Formel für verbrauchte Energie. Der Effizienzfaktor ist

Effizienz ist ein Merkmal für die Effizienz eines Geräts oder einer Maschine. Der Wirkungsgrad ist definiert als das Verhältnis der Nutzenergie am Ausgang des Systems zur Gesamtenergiemenge, die dem System zugeführt wird. Der Wirkungsgrad ist dimensionslos und wird oft in Prozent ausgedrückt.

Formel 1 - Effizienz

Woher- EIN nützliche Arbeit

—Q die insgesamt aufgewendete Arbeit

Jedes System, das irgendeine Arbeit verrichtet, muss Energie von außen erhalten, mit deren Hilfe die Arbeit verrichtet wird. Nehmen wir zum Beispiel einen Spannungswandler. Am Eingang wird eine Netzspannung von 220 Volt angelegt, am Ausgang werden 12 Volt abgenommen, um beispielsweise eine Glühlampe zu betreiben. Der Transformator wandelt also die Energie am Eingang auf den erforderlichen Wert um, bei dem die Lampe arbeiten wird.

Aber nicht die gesamte aus dem Netz entnommene Energie geht an die Lampe, da im Transformator Verluste auftreten. Zum Beispiel der Verlust an magnetischer Energie im Kern eines Transformators. Oder Verluste im aktiven Widerstand der Wicklungen. Woher Elektrische Energie wird in die thermische übergehen, bevor es den Verbraucher erreicht. Diese thermische Energie in diesem System ist nutzlos.

Da sich Leistungsverluste in keinem System vermeiden lassen, liegt der Wirkungsgrad immer unter Eins.

Die Effizienz kann für das gesamte System betrachtet werden, das aus vielen einzelnen Teilen besteht. Um also die Effizienz für jeden Teil separat zu bestimmen, ist die Gesamteffizienz gleich dem Produkt der Effizienz aller seiner Elemente.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Wirkungsgrad den Perfektionsgrad eines jeden Gerätes im Sinne der Übertragung bzw. Umwandlung von Energie bestimmt. Sie gibt auch an, wie viel Energie, die dem System zugeführt wird, für nützliche Arbeit aufgewendet wird.

Effizienz (Effizienz) - ein Merkmal der Effizienz eines Systems (Gerät, Maschine) in Bezug auf die Umwandlung oder Übertragung von Energie. Sie wird bestimmt durch das Verhältnis der verbrauchten Nutzenergie zur Gesamtmenge der vom System aufgenommenen Energie; normalerweise mit η ("dies") bezeichnet. η = Wpol/Wcym. Der Wirkungsgrad ist eine dimensionslose Größe und wird oft in Prozent gemessen. Mathematisch kann die Definition von Effizienz geschrieben werden als:

x 100 %

wo ABER- nützliche Arbeit, und Q- verschwendete Energie.

Aufgrund des Energieerhaltungsgesetzes ist der Wirkungsgrad immer kleiner oder gleich Eins, d. h. es ist unmöglich, mehr nützliche Arbeit zu erhalten als die aufgewendete Energie.

Effizienz der Wärmekraftmaschine- das Verhältnis der perfekten Nutzarbeit des Motors zur vom Heizgerät aufgenommenen Energie. Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine lässt sich mit folgender Formel berechnen

,

wobei - die vom Heizgerät aufgenommene Wärmemenge, - die an den Kühlschrank abgegebene Wärmemenge. Die höchste Effizienz unter zyklischen Maschinen, die bei gegebenen Temperaturen der heißen Quelle betrieben werden T 1 und kalt T 2, haben Wärmekraftmaschinen, die nach dem Carnot-Zyklus arbeiten; dieser Grenzwirkungsgrad ist gleich

.

Nicht alle Indikatoren, die die Effizienz von Energieprozessen charakterisieren, entsprechen der obigen Beschreibung. Auch wenn sie traditionell oder fälschlicherweise als „Wirkungsgrad“ bezeichnet werden, können sie andere Eigenschaften haben, insbesondere über 100 % liegen.

Kesseleffizienz

Hauptartikel: Wärmebilanz des Kessels

Der Wirkungsgrad fossiler Heizkessel wird traditionell aus dem Heizwert berechnet; Es wird angenommen, dass die Feuchtigkeit der Verbrennungsprodukte den Kessel in Form von überhitztem Dampf verlässt. In Brennwertkesseln wird diese Feuchtigkeit kondensiert, die Kondensationswärme wird sinnvoll genutzt. Bei der Berechnung des Wirkungsgrades nach dem unteren Heizwert kann dieser unter Umständen auch mehr als eins betragen. Richtiger wäre in diesem Fall eine Betrachtung nach dem Brennwert, der die Kondensationswärme des Dampfes berücksichtigt; Die Leistung eines solchen Kessels ist jedoch schwer mit Daten anderer Anlagen zu vergleichen.

Wärmepumpen und Kältemaschinen

Der Vorteil von Wärmepumpen als Heiztechnik ist die Fähigkeit, manchmal mehr Wärme zu erhalten, als für ihre Arbeit aufgewendet wird; Ebenso kann eine Kältemaschine dem gekühlten Ende mehr Wärme entziehen, als für die Organisation des Prozesses aufgewendet wird.

Der Wirkungsgrad solcher Wärmekraftmaschinen ist gekennzeichnet durch Leistungskoeffizient(für Kühler) bzw Transformationsverhältnis(für Wärmepumpen)

,

wo wird die Wärme dem kalten Ende entnommen (bei Kältemaschinen) oder an das heiße Ende übertragen (bei Wärmepumpen); - die für diesen Prozess aufgewendete Arbeit (oder Strom). beste Leistung Die Produktivität solcher Maschinen hat einen umgekehrten Carnot-Zyklus: darin den Leistungskoeffizienten

,

wo sind die Temperaturen der heißen und kalten Enden, . Dieser Wert kann natürlich beliebig groß sein; Obwohl es praktisch schwierig ist, sich ihm zu nähern, kann der Leistungskoeffizient immer noch Eins überschreiten. Dies widerspricht nicht dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, da zusätzlich die Energie berücksichtigt wird EIN(z. B. elektrisch) in Wärme umwandeln Q es wird auch Energie aus einer kalten Quelle entnommen.

Literatur

• Peryschkin A. V. Physik. 8. Klasse. - Trappe, 2005. - 191 p. - 50.000 Exemplare. - ISBN-Nummer 5-7107-9459-7.

Anmerkungen

Wikimedia-Stiftung. 2010 .

Synonyme:

Sehen Sie, was "Effizienz" in anderen Wörterbüchern ist:

Effizienz- Das Verhältnis von Ausgangsleistung zu verbrauchter Wirkleistung. [OST 45.55 99] Effizienzkoeffizient Effizienz Ein Wert, der die Perfektion der Umwandlungs-, Umwandlungs- oder Energieübertragungsprozesse charakterisiert, dh das Verhältnis von nützlichem ... ... Handbuch für technische Übersetzer

Oder der Ertragskoeffizient (Effizienz) ist ein Merkmal für die Arbeitsqualität einer Maschine oder eines Geräts in Bezug auf ihre Effizienz. Mit KPD ist das Verhältnis der von der Maschine empfangenen Arbeitsmenge oder Energie von der Vorrichtung zu dieser Menge gemeint ... ... Marine Dictionary

- (Effizienz), ein Indikator für die Wirksamkeit des Mechanismus, definiert als das Verhältnis der vom Mechanismus geleisteten Arbeit zu der für seinen Betrieb aufgewendeten Arbeit. Effizienz meist in Prozent ausgedrückt. Ein idealer Mechanismus müsste Wirkungsgrad = ... ... haben. Wissenschaftliches und technisches Lexikon

Moderne Enzyklopädie

- (Effizienz) Kennzahl der Effizienz des Systems (Gerät, Maschine) in Bezug auf die Energieumwandlung; wird bestimmt durch das Verhältnis von eingesetzter Nutzenergie (in einem Kreisprozess in Arbeit umgewandelt) zur Gesamtenergiemenge, ... ... Groß Enzyklopädisches Wörterbuch

- (Effizienz), ein Merkmal der Effizienz eines Systems (Gerät, Maschine) in Bezug auf die Umwandlung oder Übertragung von Energie; wird bestimmt durch das Verhältnis von t) eingesetzter Nutzenergie (Wpol) zur Gesamtenergiemenge (Wtotal), die von der Anlage aufgenommen wird; h=Wpol… … Physikalische Enzyklopädie

- (Wirkungsgrad) zum Beispiel das Verhältnis der nutzbaren Energie W p. in Form von Arbeit auf die Gesamtenergiemenge W, die das System (Maschine oder Motor) erhält, W p / W. Durch unvermeidliche Energieverluste durch Reibung und andere Ungleichgewichtsvorgänge z reale Systeme… … Physikalische Enzyklopädie

Das Verhältnis von aufgewendeter nutzbarer Arbeit oder aufgenommener Energie zu aufgewendeter Arbeit bzw. verbrauchter Energie. Beispielsweise ist der Wirkungsgrad des Elektromotors das Verhältnis von mechan. die Leistung, die sie abgeben, an die ihr zugeführte elektrische Leistung. Energie; ZU.… … Technisches Eisenbahnlexikon

Vorhanden, Anzahl Synonyme: 8 Effizienz (4) Ertrag (27) Fruchtbarkeit (10) ... Synonymwörterbuch

Effizienz- - ein Wert, der die Perfektion eines jeden Systems in Bezug auf jeden darin ablaufenden Umwandlungs- oder Energieübertragungsprozess charakterisiert, definiert als das Verhältnis von nützlicher Arbeit zu der für die Umsetzung aufgewendeten Arbeit. ... ... Enzyklopädie der Begriffe, Definitionen und Erklärungen von Baustoffen

Effizienz- (Effizienz), ein numerisches Merkmal der Energieeffizienz eines Geräts oder einer Maschine (einschließlich einer Wärmekraftmaschine). Der Wirkungsgrad wird bestimmt durch das Verhältnis der eingesetzten Nutzenergie (d. h. in Arbeit umgewandelt) zur Gesamtenergiemenge, ... ... Illustriertes enzyklopädisches Wörterbuch

Der Wirkungsgrad zeigt das Verhältnis der Nutzarbeit, die von einem Mechanismus oder Gerät verrichtet wird, zu der aufgewendeten. Als Arbeitsaufwand wird häufig die Energiemenge bezeichnet, die ein Gerät verbraucht, um Arbeit zu verrichten.

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Anweisung

Zur Berechnung der Leistungszahl (COP) teilen Sie die Nutzarbeit Ap durch die aufgewendete Arbeit Az und multiplizieren das Ergebnis mit 100 % (COP=Ap/Az 100 %). Erhalten Sie das Ergebnis in Prozent. Berücksichtigen Sie bei der Berechnung des Wirkungsgrads einer Wärmekraftmaschine die vom Mechanismus geleistete mechanische Arbeit als Nutzarbeit. Nehmen Sie für die aufgewendete Arbeit die Wärmemenge, die durch den verbrannten Kraftstoff freigesetzt wird, der die Energiequelle für den Motor darstellt. Beispiel. Die durchschnittliche Zugkraft eines Automotors beträgt 882 N. Er verbraucht 7 kg Benzin auf 100 km. Bestimmen Sie die Effizienz seines Motors. Suchen Sie sich zuerst einen sinnvollen Job. Es ist gleich dem Produkt aus der Kraft F und der Strecke S, die der Körper unter seinem Einfluss Ап=F S zurücklegt. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die beim Verbrennen von 7 kg Benzin freigesetzt wird, dies ist die aufgewendete Arbeit Az= Q=qm, wobei q die spezifische Verbrennungswärme des Kraftstoffs ist, bei Benzin gleich 42 10^6 J/kg und m die Masse dieses Kraftstoffs ist. Der Motorwirkungsgrad ist gleich dem Wirkungsgrad = (F S)/(q m) 100 % = (882 100000)/(42 10^6 7) 100 % = 30 %. IN Allgemeiner Fall um den Wirkungsgrad jeder Wärmekraftmaschine (Verbrennungsmotor, Dampfmaschine, Turbine usw.) zu ermitteln, bei der die Arbeit durch Gas verrichtet wird, hat einen Wirkungsgrad, der gleich der Differenz der vom Heizgerät Q1 abgegebenen und empfangenen Wärme ist des Kühlschranks Q2, finden Sie den Unterschied in der Wärme der Heizung und des Kühlschranks und dividieren Sie ihn durch die Wärme der Heizung Effizienz = (Q1-Q2)/Q1. Hier wird der Wirkungsgrad in Untereinheiten von 0 bis 1 gemessen, um das Ergebnis in Prozent umzurechnen, multiplizieren Sie es mit 100. Um den Wirkungsgrad einer idealen Wärmekraftmaschine (Carnot-Maschine) zu erhalten, finden Sie das Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen den Heizgeräten T1 und Kühlschrank T2 auf die Temperatur der Heizung Effizienz = (T1- T2)/T1. Dies ist der maximal mögliche Wirkungsgrad für einen bestimmten Wärmekraftmaschinentyp bei gegebenen Temperaturen der Heizung und des Kühlschranks. Ermitteln Sie für einen Elektromotor die aufgewendete Arbeit als Produkt aus Leistung und verrichteter Zeit. Wenn beispielsweise ein Kranelektromotor mit einer Leistung von 3,2 kW eine Last von 800 kg in 10 s auf eine Höhe von 3,6 m hebt, entspricht sein Wirkungsgrad dem Verhältnis der Nutzarbeit Ap \u003d mgh, wobei m die ist Masse der Ladung, g?10 m/s? Erdbeschleunigung, h ist die Höhe, auf die die Last angehoben wurde, und die aufgewendete Arbeit Az = P t, wobei P die Motorleistung ist, t ist die Betriebszeit. Erhalten Sie die Formel zur Bestimmung der Effizienz = Ap / Az 100 % = (m g h) / (P t) 100 % = % = (800 10 3,6) / (3200 10) 100 % = 90 %. Wie einfach

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Die Leistung des Elektromotors ist in der Regel in der technischen Dokumentation dafür oder auf einem speziellen Schild am Gehäuse angegeben. Wenn es unmöglich ist, es so zu finden, berechnen Sie es selbst. Dies kann durch Messen des Stroms in den Wicklungen und der Spannung über der Quelle erfolgen. Sie können auch seine Leistung durch bestimmen

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Effizienz- Der Wert ist dimensionslos, er wird normalerweise in Prozent ausgedrückt:

Der Leistungskoeffizient (COP) einer Wärmekraftmaschine wird durch die Formel bestimmt: , wobei A = Q1Q2. Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine ist immer kleiner als 1.

Der Carnot-Kreisprozess ist ein reversibler Gaskreisprozess, der aus zwei aufeinanderfolgenden isothermen und zwei adiabatischen Prozessen besteht, die mit einem Arbeitsmedium durchgeführt werden.

Der Kreiskreislauf, der zwei Isothermen und zwei Adiabate umfasst, entspricht dem maximalen Wirkungsgrad.
Der französische Ingenieur Sadi Carnot leitete 1824 eine Formel für den maximalen Wirkungsgrad einer idealen Wärmekraftmaschine ab, bei der das Arbeitsmedium ein ideales Gas ist, dessen Zyklus aus zwei Isothermen und zwei Adiabaten bestand, dh dem Carnot-Zyklus. Der Carnot-Kreisprozess ist der eigentliche Arbeitszyklus einer Wärmekraftmaschine, die aufgrund der dem Arbeitsmedium zugeführten Wärme in einem isothermen Prozess Arbeit verrichtet.

Die Formel für den Wirkungsgrad des Carnot-Kreises, also den maximalen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, lautet: , wobei T1 die absolute Temperatur der Heizung ist, T2 die absolute Temperatur des Kühlschranks ist.

Wärmekraftmaschinen- Dies sind Strukturen, in denen thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird.

Wärmekraftmaschinen sind sowohl im Design als auch im Zweck vielfältig. Dazu gehören Dampfmaschinen, Dampfturbinen, Verbrennungsmotoren, Strahltriebwerke.

Trotz der Vielfalt gibt es jedoch Gemeinsamkeiten im Funktionsprinzip verschiedener Wärmekraftmaschinen. Die Hauptkomponenten jeder Wärmekraftmaschine:

• Heizung;
• Arbeitsorgan;
• Kühlschrank.

Heizung emittiert Wärmeenergie, während das Arbeitsfluid erwärmt wird, das sich in der Arbeitskammer des Motors befindet. Das Arbeitsmedium kann Dampf oder Gas sein. Nachdem das Gas die Wärmemenge aufgenommen hat, dehnt es sich aus, weil. Sein Druck ist größer als der Außendruck und bewegt den Kolben, wodurch positive Arbeit erzeugt wird. Gleichzeitig sinkt sein Druck und sein Volumen nimmt zu. Wenn wir das Gas komprimieren, indem wir dieselben Zustände durchlaufen, aber in die entgegengesetzte Richtung, dann werden wir denselben absoluten Wert, aber negative Arbeit leisten. Als Ergebnis ist die gesamte Arbeit für den Zyklus gleich Null. Damit die Arbeit einer Wärmekraftmaschine nicht Null ist, muss die Kompressionsarbeit des Gases kleiner sein als die Expansionsarbeit. Damit die Kompressionsarbeit kleiner als die Expansionsarbeit wird, ist es notwendig, dass der Kompressionsvorgang bei einer niedrigeren Temperatur stattfindet, dazu muss das Arbeitsmedium gekühlt werden, daher ist ein Kühlschrank in der Konstruktion enthalten Wärmekraftmaschine. Das Arbeitsmedium gibt bei Kontakt mit ihm die Wärmemenge an den Kühlschrank ab.