala caracteristică a eficienței se numește eficiența motoarelor termice. Această valoare arată ce parte din energia cheltuită pentru încălzire este cheltuită pentru a efectua lucrări utile. Cu cât randamentul este mai mare, cu atât este mai profitabilă funcționarea mașinii, dar această valoare nu poate depăși 100%.

Calculul randamentului

Fie ca încălzitorul să dobândească din exterior energie egală cu Q 1 . Fluidul de lucru a lucrat A, în timp ce energia dată frigiderului a fost Q 2 .

Pe baza definiției, calculăm eficiența:

η= A/Q1. Luăm în considerare faptul că A \u003d Q 1 - Q 2.

De aici, eficiența motorului termic, a cărui formulă are forma η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, ne permite să tragem următoarele concluzii:

• Eficiența nu poate depăși 1 (sau 100%);
• pentru a maximiza această valoare este necesară fie o creștere a energiei primite de la încălzitor, fie o scădere a energiei date frigiderului;
• o creștere a energiei încălzitorului se realizează prin modificarea calității combustibilului;
• reducerea energiei date frigiderului, vă permite să realizați caracteristici de proiectare motoare.

Motor termic ideal

Este posibil să se creeze un astfel de motor, a cărui eficiență ar fi maximă (ideal, egală cu 100%)? Fizicianul teoretic și talentatul inginer francez Sadi Carnot a încercat să găsească răspunsul la această întrebare. În 1824, calculele sale teoretice despre procesele care au loc în gaze au fost făcute publice.

Ideea principală din spatele unei mașini ideale este de a efectua procese reversibile cu un gaz ideal. Începem cu dilatarea izotermic a gazului la o temperatură T 1 . Cantitatea de căldură necesară pentru aceasta este Q 1. După ce gazul se extinde fără schimb de căldură. După ce a atins temperatura T 2, gazul este comprimat izotermic, transferând energia Q 2 la frigider. Revenirea gazului la starea inițială este adiabatică.

Eficiența unui motor termic Carnot ideal, atunci când este calculată cu precizie, este egală cu raportul dintre diferența de temperatură dintre dispozitivele de încălzire și răcire și temperatura pe care o are încălzitorul. Arată astfel: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Eficiența posibilă a unui motor termic, a cărui formulă este: η= 1 - T 2 / T 1 , depinde numai de temperatura încălzitorului și a răcitorului și nu poate fi mai mare de 100%.

Mai mult, acest raport ne permite să demonstrăm că eficiența motoarelor termice poate fi egală cu unitatea doar atunci când frigiderul atinge temperaturi. După cum știți, această valoare este de neatins.

Calculele teoretice ale lui Carnot fac posibilă determinarea eficienței maxime a unui motor termic de orice proiect.

Teorema demonstrată de Carnot este următoarea. Un motor termic arbitrar nu este în niciun caz capabil să aibă un coeficient de eficiență mai mare decât valoarea similară a eficienței unui motor termic ideal.

Exemplu de rezolvare a problemelor

Exemplul 1 Care este eficiența unui motor termic ideal dacă temperatura încălzitorului este de 800°C și temperatura frigiderului este cu 500°C mai mică?

T 1 \u003d 800 o C \u003d 1073 K, ∆T \u003d 500 o C \u003d 500 K, η -?

Prin definiție: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Nu ni se da temperatura frigiderului, ci ∆T = (T 1 - T 2), de aici:

η \u003d ∆T / T 1 \u003d 500 K / 1073 K \u003d 0,46.

Raspuns: eficienta = 46%.

Exemplul 2 Determinați eficiența unui motor termic ideal dacă se efectuează 650 J de lucru util datorită energiei de încălzire dobândite de un kilojoule.Care este temperatura încălzitorului motorului termic dacă temperatura lichidului de răcire este de 400 K?

Q 1 \u003d 1 kJ \u003d 1000 J, A \u003d 650 J, T 2 \u003d 400 K, η -?, T 1 \u003d?

În această problemă, vorbim despre o instalație termică, a cărei eficiență poate fi calculată prin formula:

Pentru a determina temperatura încălzitorului, folosim formula pentru eficiența unui motor termic ideal:

η \u003d (T 1 - T 2) / T 1 \u003d 1 - T 2 / T 1.

După efectuarea transformărilor matematice, obținem:

T 1 \u003d T 2 / (1- η).

T 1 \u003d T 2 / (1- A / Q 1).

Să calculăm:

η= 650 J / 1000 J = 0,65.

T 1 \u003d 400 K / (1- 650 J / 1000 J) \u003d 1142,8 K.

Răspuns: η \u003d 65%, T 1 \u003d 1142,8 K.

Conditii reale

Motorul termic ideal este proiectat având în vedere procesele ideale. Lucrul se realizează numai în procese izoterme, valoarea sa este definită ca aria delimitată de graficul ciclului Carnot.

De fapt, este imposibil să se creeze condiții pentru procesul de schimbare a stării unui gaz fără schimbările însoțitoare de temperatură. Nu există materiale care să excludă schimbul de căldură cu obiectele din jur. Procesul adiabatic nu mai este posibil. În cazul transferului de căldură, temperatura gazului trebuie neapărat să se schimbe.

Eficiența motoarelor termice create în condiții reale diferă semnificativ de eficiența motoarelor ideale. Rețineți că procesele din motoarele reale sunt atât de rapide încât variația energiei termice interne a substanței de lucru în procesul de modificare a volumului acesteia nu poate fi compensată de afluxul de căldură din încălzitor și revenirea la răcitor.

Alte motoare termice

Motoarele reale funcționează pe diferite cicluri:

• Ciclul Otto: procesul la volum constant se modifică adiabatic, creând un ciclu închis;
• Ciclu diesel: izobar, adiabat, isocor, adiabat;
• procesul care are loc la presiune constantă este înlocuit cu unul adiabatic, închizând ciclul.

Creați procese de echilibru în motoarele reale (pentru a le apropia de cele ideale) în condiții tehnologie moderna nu pare posibil. Eficiența motoarelor termice este mult mai scăzută, chiar și ținând cont de același lucru conditii de temperatura, ca intr-o instalatie termica ideala.

Dar nu ar trebui să reduceți rolul formulei de calcul al eficienței, deoarece aceasta devine punctul de plecare în procesul de lucru pentru creșterea eficienței motoarelor reale.

Modalități de a schimba eficiența

Când comparăm motoarele termice ideale și reale, este de remarcat faptul că temperatura frigiderului celui din urmă nu poate fi nicio. De obicei, atmosfera este considerată a fi un frigider. Temperatura atmosferei poate fi luată doar în calcule aproximative. Experiența arată că temperatura lichidului de răcire este egală cu temperatura gazelor de eșapament din motoare, așa cum este cazul la motoarele cu ardere internă (abreviat motoare cu ardere internă).

ICE este cel mai comun motor termic din lumea noastră. Eficiența unui motor termic în acest caz depinde de temperatura creată de combustibilul care arde. O diferență esențială între un motor cu ardere internă și motoarele cu abur este îmbinarea funcțiilor încălzitorului și fluidului de lucru al dispozitivului în amestecul aer-combustibil. Arzând, amestecul creează presiune asupra pieselor mobile ale motorului.

O creștere a temperaturii gazelor de lucru se realizează prin modificarea semnificativă a proprietăților combustibilului. Din păcate, nu este posibil să faceți acest lucru la infinit. Orice material din care este realizată camera de ardere a unui motor are propriul punct de topire. Rezistența la căldură a unor astfel de materiale este principala caracteristică a motorului, precum și capacitatea de a afecta semnificativ eficiența.

Valori ale randamentului motorului

Dacă luăm în considerare temperatura aburului de lucru la intrarea căruia este de 800 K, iar gazul de evacuare este de 300 K, atunci eficiența acestei mașini este de 62%. În realitate, această valoare nu depășește 40%. O astfel de scădere apare din cauza pierderilor de căldură în timpul încălzirii carcasei turbinei.

Cea mai mare valoare a arderii interne nu depășește 44%. Creșterea acestei valori este o chestiune de viitor apropiat. Schimbarea proprietăților materialelor, combustibililor este o problemă la care lucrează cele mai bune minți ale omenirii.

În modelul teoretic al unui motor termic, sunt luate în considerare trei corpuri: încălzitor, corp de lucruși frigider.

Încălzitor - un rezervor termic (corp mare), a cărui temperatură este constantă.

În fiecare ciclu de funcționare a motorului, fluidul de lucru primește o anumită cantitate de căldură de la încălzitor, se extinde și efectuează lucrări mecanice. Transferul unei părți din energia primită de la încălzitor la frigider este necesar pentru a readuce fluidul de lucru la starea inițială.

Deoarece modelul presupune că temperatura încălzitorului și frigiderului nu se modifică în timpul funcționării motorului termic, atunci la sfârșitul ciclului: încălzire-expansiune-răcire-comprimare a fluidului de lucru, se consideră că mașina revine la starea sa originală.

Pentru fiecare ciclu, pe baza primei legi a termodinamicii, putem scrie că cantitatea de căldură Q sarcină primită de la încălzitor, cantitatea de căldură | Q cool |, dat la frigider, și munca făcută de corpul de lucru DAR sunt legate între ele prin:

A = Q sarcină – | Q rece|.

În dispozitivele tehnice reale, care se numesc motoare termice, fluidul de lucru este încălzit de căldura degajată în timpul arderii combustibilului. Deci, într-o turbină cu abur a unei centrale electrice, încălzitorul este un cuptor cu cărbune fierbinte. Într-un motor cu ardere internă (ICE), produsele de ardere pot fi considerate un încălzitor, iar excesul de aer poate fi considerat un fluid de lucru. Ca frigider, folosesc aerul din atmosferă sau apa din surse naturale.

Eficiența unui motor termic (mașină)

Eficiența motorului termic (eficienţă) este raportul dintre munca efectuată de motor și cantitatea de căldură primită de la încălzitor:

Eficiența oricărui motor termic este mai mică de unu și este exprimată ca procent. Imposibilitatea de a converti întreaga cantitate de căldură primită de la încălzitor în lucru mecanic este prețul de plătit pentru necesitatea organizării unui proces ciclic și decurge din a doua lege a termodinamicii.

În motoarele termice reale, eficiența este determinată de puterea mecanică experimentală N motor și cantitatea de combustibil ars pe unitatea de timp. Deci, dacă la timp t combustibil în masă ars m si caldura specifica de ardere q, apoi

Pentru vehicule, caracteristica de referință este adesea volumul V combustibil ars pe drum s la puterea mecanică a motorului Nși în viteză. În acest caz, ținând cont de densitatea r a combustibilului, putem scrie o formulă pentru calcularea eficienței:

A doua lege a termodinamicii

Există mai multe formulări a doua lege a termodinamicii. Unul dintre ei spune că un motor termic este imposibil, care ar funcționa numai datorită unei surse de căldură, adică. fara frigider. Oceanul mondial i-ar putea servi ca o sursă practic inepuizabilă de energie internă (Wilhelm Friedrich Ostwald, 1901).

Alte formulări ale celei de-a doua legi a termodinamicii sunt echivalente cu aceasta.

Formularea lui Clausius(1850): este imposibil un proces în care căldura s-ar transfera spontan de la corpuri mai puțin încălzite la corpuri mai încălzite.

formularea lui Thomson(1851): un proces circular este imposibil, al cărui singur rezultat ar fi producerea de muncă prin reducerea energiei interne a rezervorului termic.

Formularea lui Clausius(1865): toate procesele spontane dintr-un sistem închis de neechilibru au loc într-o astfel de direcție în care entropia sistemului crește; în stare de echilibru termic, este maximă și constantă.

Formularea lui Boltzmann(1877): un sistem închis de multe particule trece spontan de la o stare mai ordonată la una mai puțin ordonată. Ieșirea spontană a sistemului din poziția de echilibru este imposibilă. Boltzmann a introdus o măsură cantitativă a tulburării într-un sistem format din mai multe corpuri - entropie.

Eficiența unui motor termic cu un gaz ideal ca fluid de lucru

Dacă este dat modelul fluidului de lucru într-un motor termic (de exemplu, un gaz ideal), atunci este posibil să se calculeze modificarea parametrilor termodinamici ai fluidului de lucru în timpul expansiunii și contracției. Acest lucru vă permite să calculați eficiența unui motor termic pe baza legile termodinamicii.

Figura prezintă ciclurile pentru care se poate calcula eficiența dacă fluidul de lucru este un gaz ideal și parametrii sunt stabiliți în punctele de tranziție ale unui proces termodinamic la altul.

Ciclul Carnot. Eficiența unui motor termic ideal

Cea mai mare eficiență la anumite temperaturi ale încălzitorului T incalzire si frigider T rece are un motor termic în care fluidul de lucru se extinde și se contractă Ciclul Carnot(Fig. 2), al cărui grafic este format din două izoterme (2–3 și 4–1) și două adiabate (3–4 și 1–2).

teorema lui Carnot demonstrează că randamentul unui astfel de motor nu depinde de fluidul de lucru utilizat, deci poate fi calculat folosind relațiile termodinamice pentru un gaz ideal:

Consecințele asupra mediului ale motoarelor termice

Utilizarea intensivă a motoarelor termice în transport și energie (centrale termice și nucleare) afectează în mod semnificativ biosfera Pământului. Deși există dispute științifice cu privire la mecanismele influenței activității umane asupra climei Pământului, mulți oameni de știință subliniază factorii din cauza cărora poate apărea o astfel de influență:

1. Efectul de seră este o creștere a concentrației de dioxid de carbon (un produs al arderii în încălzitoarele mașinilor termice) din atmosferă. Dioxid de carbon Transmite radiații vizibile și ultraviolete de la Soare, dar absoarbe radiațiile infraroșii care vin în spațiu de pe Pământ. Acest lucru duce la o creștere a temperaturii straturilor inferioare ale atmosferei, o creștere a vântului de uragan și la topirea globală a gheții.
2. Impactul direct al gazelor de eșapament toxice asupra vieții sălbatice (agenți cancerigeni, smog, ploi acide din subprodușii de ardere).
3. Distrugerea stratului de ozon în timpul zborurilor aeronavelor și lansărilor de rachete. Ozonul din atmosfera superioară protejează toată viața de pe Pământ de excesul de radiații ultraviolete de la Soare.

Ieșirea din criza ecologică emergentă constă în creșterea eficienței motoarelor termice (eficiența motoarelor termice moderne depășește rar 30%); utilizarea de motoare funcționale și neutralizatori ai gazelor de eșapament nocive; utilizarea surselor alternative de energie (baterii solare și încălzitoare) și a mijloacelor de transport alternative (biciclete etc.).

Lucrul efectuat de motor este:

Acest proces a fost luat în considerare pentru prima dată de inginerul și omul de știință francez N. L. S. Carnot în 1824 în cartea Reflections on the drive force of fire and on machines capabil to develop this force.

Scopul cercetărilor lui Carnot a fost acela de a afla motivele imperfecțiunii motoarelor termice de atunci (aveau o eficiență ≤ 5%) și de a găsi modalități de îmbunătățire a acestora.

Ciclul Carnot este cel mai eficient dintre toate. Eficiența sa este maximă.

Figura prezintă procesele termodinamice ale ciclului. În procesul de dilatare izotermă (1-2) la o temperatură T 1 , munca se realizează prin modificarea energiei interne a încălzitorului, adică prin furnizarea cantității de căldură gazului Q:

A 12 = Q 1 ,

Răcirea gazului înainte de comprimare (3-4) are loc în timpul expansiunii adiabatice (2-3). Schimbarea energiei interne ΔU 23 într-un proces adiabatic ( Q=0) este complet transformată în lucru mecanic:

A 23 = -ΔU 23 ,

Temperatura gazului ca urmare a expansiunii adiabatice (2-3) scade la temperatura frigiderului T 2 < T 1 . În procesul (3-4), gazul este comprimat izotermic, transferând cantitatea de căldură la frigider Q2:

A 34 = Q 2,

Ciclul este finalizat prin procesul de compresie adiabatică (4-1), în care gazul este încălzit la o temperatură T 1.

Valoarea maximă a eficienței motoarelor termice care funcționează pe gaz ideal, conform ciclului Carnot:

.

Esența formulei este exprimată în dovedit DIN. Teorema lui Carnot conform căreia randamentul oricărui motor termic nu poate depăși eficiența ciclului Carnot efectuat la aceeași temperatură a încălzitorului și a frigiderului.

Pentru ca motorul să funcționeze, este necesară o diferență de presiune pe ambele părți ale pistonului motorului sau ale palelor turbinei. La toate motoarele termice, această diferență de presiune se realizează prin creșterea temperaturii fluidului de lucru cu sute de grade în comparație cu temperatura ambiantă. Această creștere a temperaturii are loc în timpul arderii combustibilului.

Fluidul de lucru pentru toate motoarele termice este un gaz (vezi § 3.11), care funcționează în timpul expansiunii. Să notăm temperatura inițială a fluidului de lucru (gaz) prin T 1 . Această temperatură în turbinele cu abur sau în mașini este dobândită de abur într-un cazan cu abur. În motoarele cu ardere internă și turbinele cu gaz, creșterea temperaturii are loc atunci când combustibilul este ars în interiorul motorului însuși. Temperatura T 1 numită temperatura încălzitorului.

Rolul frigiderului

Pe măsură ce se lucrează, gazul pierde energie și inevitabil se răcește la o anumită temperatură. T 2 . Această temperatură nu poate fi mai mică decât temperatura mediu inconjurator, deoarece altfel presiunea gazului va deveni mai mică decât cea atmosferică și motorul nu va putea funcționa. De obicei, temperatura T 2 mai multe mai multa temperatura mediu inconjurator. Se numește temperatura frigiderului. Frigiderul este atmosfera sau dispozitivele speciale pentru racirea si condensarea aburului evacuat - condensatoare. În acest din urmă caz, temperatura frigiderului poate fi oarecum mai mică decât temperatura atmosferei.

Astfel, în motor, fluidul de lucru în timpul expansiunii nu poate oferi toată energia sa internă pentru a lucra. O parte din energie este transferată inevitabil în atmosferă (frigider) împreună cu aburul de eșapament sau gazele de eșapament de la motoarele cu ardere internă și turbinele cu gaz. Această parte a energiei interne se pierde iremediabil. Acesta este exact ceea ce spune a doua lege a termodinamicii a lui Kelvin.

O diagramă schematică a unui motor termic este prezentată în Figura 5.15. Corpul de lucru al motorului primește cantitatea de căldură în timpul arderii combustibilului Q 1 , face treaba DAR"și transferă cantitatea de căldură la frigider | Q 2 | <| Q 1 |.

Eficiența motorului termic

Conform legii conservării energiei, munca efectuată de motor este

(5.11.1)

Unde Q 1 - cantitatea de căldură primită de la încălzitor, a Q 2 - cantitatea de căldură dată frigiderului.

Eficiența unui motor termic este raportul de lucru DAR", efectuată de motor, la cantitatea de căldură primită de la încălzitor:

(5.11.2)

Într-o turbină cu abur, încălzitorul este un cazan cu abur, iar în motoarele cu ardere internă, produsele de ardere a combustibilului înșiși.

Deoarece în toate motoarele o anumită cantitate de căldură este transferată la frigider, atunci η< 1.

Utilizarea motoarelor termice

De cea mai mare importanță este utilizarea motoarelor termice (în principal turbine cu abur puternice) în centralele termice, unde acţionează rotoarele generatoarelor de curent electric. Aproximativ 80% din toată energia electrică din țara noastră este generată de centrale termice.

În centralele nucleare sunt instalate și motoare termice (turbine cu abur). La aceste stații, energia nucleelor ​​atomice este folosită pentru a produce abur la temperatură înaltă.

Motoarele termice sunt folosite predominant în toate tipurile majore de transport modern. La automobile se folosesc motoare cu piston cu combustie internă cu o formare exterioară a unui amestec combustibil (motoare cu carburator) și motoare cu formare a unui amestec combustibil direct în interiorul cilindrilor (diesel). Aceleași motoare sunt instalate pe tractoare.

În transportul feroviar până la mijlocul secolului al XX-lea. motorul principal era un motor cu abur. Acum se folosesc în principal locomotive diesel și locomotive electrice. Dar locomotivele electrice primesc energie și de la motoarele termice ale centralelor electrice.

Transportul pe apă folosește atât motoare cu ardere internă, cât și turbine puternice pentru nave mari.

În aviație, motoarele cu piston sunt instalate pe aeronave ușoare, iar motoarele cu turbopropulsoare și cu reacție, care aparțin și motoarelor termice, sunt instalate pe căptușeli uriașe. Motoarele cu reacție sunt folosite și în rachetele spațiale.

Civilizația modernă este de neconceput fără motoare termice. Nu am avea energie electrică ieftină și am fi lipsiți de toate tipurile de transport modern de mare viteză.