Каждая машина потребляет большую мощность, чем отдает, поскольку в ней происходят потери мощности (за счет трения, сопротивления воздуха, нагревания и т.д.)
Коэффициент полезного действия представляет собой отношение отдаваемой мощности к подводимой мощности.
Если:η — Коэффициент полезного действия, КПДPотд — Отданная мощность, т.е. полезная или эффективная мощность, равная подведенной мощности минус мощность потерь,Pподв — подведенная мощность, называемая также номинальной, приводной или индикаторной мощностью
\[ η = \frac[-1.3]{P_{подв}-P_{потерь}}{P_{подв}} = 1 - \frac[-1.3]{P_{потерь}}{P_{подв}} = \frac[-1.3]{P_{отд}}{P_{подв}} \]
Часто бывает целесообразно определить КПД не как отношение мощностей, а как отношение работ, особенно в тех случаях, когда работа над телом совершается не одновременно с работой, производимой самим телом, и с другой скоростью (например, растяжение и сжатие пружины). Поэтому КПД определяют также следующим образом:
\[ КПД = \frac{Полезная работа}{Общая работа} \]
\[ η = \frac[-1.3]{P_{отд}}{P_{подв}} · 100% \] \[ η= \frac[-1.3]{W_{отд}}{W_{подв}} · 100% \]
При многократном превращении или передаче энергии общий коэффициент полезного действия равен произведению КПД на всех ступенях преобразования энергии:
\[ η_{общ} = η_1 · η_2 · η_3 … η_m \]
| стр. 471 |
www.fxyz.ru
Итак, в продолжение поста График КПД идеального двигателя Стирлинга хочу привести таблицу, в которой больше расчётных значений. Также на основе некоторых полученных цифр покажу интересные и используемые в практике температуры.
Таблица КПД двигателей СтирлингаБерём, к примеру, распространённый низкотемпературный Стирлинг, который работает от тепла рук. Смотрим строку, где температура нагревателя равна 36 градусов Цельсия (выделено бежевым) и какие результаты мы видим? А видим, что при температуре холодильника в 30°С (теплый летний день) КПД составит всего 1,94%, а при температуре 20°С (температура в помещении) КПД будет уже 5,18%. Ну и при нуле (положим на радиатор двигателя кусочек льда) — 11,64%, а это уже в 6 раз больше, чем в тёплый летний день!
Для расчёта мощности стирлинга вы можете воспользоваться калькулятором.
Ещё два значения (выделены зелёным):
Тхол=-30°С , Тнагр=6°С — это значения температуры воздуха, например, в северной части России зимой и температура земли на глубине более 0,5 метра. Это к вопросу об использовании тепловой энергии земли для генерации энергии в зимний период. КПД при заданных значениях будет 12.9%
Тхол=6°С , Тнагр=60°С (или 80°С или…) -это для энтузиастов, которые строят двигатель с нагревом от солнечных лучей. Тут опять же рассчитано охлаждение двигателя температурой недр (вкопанные радиаторы на глубине более 0,5 метра или скважина, или водоём), а температура нагревателя зависит от энергии солнечных лучей. При этом максимальную температуру нагревателя можно увеличивать при помощи дополнительных зеркал или т.н. концентраторов. Таким образом при Тнагр=60°С КПД=16,21%, а при Тнагр=100°С КПД=25,19%. Ну и так далее по таблице. Собираете высокотемпературный Стирлинг, ставите его в центр концентратора и генерите и генерите экологически чистую энергию )))
Все данные получены при помощи калькулятора КПД двигателя стирлинга. Можете сами проверить.
domolov.ru
Машинный агрегат - Совокупность механизмов двигателя, передаточных механизмов и механизмов рабочей машины.
Рассмотрим отдельно установившееся движение. Для каждого полного цикла этого движения приращение кинетической энергии равно нулю:
∑(mv2)/2-∑(mv02)/2=0 (1)
Механическим коэффициентом полезного действия (к.п.д.) называется отношение абсолютной величины работы сил производственных сопротивлений к работе всех движущих сил за цикл установившегося движения. В соответствии с этим можно написать формулу:
К. П.Д. определяется по формуле: η=Ап. с/Ад (2)
Где: Апс - работа производственных сил;
Ад - работа движущих сил.
Отношение работы АТ непроизводственных сопротивлений к работе движущих сил принято обозначать через Ψ и называть коэффициентом механических потерь. В соответствии с этим формулу можно записать так:
η = АТ /АД= 1 – Ψ (3)
Чем меньше в механизме работ непроизводственных сопротивлений, тем меньше его коэффициент потерь и тем совершеннее механизм в энергетическом отношении.
Из уравнения следует: т. к. ни в одном механизме работа АТ не производственных сил сопротивлений, сил трения (трения коченея, трение скольжение, сухое, полусухое, жидкостное, полужидкостное), практически не может, равняться нулю, то кпд не может равняться нулю.
Из формулы (2) следует, что кпд может быть равен нулю если
АТ = АД
Значит, кпд равен нулю, если работа движущих сил равна работе всех сил непроизводственных сопротивлений, которые имеются в механизме. В этом случае движение является возможным, но без совершения какой либо работы. Такое движение механизма называют движением в холостую.
КПД не может быть меньше нуля, т. к. для этого необходимо, чтобы отношение работ АТ / АД было больше единицы:
АТ / АД >1 или АТ > АД
Из этих неравенств следует, что если механизм, удовлетворяющий указанному условию, находится в покое, то действительного движения не произойти не может, Это явление носит название Самоторможения механизма. Если же механизм находится в движении. То под действием сил непроизводственных сопротивлений он постепенно будет замедлять вой ход, пока не остановится (затормозится). Следовательно, получении при теоретических расчётах отрицательного значения кпд служит признаком самоторможения механизма или невозможности движения в заданном направлении.
Таким образом, кпд механизма может изменяться в пределах:
0 ≤η< 1 (4)
Из формулы (2) следует, что кпд Ψ изменяется в пределах: 0 ≤η< 1
Взаимосвязь машин в машинном агрегате.
Каждая машина представляет собой комплекс соединенных определенным образом механизмов, а некоторые сложные могут быть расчленены на более простые, то имея возможность вычислить К. П.Д. простых механизмов или же имея в своем распоряжении определенные значения К. П.Д. простых механизмов, можно найти полный К. П.Д. машины, составленный из простых элементов в любой их комбинации.
Все возможные случаи передачи движения и силы можно разделить на случаи: последовательного, параллельного и смешанного соединения.
При расчете К. П.Д. соединений будем брать агрегат, состоящий из четырёх механизмов которого: N1=N2=N3=N4, η1=η2=η3=η4=0.9
Движущую силу (АД) принимаем = 1,0
Рассмотрим К.П.Д. последовательного соединения.
Первый механизм приводится в движение движущими силами, которые совершают работу Ад. Так как полезная работа каждого предыдущего механизма, затрачивается на производственные сопротивления, является работой движущих сил для каждого последующего, то К. П.Д. η первого механизма равен:
η=А1/Ад
Второго - η =А2/А1
Третьего – η=А3/ А2
Четвертого – η=А4/ А3
Общий коэффициент полезного действия η1n=Аn/Ад
Значение этого коэффициента полезного действия может быть получена, если перемножить все отдельные коэффициенты полезно действия η1, η2,η3,η4. Имеем
η=η1*η2*η3*η4=(А1/АД)*(А2/А1)*(А3 /А2)*(А4/А3)=Аn/Ад (5)
Таким образом, общий механический коэффициент полезного действия последовательного соединения механизмов равняется произведению механических коэффициентов полезного действия отдельных механизмов, составляющих одну общую систему.
η=0,9*0,9*0,9*0,9=0,6561=Ап. с.
Рассмотрим К.П.Д. параллельного соединения.
При параллельном соединении механизмов может, быть может быть два случая: от одного источника двигательной силы мощность передаётся нескольким потребителям, несколько источников параллельно питают одного потребителя. Но мы рассмотрим первый вариант.
При таком соединении: Ап. с.=А1+А2+А3+А4
Если К. П.Д. у каждого механизма одинаковый то и мощность будет распределяться на каждый механизм одинаково: ∑КI=1 то ⇒ К1=К2=К3=К4=0,25.
Тогда: η=∑Кi*ηi (6)
η =4(0.25*0.90)=0.90
Таким образом, общий К. П.Д. параллельного соединения как сумма произведений каждого отдельного участка цепи агрегата.
Рассмотрим К.П.Д смешанного соединения.
В этом случае есть и последовательное и параллельное соединение механизмов.
В этом случае мощность Ад передаётся на два механизма (1,3), а от них на остальные (2,4)
Т. к. η1*η2=А2 и η3*η4=А4, а К1=К2=0,5
η=К1*η1*η2+К2*η3*η4 (7)
η=0,5*0,9*0,9+0,5*0,9*0,9=0,405+0,405=0,81
Таким образом, общий К. П.Д. смешанного соединения равняется как сумма произведений механических коэффициентов соединенных последовательно умноженное на часть движущей силы.
Пути повышения К.П.Д.
Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д. Реальные возможности для повышения КПД здесь все еще остаются большими, действия равно: Действительное же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40%. Максимальный КПД - около 44% - имеют двигатели внутреннего сгорания. Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя не может превышать максимально возможного значения 40-44%.
Вывод: при рассмотрении каждого соединения механизмов в отдельности можно сказать, что наибольший кпд у параллельного соединения он равен η=0,9. Следовательно в агрегатах нужно стараться использовать параллельное соединение или максимально приблежонное к нему.
mehanik-ua.ru
| УДК 62-932.2 Все прекрасно знают, что кпд не может быть больше 1, т.е. больше 100%. И это совершенно понятно, т.к. иначе этот коэффициент теряет свой смысл. Таким образом, мы не можем получить энергии больше, чем затратили. Верно? Ведь кпд не может быть больше 1 по определению! А поскольку кпд равен отношению полезной энергии к затраченной, полезная энергия ну никак не может быть больше, чем затраченная энергия. Вроде бы всё верно и всё логично. Но это лишь вроде бы. А если копнуть поглубже, то оказывается, что в науке произошла страшная путаница. Это выражается в том, что по этой формуле нельзя рассчитать, например, кпд магнита и электрета, которые могут совершать работу против гравитационного поля Земли хоть 100 лет подряд, поднимая с неё различные предметы. Спрашивается, какой у них кпд и откуда они берут энергию? Так вот, от таких нескромных вопросов официальная лженаука стыдливо отводит глаза в сторону и начинает мямлить что-то себе под нос про работу, совершаемую потенциальным полем, кпд которой, почему-то, никак нельзя посчитать, ибо работа хоть и совершается, но энергия ни откуда не убывает. К тому же, в серьёзной научной литературе можно встретить такую откровеннейшую бредятину как электрон отдаёт энергию полю. Поле может передать энергию электрону, а вот электрон полю не может её передать при всём желании. А все эти казусы с полями и их энергиями появились тогда, когда добрые дяди промыли нам всем мозги относительно истинной формулы расчёта кпд. Что ж, заглянем в один из авторитетнейших источников информации в мире – Большую Советскую Энциклопедию, с робкой надеждой на просветление в уму.  . Вот оно как получается! Читаем дальше. В технической литературе кпд иногда определяют т.о., что он может оказаться больше единицы. Подобная ситуация возникает, если определять кпд отношением , где Wпол – используемая энергия, получаемая на выходе системы, Wзатр – не вся энергия, поступающая в систему, а лишь та её часть, для получения которой производятся реальные затраты. Например, при работе полупроводниковых термоэлектрических обогревателей затрата электроэнергии меньше количества теплоты, выделяемой термоэлементом. Избыток энергии черпается из окружающей среды. При этом, хотя истинный кпд установки меньше единицы, рассмотренный кпд η = оказаться больше единицы. Во как! Оказывается, полученная энергия запросто может оказаться больше затраченной и, следовательно, кпд, рассчитываемый по формуле η = Итак, что же это такое? Ну, здесь без вариантов: энергия любой системы складывается из внутренней энергии самой системы и внешней энергии, сообщаемой системе извне. Говоря немного другими словами, внутренняя энергия системы – это та энергия, которую мы хотим получить из системы, а внешняя энергия – это та энергия, которую мы вынуждены затратить, чтобы система начала нам отдавать свою внутреннюю энергию. Разумеется, нам нет никакого резона затрачивать на ту или иную систему свою энергию, если при этом она не будет отдавать нам больше того, что мы в неё вложили. Это прекрасно знает любой инвестор, который вкладывает свою энергию в ту или иную экономическую систему. Но, вот курьёз, инвесторы, экономисты, да даже обычные люди это понимают, а умудрённые сединами профессора физики этого не понимают и упорно продолжают настаивать на агрегатах, пожирающие больше энергии, чем отдают! А те, которые отдают больше, чем получают – засекречивают и прячут в чулан, на дальнюю полку, словно и не было никогда ничего такого. Как такое вообще возможно? Если бы такой бедлам творился в мировой экономике, то вся человеческая цивилизация давно бы уже укатилась коту под хвост! Представьте себе на минуточку, что на каждый посеянный центнер зерна вырастала бы не 1 тонна зерна, как то полагается, а 90 кг зерна! А агроном с тремя дипломами и с учёной степенью, рассказывал бы вам, какой это замечательный кпд – аж целых 90%, и что они работают над новыми, усовершенствованными сортами зерна, которое будет иметь кпд 95%, т.е. давать аж целых 95 кг на каждые 100 кг зерна! Да мы бы уже все давно с голоду повымерли с таким кпд! К счастью, в сельском хозяйстве ничего похожего нет, но, к несчастью, это есть в физике, и, как следствие, в технике, промышленности и энергетике... По-моему, пора с этим заканчивать! Или вот другой пример. Возьмём балерину. Дабы быть в форме, балерины сидят» на очень строгой диете – их рацион составляет не более 1000 ккал в день. При этом затрачивают балерины за один рабочий день порядка 8000 ккал. Если бы организм балерины получал энергию из пищи, как из некоего «топлива», как нам это преподносят умные мира сего, то балерине хватало бы сил разве что лежать целый день на диване. Итак, выводы.
 , где: Wпол - полезная энергия системы; Wзатр - затраченная энергия системы; Wсум - суммарная энергия системы. Ну и напоследок – небольшая история о том, как преподавали работу магнетрона в далёком 1974 году. В 1974 году на стенде – магнетронной установке непрерывного действия разработки Алексея Михайловича Бонч-Бруевича мощностью 300 Вт – пытливые студенческие умы выполняли одну из лабораторных работ. Анодное напряжение на магнетроне составляло 630 В. Анодный ток составлял 1,5 мА. Выход энергии – на активное сопротивление. Спираль нагревалась докрасна. Преподаватели на отчёте по лабораторной работе долбали студентов вопросами: Откуда мощность (энергия) в нагрузке, превышающая мощность от анодного источника? Отвечали, что это ОТНИМАЕТСЯ ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОНОВ в электронно-плазменном роторе между катодом и анодом. Спрашивали: Что делает источник анодного напряжения, работающий на холостом ходу, и для чего нужен постоянный магнит? О. Для создания УСЛОВИЙ, при которых возможен отбор ВНУТРЕННЕЙ энергии электронно-плазменного ротора. С. Как рассчитывать кпд, если на выходе около 300 Вт, а магнит – ДАРОВОЙ, при этом анодный источник на холостом ходу? О. 300 ватт в числителе делим на ПОЛНУЮ энергию системы. С. Что такое ПОЛНАЯ энергия системы? О. Это полезная энергия + энергия дарового магнита + энергия анодного источника на холостом ходу. Поэтому кпд был МЕНЬШЕ 100%. Такие ответы уже были достаточны для ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ оценки.  УДК 536.72
Так уж сложилось, что закон сохранения энергии – это святая святых официальной лженауки, а его нарушение влечёт за собой самые тяжёлые последствия: от публичных высмеиваний и блокировок на интернет-форумах, административных санкций до применения карательной психиатрии и высшей меры наказания – смерти. В России даже создана специальная комиссия для борьбы с нарушителями сего закона. Вот общепринятая, официальная формулировка закона сохранения энергии. В изолированной системе количество энергии остается постоянным. Энергия не возникает из ниоткуда и не исчезает бесследно; она лишь переходит из одной формы в другую. И действительно, для изолированной системы подобное утверждение более чем справедливо. Однако возникает вопрос: где во Вселенной существуют изолированные системы??? Как показывает практика – нигде, ибо даже в подземном царстве, в бункере на глубине 3 км, окружённом 10-метровой свинцовой стеной, будут присутствовать неэкранируемые излучения и поля. Поэтому, даже там не может существовать на 100% изолированная система, не говоря уже о других местах. Ну а если система изолирована не на 100%, а, скажем, на 99,9%, то, говоря неумолимо строгим языком науки, это никакая не изолированная система – это система открытая. А энергия открытой системы, как известно, может меняться. И она меняется! Вот только официальная лженаука этого в упор не видит, и видеть не хочет. Ну а те, кто это видит и понимает, подвергаются репрессиям со стороны Комиссии по борьбе с лженаукой и её вездесущих боевиков – троллей-комментаторов. Резюмируем вышесказанное.
Итак, с этим более-менее разобрались. Однако на повестке дня ещё один важный вопрос. Постулат о невозможности совершения полезной работы потенциальным полем.Официальная лженаука в лице гинзбургов, кругляковых и иже с ними глаголит, что суммарная работа потенциального поля при перемещении тела по замкнутой траектории равна нулю. И действительно, трудно с этим не согласиться. Но далее эта самая лженаука в лице вышеупомянутых индивидуумов впадает в откровенную... логическую ошибку под названием некорректное следствие и утверждает: ...а поэтому потенциальное поле не может использоваться для совершения полезной работы, что есть величайшая и откровенная ложь. Почему ложь? Да потому что, исходя из вот этой формулировки, получается, будто бы тела могут двигаться лишь по замкнутым траекториям, что не соответствует действительности и является, по сути дела, намеренной промывкой мозгов. Возьмём для примера кирпич, лежащий на самом краю стола. Толкаем его мизинчиком, он падает и... раскалывает орех, совершая тем самым полезную работу. Следовательно, постулат о невозможности совершения полезной работы потенциальным полем экспериментально опровергнут. Вот так просто. Но это ещё не всё! Ещё возникает вопрос: откуда взялась энергия для раскалывания ореха??? Из кирпича? Нет. От мизинца? Конечно же, нет. Так откуда же? Интуиция нам подсказывает, что из гравитационного поля. Но, если это действительно так, то, следуя логике закона сохранения энергии, энергия гравитационного поля должна уменьшиться! К несчастью, гравитационное поле совершенно неграмотно, и о законе сохранения энергии ничего не слышало, поэтому энергия его не уменьшится. Получается, что энергия взялась в прямом смысле слова из ниоткуда!!! Как же так?! Лженаука!!! Другой пример. Возьмём постоянный магнит и прикрепим его снизу к тому столу, на котором до этого лежал кирпич. Далее поднесём к магниту соответствующую ему по весу груз, например, гирьку. При достаточном их сближении произойдёт чудо: гирька воспарит вверх и, устремившись к магниту, сольётся с ним в крепких объятьях. Итак, полезная работа снова совершена – гирька поднята. Откуда взялась энергия??? – спрашивается в задаче. Из гирьки? Нет. Из воздуха? Тоже нет. Так откуда же? По идее, из магнитного поля. Но тогда, в соответствии с логикой закона сохранения энергии, энергия магнитного поля должна уменьшиться! Но магнитное поле столь же неграмотно, как и гравитационное, поэтому энергия его останется прежней. Получается, что и здесь энергия взялась из ниоткуда!!! Опять лженаука!!! Ну и третий пример. Возьмём электрет. В поле этого электрета будут самопроизвольно ускоряться электроны, протоны, ну и прочие заряженные частицы. Спрашивается: откуда берётся энергия на их ускорение? Из электрического поля? Если так, то, следуя логике закона сохранения энергии, энергия поля должна уменьшиться. Однако его энергия не уменьшится хотя бы потому, что пролетающим мимо частицам не под силу хоть как-то повлиять на поляризацию электрета. Снова энергия берётся из ниоткуда! - Каравул!!! Кругом лженаука!!! – должны воскликнуть лжеучёные-физики, ибо оказывается, что потенциальное поле таки может использоваться для совершения полезной работы! Осталось лишь ответить на вопрос: откуда берётся энергия на совершение полезной работы??? Если не из ничего, то из чего? Однако, пролистывая официально-лженаучные учебники, мы слышим в ответ лишь шелест бумаги и гробовую тишину, доносящуюся из них, как из гробницы, в которой похоронена истина... Остаётся лишь пожелать удачи официальной лженауке в поиске ответа на этот поистине детский вопрос, ибо если эфира нет, а пространство – пустое, как утверждает концепция дальнодействия, безраздельно властвующая в официальной лжефизике, то, лженауке с этой задачей не справиться, ибо поле с точки зрения этой концепции – это ничто, а не особая форма материи, как это чёрным по белому написано в словарях и энциклопедиях. А как эту особую форму материи назвать – эфир, оргон, флогистон, квантовый бульон, физический вакуум или поле – дело десятое. Главное, чтобы в головах профессоров и студентов начало возрождаться понимание того факта, что поле – материально. Другими словами, поля – это вихревые и ламинарные потоки материи, а не математические абстракции, обозначаемые буковками B, H, E или D. Именно это очень важно понять. Данное понимание утрачивалось на протяжении века – с приходом к власти Эйнштейна, его СТО и концепции пустого пространства. Впрочем, даже Эйнштейн осознал, какую глупость он совершил, поэтому 15 лет спустя, в 1920-м году, он написал в своей статье Эфир и теория относительности: Согласно общей теории относительности пространство немыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но и не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственно-временных расстояний в физическом смысле слова. А.Эйнштейн. Собрание научных трудов. М.: Наука. 1965. Т.1. С.689 Итак, Эйнштейну потребовалось 15 лет на то, чтобы осознать и признать своё заблуждение об отсутствии эфира в природе и ничтожности вакуума и пространства. Интересно, сколько должно пройти времени, прежде чем сегодняшние академики осознают и признают свои заблуждения? Впрочем, Нобелевский лауреат Макс Планк как-то сказал, что новая научная истина торжествует не потому, что её противники признают своё заблуждение, а потому, что со временем они вымирают, а подрастающее поколение изучает эту новую истину с самого начала. Именно это сейчас происходит. Круглякова и Гинзбурга уже нет. Скоро и других не останется. Приглашение к обсуждению прочитанного | Из wikipedia.org  Тепловой насос, устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии к потребителю с более высокой температурой.   Алексей Михайлович Бонч-Бруевич (1916 - 2006), советский и российский физик, крупный специалист в области квантовой электроники и физической оптики.  Электрет, диэлектрик, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации этого диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве квазипостоянное электрическое поле.  Специальная теория относительности, теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света.  Эдуард Павлович Кругляков (1934 - 2012), российский физик-экспериментатор, доктор физико-математических наук, академик РАН, сотрудник Института ядерной физики Сибирского отделения АН СССР.  Виталий Лазаревич Гинзбург (1916 - 2009), советский и российский физик-теоретик, доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН, до 1991 — АН СССР; чл.-корр. с 1953, лауреат Нобелевской премии по физике. Как решать задачи по физикеКак утверждает Stanley J. Farlow в своей книге Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, 99% задач по физике можно значительно упростить путем изменения системы координат для анализа. И не только задач из школьного или вузовского задачника. но и настоящих, жизненных, никем доселе не изученных. Иллюстрирует этот алгоритм этот рисунок...  |
e-lub.net
Известно, что вечный двигатель невозможен. Это связано с тем, что для любого механизма справедливо утверждение: совершённая с помощью этого механизма полная работа (в том числе на нагревание механизма и окружающей среды, на преодоление силы трения) всегда больше полезной работы.
Например, больше половины работы двигателя внутреннего сгорания совершается впустую тратится на нагревание составных частей двигателя; некоторое количество теплоты уносят выхлопные газы.
Часто необходимо оценивать эффективность механизма, целесообразность его использования. Поэтому, чтобы рассчитывать, какая часть от совершённой работы тратится впустую и какая часть с пользой, вводится специальная физическая величина, которая показывает эффективность механизма.
Коэффициент полезного действия механизма равен отношению полезной работы к полной работе. Очевидно, коэффициент полезного действия всегда меньше единицы. Эту величину часто выражают в процентах. Обычно её обозначают греческой буквой η (читается «эта»). Сокращённо коэффициент полезного действия записывают КПД.
η = (А_полн /А_полезн) * 100 %,
где η КПД, А_полн полная работа, А_полезн полезная работа.
Среди двигателей наибольший коэффициент полезного действия имеет электрический двигатель (до 98 %). Коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания 20 % - 40 %, паровой турбины примерно 30 %.
Отметим, что для увеличения коэффициента полезного действия механизма часто стараются уменьшить силу трения. Это можно сделать, используя различные смазки или шарикоподшипники, в которых трение скольжения заменяется трением качения.
Рассмотрим пример. Велосипедист массой 55 кг поднялся на велосипеде массой 5 кг на холм, высота которого 10 м, совершив при этом работу 8 кДж. Найдите коэффициент полезного действия велосипеда. Трение качения колёс о дорогу не учитывайте.
Решение. Найдём общую массу велосипеда и велосипедиста:
m = 55 кг + 5 кг = 60 кг
Найдем их общий вес:
P = mg = 60 кг * 10 Н/кг = 600 Н
Найдём работу, совершённую на подъём велосипеда и велосипедиста:
Aполезн = РS = 600 Н * 10 м = 6 кДж
Найдём КПД велосипеда:
= А_полн /А_полезн * 100 % = 6 кДж / 8 кДж * 100 % = 75 %
Ответ: КПД велосипеда равен 75 %.
Рассмотрим ещё один пример. На конец плеча рычага подвешено тело массой m. К другому плечу прилагают силу F, направленную вниз, и его конец опускается на h. Найдите, насколько поднялось тело, если коэффициент полезного действия рычага равен η %.
Решение. Найдём работу, совершённую силой F:
A = Fh
η % от этой работы совершено на то, чтобы поднять тело массой m. Следовательно, на поднятие тела затрачено Fhη / 100. Так как вес тела равен mg, тело поднялось на высоту Fhη / 100 / mg.
Ответ: тело поднялось на высоту Fhη / 100 / mg.
Предыдущая тема: Приложение закона равновесия рычага к блоку: золотое правило механики Следующая тема:   Энергия: потенциальная и кинетическая энергияВсе неприличные комментарии будут удаляться.
www.nado5.ru
Автор: Владимир ЕгоровИсточник: icarbio.ru
61878 
1 Степень совершенства преобразования теплоты в механическую работу в термодинамическом цикле двигателя оценивается термическим (или тепловым, или термодинамическим) коэффициентом полезного действия ηt.
Термический КПД Отношение работы, совершенной в прямом обратимом термодинамическом цикле, к теплоте, сообщенной рабочему телу от внешних источников.В общем случае
ηt = At/Q1 = (Q1 – Q2)/Q1,
где At – тепло, преобразованное в цикле в работу; Q1 – тепло, подведённое в цикле к рабочему телу; Q2 – тепло, отданное в цикле рабочим телом.
 |
| На индикаторной диаграмме это отношение площадей работы за цикл At (область заштрихованая «в клетку») и подведённой в цикле к рабочему телу теплоты Q1 (вся заштрихованная область). |
Термический КПД термодинамического цикла показывает, какое количество получаемой теплоты машина превращает в работу в конкретных условиях протекания идеального цикла. Чем больше величина ηt, тем совершеннее цикл и тепловая машина.
В качестве критерия оценки термодинамических циклов часто используют цикл Карно, потому что КПД тепловой машины Карно максимален в том смысле, что никакая тепловая машина с теми же температурами нагревателя и холодильника не может обладать бόльшим КПД [1]. Формула для расчёта термического КПД данного цикла общеизвестна
ηt = (T1 – T2)/T1,
где T1 – абсолютная температура нагревателя; T2 – абсолютная температура холодильника.
Из анализа цикла Карно можно сделать следующие выводы:
Сегодня наибольшая разница температур достигнута в двигателях внутреннего сгорания, благодаря высокой температуре рабочего тела T1. Температура газов в цилиндре поршневого ДВС достигает 2000 °C и более, а в газовой турбине порядка 900 – 1300 °C, что связано с необходимость обеспечить жаропрочность лопаток турбины. Для двигателей с внешним подводом теплоты такие значения температур рабочего тела остаются пока недостижимыми из-за высокого термического сопротивления на границе нагреватель-рабочее тело. Температура пара в современных паровой турбине или поршневом паровом двигателе находится в диапазоне от 300 до 600 °C.
Стоит заметить, что высокий термический КПД не служит гарантией высокого эффективного КПД двигателя.
Последнее обновление 02.03.2012Опубликовано 20.03.2011icarbio.ru
Коэффициент полезного действия показывает отношение пригодной работы, которая выполняется механизмом либо устройством, к затраченной. Зачастую за затраченную работу принимают число энергии, которое потребляет устройство для того, дабы исполнить работу.
Вам понадобится
1. Для того дабы рассчитать показатель полезного действия (КПД) поделите пригодную работу Ап на работу затраченную Аз, а итог умножьте на 100% (КПД=Ап/Аз?100%). Итог получите в процентах.
2. При расчете КПД теплового мотора, пригодной работой считайте механическую работу, исполненную механизмом. За затраченную работу берите число теплоты, выделяемое сгоревшим топливом, которое является источником энергии для мотора.
3. Пример. Средняя сила тяги мотора автомобиля составляет 882 Н. На 100 км пути он потребляет 7 кг бензина. Определите КПД его мотора. Вначале обнаружьте пригодную работу. Она равна произведению силы F на расстояние S, преодолеваемое телом под ее воздействием Ап=F?S. Определите число теплоты, которое выделится при сжигании 7 кг бензина, это и будет затраченная работа Аз=Q=q?m, где q – удельная теплота сгорания топлива, для бензина она равна 42?10^6 Дж/кг, а m – масса этого топлива. КПД мотора будет равен КПД=(F?S)/(q?m)?100%= (882?100000)/( 42?10^6?7)?100%=30%.
4. В всеобщем случае дабы обнаружить КПД, всякий тепловой машины (мотора внутреннего сгорания, парового мотора, турбины и т.д.), где работа выполняется газом, имеет показатель полезного действия равный разности теплоты отданной нагревателем Q1 и полученной холодильником Q2, обнаружьте разность теплоты нагревателя и холодильника, и поделите на теплоту нагревателя КПД= (Q1-Q2)/Q1. Тут КПД измеряется в дольных единицах от 0 до 1, дабы перевести итог в проценты, умножьте его на 100.
5. Дабы получить КПД безукоризненной тепловой машины (машины Карно), обнаружьте отношение разности температур нагревателя Т1 и холодильника Т2 к температуре нагревателя КПД=(Т1-Т2)/Т1. Это предельно допустимый КПД для определенного типа тепловой машины с заданными температурами нагревателя и холодильника.
6. Для электродвигателя обнаружьте затраченную работу как произведение мощности на время ее выполнения. Скажем, если электродвигатель крана мощностью 3,2 кВт поднимает груз массой 800 кг на высоту 3,6 м за 10 с, то его КПД равен отношению пригодной работы Ап=m?g?h, где m – масса груза, g?10 м/с? убыстрение свободного падения, h – высота на которую подняли груз, и затраченной работы Аз=Р?t, где Р – мощность мотора, t – время его работы. Получите формулу для определения КПД=Ап/Аз?100%=(m?g?h)/(Р?t) ?100%=%=(800?10?3,6)/(3200?10) ?100%=90%.
Показатель пригодного действия (КПД) — это показатель производительности какой либо системы, будь то мотор автомобиля, машина либо другой механизм. Он показывает, как результативно данная система использует получаемую энергию. Вычислить КПД дюже легко.
1. Почаще каждого КПД вычисляется из соотношения пригодно применяемой системой энергии ко каждой суммарно полученной энергии в определенный интервал времени. Стоит подметить, что КПД не имеет определенных единиц измерения. Впрочем, в школьной программе эту величину измеряют в процентах. Данный показатель, исходя из выше указанных данных, вычисляется по формуле:? = (A/Q)*100%, где ? («эта») — это желанный КПД, A — пригодная работа системы, Q — суммированные затраты энергии, A и Q измеряются в Джоулях.
2. Указанный выше метод вычисления КПД не является исключительным, потому что пригодная работа системы (A) вычисляется по формуле:A = Po-Pi, где Po — подведенная системе энергия извне, Pi — потери энергии при работе системы. Развернув числитель указанной выше формулы, ее дозволено записать в дальнейшем виде:? = ((Po-Pi)/Po)*100%.
3. Дабы вычисление КПД было больше внятным и наглядным, дозволено разглядеть примеры.Пример 1: Пригодная работа системы равна 75 Дж, сумма затраченной для ее работы энергии составляет 100 Дж, требуется обнаружить КПД данной системы. Для решения этой задачи примените самую первую формулу:? = 75/100 = 0.75 либо 75%Ответ: КПД предложенной системы составляет 75%.
4. Пример 2: Подводимая для работы мотора энергия составляет 100 Дж, потери энергии при работе этого мотора 25 Дж, нужно вычислить КПД. Для решения предложенной задачи воспользуйтесь 2-й формулой подсчета желанного показателя:? = (100-25)/100 = 0.75 либо 75%. Результаты в обоих примерах получились идентичные, чай во втором случае были больше детально разобраны данные числителя.
Обратите внимание! Многие типы современных моторов (скажем, ракетный мотор либо турбовоздушный) имеют несколько ступеней своей работы, и для всей ступени существует свой КПД, тот, что исчисляется по всякий из указанных формул. Но дабы обнаружить всеобщий показатель, понадобится перемножить все знаменитые КПД на всех этапах работы данного мотора:? = ?1*?2*?3*…*?.
Полезный совет КПД не может быть огромнее единице, чай во время работы всякий системы неминуемо появляются потери энергии.
Попутные перевозки представляют собой разновидность транспортных перевозок, состоящую в загрузке транспортного средства, осуществляющего холостой пробег. Обстановки, когда транспорт вынужден передвигаться без груза, встречаются довольно зачастую, причем, как до , так и позже позже выполнения намеченного транспортного заказа. Для предприятия вероятность взять добавочный груз обозначает, как минимум, снижение финансовых потерь.
1. Оцените результативность применения попутных грузоперевозок реально для вашего предприятия. Значимым моментом, тот, что следует уяснить, является тот факт, что попутный груз может быть перевезен в то время, когда транспорт вынужденно перемещается порожняком позже осуществления первичной (стержневой) транспортной заявки. Если в деятельности вашего предприятия такие обстановки встречаются регулярно, отважно выбирайте такой метод оптимизации перевозок.
2. Оцените, какой попутный груз по массе и габаритам может перевезти ваше транспортное средство. Попутный груз может быть экономически выигрышным даже в том случае, если часть грузового пространства вашего автомобиля окажется не занятой.
3. Продумайте, из каких точек основного маршрута вы сумеете взять попутный груз. Комфортнее каждого, если такой груз вы можете получить в финальной точке планового маршрута и довезти его до места, где расположено ваше транспортное предприятие. Но такая обстановка может встретиться не неизменно. Следственно разглядите также вероятность некоторого отклонения от маршрута, просчитав, разумеется, экономическую рациональность такого метаморфозы.
4. Узнаете, не требуется ли обратная перевозка груза предприятию, в которое вы делаете плановую грузоперевозку. В этом случае значительно проще договориться о цене вопроса и обеспечить безопасность добавочного взаимовыгодного сотрудничества.
5. Обнаружьте несколько специализированных интернет-порталов, предоставляющих информационные службы в сфере грузоперевозок. Как водится, сайты таких компаний имеют соответствующие разделы, разрешающие разыскать попутный груз на пути вашего следования и оставить соответствующую заявку. В большинстве случаев применение такой вероятности требует, как минимум, регистрации на сайте. Будет совершенно, если информационный источник имеет встроенные вероятности для логистического обзора встречных предложений.
6. Не пренебрегайте сборными перевозками, когда в выбранном направлении на одном виде транспорта перевозятся грузы малого габарита от разных клиентов. При этом транспорт должен делать челночные маршруты по выбранным направлениям.
Обратите внимание! Обнаружить попутный груз — абсолютно нетрудно! Основная задача работы нашего обслуживания – поиск разных загрузок, тот, что пользователи могут осуществлять не только =с максимальным для себя удобством, но и идеально даром. При помощи нашей системы, работа которой основывается на применении современных информационных спецтехнологий, обнаружить груз дозволено дюже легко.
Полезный совет Видимо, что Вы решили купить либо взять в аренду огромный грузовой автомобиль, с подмогой которого Вы намерены зарабатывать деньги, путем перевозок грузов по России, СНГ и Европе. Все равно, наймете Вы водителя либо сами будете на нем ездить, Вам понадобятся заказчики, то есть грузы для перевозки. Тогда Вы обязательно задумаетесь либо теснее задумались, где и как обнаружить грузы для своего грузового автомобиля?
Дабы обнаружить показатель пригодного действия всякого двигателя , надобно пригодную работу поделить на затраченную и умножить на 100 процентов. Для теплового двигателя обнаружьте данную величину по отношению мощности, умноженной на продолжительность работы, к теплу, выделившемуся при сгорании топлива. Теоретически КПД теплового двигателя определяется по соотношению температур холодильника и нагревателя. Для электрических моторов обнаружьте отношение его мощности к мощности потребляемого тока.
Вам понадобится
1. Определение КПД ДВС Обнаружьте в технической документации данного определенного двигателя его мощность. Залейте в его бак некоторое число топлива и запустите мотор, дабы он проработал некоторое время на полных циклах, развивая максимальную мощность, указанную в паспорте. С подмогой секундомера засеките время работы двигателя , выразив его в секундах. Через некоторое время остановите мотор, и слейте остатки топлива. Отняв от исходного объема залитого топлива финальный объем, обнаружьте объем израсходованного топлива. Применяя таблицу, обнаружьте его плотность и умножьте на объем, получив массу израсходованного топлива m=?•V. Массу выразите в килограммах. В зависимости от вида топлива (бензин либо дизельное горючее), определите по таблице его удельную теплоту сгорания. Для определения КПД максимальную мощность умножьте на время работы двигателя и на 100%, а итог ступенчато поделите на его массу и удельную теплоту сгорания КПД =P•t•100%/(q•m).
2. Для совершенной тепловой машины, дозволено применить формулу Карно. Для этого узнайте температуру сгорания топлива и измерьте температуру холодильника (выхлопных газов) особым термометром. Переведите температуру, измеренную в градусах Цельсия в безусловную шкалу, для чего к значению прибавьте число 273. Для определения КПД от числа 1 отнимите отношение температур холодильника и нагревателя (температуру сгорания топлива) КПД =(1-Тхол/Тнаг)•100%. Данный вариант расчета КПД не рассматривает механическое трение и теплообмен с внешней средой.
3. Определение КПД электродвигателя Узнайте номинальную мощность электродвигателя , по технической документации. Подключите его к источнику тока, добившись максимальных циклов вала, и с подмогой тестера измерьте значение напряжения на нем и силу тока в цепи. Для определения КПД заявленную в документации мощность, поделите на произведение силы тока на напряжение, итог умножьте на 100% КПД =P•100%/(I•U).
Видео по теме
Обратите внимание! Во всех расчетах КПД должен быть поменьше 100%.
Для обзора обычной динамики населения социологам нужно определить всеобщие коэффициенты . Основными из них являются показатели рождаемости, смертности, брачности и натурального прихода. Опираясь на них, дозволено составить демографическую картину в данный момент времени.
1. Обратите внимание на то, что всеобщий показатель представляет собой относительный показатель. Так, число родившихся за определенный период, скажем, за год, будет отличаться от всеобщего показателя рождаемости. Связано это с тем, что при его нахождении учитываются данные об всеобщем числе населения. Это делает допустимым сопоставление текущих итогов изысканий с итогами прошлых лет.
2. Определите расчетный период. Скажем, дабы обнаружить показатель брачности, нужно определить, за какой временной период число заключенных браков вас волнует. Так, данные за последнее полугодие будут в существенной мере отличаться от тех, которые вы получите при определении пятилетнего временного промежутка. Рассматривайте, что расчетный период при вычислении всеобщего показателя указывается в годах.
3. Определите всеобщую количество населения. Сходственного рода данные дозволено получить, обратившись к данным переписи населения. Для определения всеобщих показателей рождаемости, смертности, брачности и разводимости вам потребуется обнаружить произведение всеобщей численности населения и расчетного периода. Получившееся число запишите в знаменатель.
4. Поставьте на место числителя безусловный показатель, соответствующий желанному относительному. Скажем, если перед вами стоит задача определить всеобщий показатель рождаемости, то на месте числителя должно находиться число, отражающее всеобщее число рожденных детей за волнующий вас период. Если вашей целью является определение яруса смертности либо брачности, то на место числителя поставьте число усопших в расчетный период либо число вступивших в брак, соответственно.
5. Умножьте получившееся число на 1000. Это и будет желанный вами всеобщий показатель. Если же перед вами стоит задача обнаружить всеобщий показатель прихода, то вычтите из показателя рождаемости показатель смертности.
Видео по теме
Под словом «работа» воспринимается раньше каждого действие, которая дает человеку средства к существованию. Иными словами, за нее он получает физическое вознаграждение. Тем не менее, люди готовы в свое свободное время либо даром, либо за чисто символическую плату участвовать также в социально-пригодной работе, направленной на поддержка нуждающимся, благоустройство дворов и улиц, озеленение и т.д. Число таких добровольцев наверно было бы еще огромным, но они нередко не знают, где могут потребоваться их службы.
1. Один из самых знаменитых видов социально-пригодной работы – благотворительность. Она включает в себя подмога нуждающимся, общественно незащищенным группам населения: инвалидам, престарелым, беспризорным. Словом, каждым тем, кто по какой-то причине оказался в тяжелой жизненной обстановки.
2. Добровольцам, желающим принять посильное участие в оказание такой помощи, следует обратиться в ближайшие филантропические организации либо отделы общественной помощи. Можете навести справки в ближайшей церкви – священнослужитель наверно знает, кто из его паствы исключительно нуждается в поддержке.
3. Также вы можете проявить инициативу дословно по месту жительства — в многоквартирном доме наверно живут одинокие пенсионерки, инвалиды либо матери-одиночки, у которых весь рубль на счету. Окажите им посильную подмога. Она совсем не неукоснительно должна заключаться в денежном пожертвовании – дозволено, скажем, время от времени ходить в магазин за продуктами либо в аптеку за лекарствами.
4. Много людей желает принять участие в благоустройстве родного города. Им стоит связаться с соответствующими конструкциями здешнего муниципалитета, скажем, теми, которые отвечают за уборку территорий, озеленение. Работа наверно найдется. Помимо того, дозволено, скажем, по собственной инициативе разбить клумбу под окнами дома, посадить цветы.
5. Есть люди, дюже любящие звериных, желающие подмогнуть безнадзорным собакам и кошкам. Если вы относитесь к этой категории, свяжитесь с местными организациями зоозащитников либо с обладателями пристанищ для звериных. Ну а если вы живете в огромном городе, где есть зоопарки, узнайте у администрации, не необходимы ли помощники по уходу за звериными. Как водится, такие предложения помощи встречают с благодарностью.
6. Невозможно забывать и о воспитании подрастающего поколения. Если энтузиаст-доброволец сумеет, скажем, вести занятия в каком-либо школьном кружке либо центре культуры и творчества, он принесет этим огромную пользу. Словом, социально-пригодной работы для неравнодушных людей найдется много, на всякий вкус и вероятности. Было бы желание.
Показатель увлажнения — показатель, используемый для определения параметров микроклимата. Рассчитать его дозволено, имея информацию о выпадении осадков в регионе в течение довольно долгого периода.
Коэффициент увлажнения представляет собой особый показатель, разработанный экспертами в области метеорологии для оценки степени влажности микроклимата в том либо другом регионе. При этом было принято во внимание, что микроклимат представляет собой многолетнюю отзыв погодных условий в данной местности. Следственно рассматривать показатель увлажнения также было решено в долгих временных рамках: как водится, данный показатель рассчитывается на основе данных, собранных в течение года.Таким образом, показатель увлажнения показывает, насколько огромно число осадков, выпадающих в течение этого периода в рассматриваемом регионе. Это, в свою очередь, является одним из основных факторов, определяющих превалирующий тип растительности в этой местности.
Формула расчета показателя увлажнения выглядит дальнейшим образом: K = R / E. В указанной формуле символом K обозначен собственно показатель увлажнения, а символом R — число осадков, вывалившихся в данной местности в течение года, выраженное в миллиметрах. Наконец, символом E обозначается число осадков, которое испарилось с поверхности земли, за тот же период времени. Указанное число осадков, которое также выражается в миллиметрах, зависит от типа почвы, температуры в данном регионе в определенный период времени и других факторов. Следственно невзирая на кажущуюся простоту приведенной формулы, расчет показателя увлажнения требует проведения большого числа заблаговременных измерений при помощи точных приборов и может быть осуществлен только силами довольно огромного коллектива метеорологов.В свою очередь, значение показателя увлажнения на определенной территории, рассматривающее все эти показатели, как водится, дозволяет с высокой степенью достоверности определить, какой тип растительности является преобладающим в этом регионе. Так, если показатель увлажнения превышает 1, это говорит о высоком ярусе влажности на данной территории, что влечет за собой преимущество таких типов растительности как тайга, тундра либо лесотундра. Довольный ярус влажности соответствует показателю увлажнения, равному 1, и, как водится, характеризуется преобладанием смешанных либо широколиственных лесов. Показатель увлажнения в пределах от 0,6 до 1 характерен для лесостепных массивов, от 0,3 до 0,6 — для степей, от 0,1 до 0,3 — для полупустынных территорий, а от 0 до 0,1 — для пустынь.
Видео по теме
jprosto.ru
