ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅ។ ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅ - រូបមន្ត

តថភាពសម័យទំនើបទាមទារឱ្យមានម៉ាស៊ីនកំដៅប្រតិបត្ដិការទូលំទូលាយ។ ការប៉ុនប៉ងជាច្រើនដងដើម្បីជំនួសពួកគេជាមួយនឹងម៉ូទ័រអគ្គិសនីខណៈពេលដែលការទទួលបរាជ័យ។ បញ្ហាទាក់ទងនឹងការប្រមូលផ្តុំអំណាចនៅក្នុងប្រព័ន្ធស្វយ័តត្រូវបានដោះស្រាយដោយមានការលំបាកយ៉ាងខ្លាំង។

នៅតែមានបញ្ហាពាក់ព័ន្ធនៃបច្ចេកវិទ្យាផលិតថ្មថាមពលដែលមានមូលដ្ឋានលើការប្រើប្រាស់រយៈពេលវែងរបស់ខ្លួន។ លក្ខណៈល្បឿននៃការផលិតរថយន្តអគ្គិសនីនៅឆ្ងាយពីអ្នកដែលនៅក្នុងរថយន្ត, ម៉ាស៊ីន្រំមហះផ្ទៃក្នុង។

ជំហានដំបូងក្នុងការបង្កើតម៉ាស៊ីនកូនកាត់យ៉ាងសំខាន់អាចកាត់បន្ថយការបំភាយឧស្ម័នជាតិពុលនេះនៅក្នុងតំបន់ទីក្រុង, ការដោះស្រាយបញ្ហាបរិស្ថាន។

ប្រវត្តិសាស្រ្តមួយតិចតួច

លទ្ធភាពនៃការផ្លាស់ប្តូរនៃថាមពលនៃចំហាយចូលទៅក្នុងថាមពល kinetic ត្រូវបានគេស្គាល់ថាចាប់តាំងពីសម័យបុរាណ។ 130 មុនគ: ទស្សនវិទូ Geron Aleksandriysky បង្ហាញទៅលេងចំហាយទស្សនិកជន - eolipil ។ ស្វ៊ែរដែលពោរពេញទៅដោយចំហាយចូលមកក្នុងការបង្វិលក្រោមឥទ្ធិពលមកពីយន្តហោះរបស់នាង។ គំរូនៃកង្ហារចំហាយទំនើបនៅក្នុងពេលនៃកម្មវិធីនេះមិនត្រូវបានរកឃើញ។

អស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំនិងការអភិវឌ្ឍទស្សនវិទូសតវត្សត្រូវបានគេចាត់ទុកថាគ្រាន់តែជាប្រដាប់ក្មេងលេងសប្បាយ។ ក្នុង 1629 អ៊ីតាលីឃ Branca បានបង្កើតកង្ហារសកម្ម។ គូស្វាមីភរិយាដែលបានកំណត់នៅក្នុងចលនាឌីសដែលបានផ្ដល់ជាមួយដាវ។

ចាប់ពីពេលនោះបានចាប់ផ្តើមការអភិវឌ្ឍយ៉ាងលឿននៃម៉ាស៊ីនចំហាយ។

ម៉ាស៊ីនកំដៅ

ការផ្លាស់ប្តូរនៃ ថាមពលផ្ទៃក្នុងនៃ ប្រេងឥន្ធនៈទៅជាថាមពលនៃចលនានៃផ្នែកម៉ាស៊ីននិងយន្តការប្រើនៅក្នុង ម៉ាស៊ីនកំដៅ។

ផ្នែកសំខាន់នៃម៉ាស៊ីន: ម៉ាស៊ីនកំដៅ (ប្រព័ន្ធទទួលបានការថាមពលពីខាងក្រៅ), រាងកាយការងារ (ដំណើរផលប្រយោជន៍), ទូរទឹកកក។

ម៉ាស៊ីនកំដៅនេះត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់សារធាតុរាវដែលធ្វើការដើម្បីកកកុញថាមពលបានគ្រប់គ្រាន់ហ៊ុនផ្ទៃក្នុងសម្រាប់ការងារមានប្រយោជន៍។ ទូរទឹកកកយកថាមពលដែលលើស។

លក្ខណៈសំខាន់នៃប្រសិទ្ធិភាពត្រូវបានគេហៅថាម៉ាស៊ីនកំដៅប្រសិទ្ធភាពនៃការនេះ។ បរិមាណនេះបង្ហាញពីអ្វីដែលជាផ្នែកមួយនៃថាមពលកំដៅនៅក្នុងការចំណាយដើម្បីអនុវត្តការងារបានចំណាយមានប្រយោជន៍។ ប្រសិទ្ធិភាពខ្ពស់ប្រតិបត្តិការគុណសម្បត្តិរបស់ម៉ាស៊ីនទេប៉ុន្តែតម្លៃនេះមិនអាចលើសពី 100% ។

ការគណនានៃប្រសិទ្ធិភាព

សូមឱ្យម៉ាស៊ីនកំដៅថាមពលដែលទទួលបានស្មើទៅនឹងសំណួរខាងក្រៅ _{1 ។} ឧបករណ៍រាងកាយប្តេជ្ញាចិត្តក្នុងការងារមួយ, _{ខណៈពេលដែលថាមពលដែលបានផ្ដល់ឱ្យទូរទឹកកកគឺជាសំណួរទី 2 ។}

ដោយផ្អែកលើការប្តេជ្ញាចិត្តនេះ, យើងគណនាតម្លៃប្រសិទ្ធិភាព:

η = A / សំណួរ _{1 ។} យើងសន្មត់ថាការ = សំណួរ ₁ - _{សំណួរទី 2 ។}

ហេតុនេះប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅ, រូបមន្តដែលត្រូវបានផ្ដល់ដោយη = (សំណួ ₁ - _{សំណួរទី 2)} / សំណួ ₁ = 1 - សំណួ ₂ / សំណួរ _1, អនុញ្ញាតឱ្យការសន្និដ្ឋានដូចខាងក្រោម:

• ប្រសិទ្ធភាពមិនអាចលើសពី 1 (ឬ 100%);
• ដើម្បីបង្កើនបរិមាណនេះត្រូវតែកើនឡើងនៅទាំងថាមពលដែលទទួលបានពីម៉ាស៊ីនកំដៅឬថាមពលដែលបានផ្ដល់ឱ្យថយចុះទូរទឹកកកមួយ;
• ការបង្កើនថាមពលម៉ាស៊ីនកំដៅដែលបានសម្រេចបាននូវការផ្លាស់ប្តូរនៃគុណភាពប្រេងឥន្ធនៈមួយ;
• កាត់បន្ថយថាមពល, ផ្តល់ឱ្យទូទឹកកក, អនុញ្ញាតឱ្យសម្រេចបាននូវលក្ខណៈពិសេសរចនានៃម៉ាស៊ីននេះ។

ម៉ាស៊ីនកំដៅមួយដែលល្អបំផុត

គឺជាការបង្កើតនៃការដូចជាម៉ាស៊ីនមួយដែលអាចធ្វើទៅបានប្រសិទ្ធភាពនៃការដែលនឹងជាអតិបរមា (នៅក្នុងល្អមួយ - ស្មើ 100%)? ស្វែងរកចម្លើយទៅនឹងសំណួរព្យាយាមរូបវិទូបារាំងនិងវិស្វករដែលមានទេពកោសល្យ Sadi Carnot នេះ។ នៅឆ្នាំ 1824 ការគណនាទ្រឹស្តីរបស់លោកអំពីដំណើរការដែលកើតឡើងនៅក្នុងឧស្ម័ននេះត្រូវបានចេញផ្សាយ។

គំនិតជាមូលដ្ឋានបានក្លាយជាតំណាងនៅក្នុងម៉ាស៊ីនល្អអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាការប្រព្រឹត្ដដំណើរបញ្ច្រាស់ជាមួយឧស្ម័នល្អ។ ការចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងការពង្រីក isothermally ឧស្ម័ននៅសីតុណ្ហភាព T មាន _{1 ។} ចំនួនទឹកប្រាក់នៃការកំដៅដែលបានទាមទារសម្រាប់គោលបំណងនេះ - សំណួរ _1. បន្ទាប់ ឧស្ម័នដោយគ្មានការពង្រីកកំដៅ (ជាដំណើរការ adiabatic) ។ បន្ទាប់ពីឈានដល់ក្រុមហ៊ុន T សីតុណ្ហភាព _2, ឧស្ម័នត្រូវបានបង្ហាប់ isothermally _{ដោយឆ្លងកាត់ទូទឹកកកថាមពលសំណួរទី 2 ។} ការវិលត្រឡប់ឧស្ម័នទៅស្ថានភាពដើមរបស់វាត្រូវបានអនុវត្ត adiabatic ។

ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅ Carnot ល្អជាមួយនឹងការគណនាពិតប្រាកដនេះគឺសមាមាត្រនៃភាពខុសគ្នារវាងកំដៅសីតុណ្ហភាពនិងឧបករណ៍ត្រជាក់សីតុណ្ហាភាពមួយដែលមានម៉ាស៊ីនកំដៅមួយ។ វាមើលទៅដូចនេះ: η = (T មាន ₁ - ក្រុមហ៊ុន T ₂₎ / T មាន _{1 ។}

ប្រសិទ្ធិភាពកំដៅអាចធ្វើបាននៃម៉ាស៊ីនដែលរូបមន្តមានសំណុំបែបបទ: η = 1 - ក្រុមហ៊ុន T ₂ / ក្រុមហ៊ុន T _1, អាស្រ័យតែលើតម្លៃនៃម៉ាស៊ីនកំដៅនិងត្រជាក់ជាងសីតុណ្ហភាពនិងមិនអាចច្រើនជាង 100% ។

លើសពីនេះទៅទៀតទំនាក់ទំនងនេះអនុញ្ញាតឱ្យនរណាម្នាក់ដើម្បីបង្ហាញថាប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅដែលអាចជាស្មើទៅនឹងការរួបរួមតែនៅពេលទូទឹកកក ដាច់ខាតសូន្យ សីតុណ្ហភាព។ ដូចដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាតម្លៃនេះគឺជាការសម្រេចបានទេ។

ការគណនាទ្រឹស្តី Carnot អនុញ្ញាតឱ្យដើម្បីកំណត់ប្រសិទ្ធភាពអតិបរមានៃម៉ាស៊ីនកំដៅមួយនៃការរចនាណាមួយឡើយ។

ទ្រឹស្តីបទបង្ហាញឱ្យឃើញ Carnot គឺមានដូចខាងក្រោម។ ម៉ាស៊ីនកំដៅបំពានក្រោមកាលៈទេសៈនោះទេអាចមានប្រសិទ្ធិភាពខ្ពស់ជាងតម្លៃដូចគ្នានៃម៉ាស៊ីនកំដៅមួយដែលមានប្រសិទ្ធិភាពល្អបំផុត។

ឧទាហរណ៍មួយនៃការដោះស្រាយបញ្ហា

Example 1. តើអ្វីទៅជាម៉ាស៊ីនកំដៅប្រសិទ្ធភាពនៃការមួយដែលល្អនៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពម៉ាស៊ីនកំដៅនេះគឺមាន 800 C និងសីតុណ្ហភាពនៃទូរទឹកកក 500 ^{គខាងក្រោមនេះ?}

ក្រុមហ៊ុន T ₁ = 800 ^{° C} = 1073 K ដែលΔT = 500 ^{° C} = 500 តារា K, η -?

ជាដំណោះស្រាយ:

តាមនិយមន័យ: η = (T មាន ₁ - ក្រុមហ៊ុន T ₂₎ / T មាន _{1 ។}

យើងមិនត្រូវបានគេដែលបានផ្ដល់ឱ្យសីតុណ្ហភាពនៃទូរទឹកកកនោះប៉ុន្តែΔT = (T មាន ₁ - ក្រុមហ៊ុន T _{2) ហេតុ:}

η = ΔT / T ₁ = 500 របស់ K / 1073K = 0,46 ។

ចម្លើយ: ប្រសិទ្ធភាព = 46% ។

ឧទាហរណ៍ 2. កំណត់ប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីនកំដៅមួយល្អប្រសិនបើដោយសារតែថាមពលដែលទទួលបានម៉ាស៊ីនកំដៅគីឡូស៊ូលមួយដែលបានអនុវត្តការងារមានប្រយោជន៍តើអ្វីជា 650 J, សីតុណ្ហភាពម៉ាស៊ីនកំដៅម៉ាស៊ីនកំដៅរបស់សីតុណ្ហភាពការ coolant ប្រសិនបើនេះ។ - 400 របស់ K?

សំណួរ ₁ = 1 គីឡូស៊ូល = 1000 ក្រុមហ៊ុន J A = 650 J, ក្រុមហ៊ុន T ₂ = 400 តារា K, η - ?, ក្រុមហ៊ុន T ₁ =?

ជាដំណោះស្រាយ:

ក្នុងកិច្ចការនេះ, វាគឺជាការដំឡើងកំដៅប្រសិទ្ធភាពនៃការដែលអាចត្រូវបានគណនាដោយរូបមន្ត:

η = A / សំណួរ _{1 ។}

ដើម្បីកំណត់សីតុណ្ហភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅដោយប្រើម៉ាស៊ីនប្រសិទ្ធភាពរូបមន្តនៃកំដៅមួយដែលល្អបំផុតនេះ:

η = (T មាន ₁ - ក្រុមហ៊ុន T ₂₎ / ក្រុមហ៊ុន T ₁ = 1 - ក្រុមហ៊ុន T ₂ / T មាន _{1 ។}

ការសម្តែងផ្លាស់ប្តូរគណិតវិទ្យាយើងទទួលបាន:

ក្រុមហ៊ុន T ₁ = ក្រុមហ៊ុន T ₂ / (1- η) ។

ក្រុមហ៊ុន T ₁ = ក្រុមហ៊ុន T ₂ / (1- A / _{សំណួរទី 1) ។}

យើងបានគណនា:

η = 650 ក្រុមហ៊ុន J / 1000 ក្រុមហ៊ុន J = 0,65 ។

ក្រុមហ៊ុន T = 400 របស់ K ₁ / (650 J, 1/1000) J = 1142.8 ឃេ

ចម្លើយ: η = 65%, ក្រុមហ៊ុន T ₁ = 1142.8 ឃេ

លក្ខខណ្ឌពិតប្រាកដ

ម៉ាស៊ីនកំដៅមួយដែលល្អបំផុតដែលបានរចនាឡើងជាមួយនឹងដំណើរការល្អ។ ការងារនេះត្រូវបានអនុវត្តតែនៅក្នុងដំណើរការ isothermal វាត្រូវបានកំណត់ថាជាតំបន់ដែលកំណត់ព្រំដែនដោយក្រាហ្វនៃវដ្ត Carnot នេះ។

នៅក្នុងការពិត, ដើម្បីបង្កើតលក្ខខណ្ឌសម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរស្ថានភាពលំហូរឧស្ម័ននៅក្នុងដំណើរការនេះដោយគ្មានការផ្លាស់ប្តូរក្នុងសីតុណ្ហាអមមិនអាចមាន។ មិនមានការសមា្ភារៈបែបនេះមិនរាប់បញ្ចូលការផ្លាស់ប្តូរដែលនឹងកំដៅជាមួយនឹងវត្ថុនៅជុំវិញនោះ។ ដំណើរការ adiabatic ក្លាយជាការមិនអាចទៅរួចទេដើម្បីអនុវត្ត។ នៅក្នុងករណីនៃការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពឧស្ម័នកំដៅត្រូវតែផ្លាស់ប្តូចាំបាច់។

ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅបង្កើតឡើងនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌពិតប្រាកដខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំងពីប្រសិទ្ធភាពល្អរបស់ម៉ាស៊ីន។ ចំណាំថាលំហូរនៃដំណើរការនៅក្នុងម៉ាស៊ីនពិតប្រាកដកើតឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សដូច្នេះថាការបំរែបំរួលនៃថាមពលកំដៅខាងក្នុងនៃការធ្វើការសារធាតុក្នុងដំណើរការនៃការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតសំឡេងរបស់វាមិនអាចត្រូវបានផ្តល់សំណងដោយការហូរចូលនៃបរិមាណកំដៅនៃម៉ាស៊ីនកំដៅនិងត្រឡប់មកវិញត្រជាក់។

ម៉ាស៊ីនកំដៅផ្សេងទៀត

ប្រតិបត្តិការនៅលើម៉ាស៊ីនពិតប្រាកដវដ្តផ្សេងគ្នា:

• វដ្តតូដំណើរការផ្លាស់ប្តូរទំហំថេរជាមួយ adiabatic បង្កើតរង្វិលជុំបិទជិត;
• អាយសូបាម៉ាស៊ូតវដ្ត adiabatic, isochore, adiabatic;
• កង្ហារឧស្ម័នមួយ: ដំណើរការដែលកើតឡើងនៅសម្ពាធថេរ, adiabatic ជំនួសបិទរង្វិលជុំ។

បង្កើតដំណើរការលំនឹងមួយនៅក្នុងម៉ាស៊ីនពិត (ដើម្បីនាំយកពួកគេខិតទៅជិតល្អបំផុត) នៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាទំនើបគឺជាការមិនអាចធ្វើទៅបាន។ ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅទាបជាងយ៉ាងខ្លាំង, សូម្បីតែដោយមានលក្ខខណ្ឌសីតុណ្ហភាពដូចគ្នានៅក្នុងការកំណត់កំដៅល្អ។

ប៉ុន្តែវាគឺជាការមិនចាំបាច់ដើម្បីកាត់បន្ថយប្រសិទ្ធិភាពរូបមន្តគណនាតួនាទី នៃវដ្ត Carnot, ដូចដែលវាគឺ, វាបានក្លាយទៅជាចំណុចយោងនៅក្នុងដំណើរការដើម្បីកែលម្អប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនពិតប្រាកដ។

វិធីក្នុងការផ្លាស់ប្តូរមានប្រសិទ្ធិភាព

តាមរយៈការប្រៀបធៀបនៃម៉ាស៊ីនកំដៅល្អនិងពិតប្រាកដ, វាគួរតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាសីតុណ្ហភាពចុងក្រោយនៃទូរទឹកកកមិនអាចត្រូវបានបំពាន។ ជាធម្មតាទូទឹកកកជឿថាបរិយាកាស។ ដើម្បីយកសីតុណ្ហភាពនៃបរិយាកាសអាចគណនាប្រហាក់ប្រហែលប៉ុណ្ណោះ។ បទពិសោធន៍បានបង្ហាញថាសីតុណ្ហភាពការ coolant នេះគឺឧស្ម័នផ្សងនៅក្នុងម៉ាស៊ីន, ដូចដែលវាបានកើតមានឡើងនៅក្នុងម៉ាស៊ីន្រំមហះផ្ទៃក្នុង (អក្សរកាត់ថាជា DVS) ។

DIC - ទូទៅបំផុតក្នុងពិភពលោកនៃម៉ាស៊ីនកំដៅរបស់យើង។ ម៉ាស៊ីនកំដៅប្រសិទ្ធភាពក្នុងករណីនេះអាស្រ័យលើសីតុណ្ហភាពបានបង្កើតឡើងដោយការដុតប្រេង។ ភាពខុសគ្នាដែលសំខាន់បានមកពីម៉ាស៊ីនចំហាយ DIC គឺជាមុខងារម៉ាស៊ីនកំដៅលាយនិងរាងកាយឧបករណ៍នេះដំណើរការនៅក្នុងខ្យល់លាយជាមួយប្រេង។ ការដុតលាយបង្កើតសម្ពាធនៅលើផ្នែកការផ្លាស់ប្តូរនៃម៉ាស៊ីន។

ការបង្កើនសីតុណ្ហភាពឧស្ម័នដែលធ្វើការត្រូវបានសម្រេច, ការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃប្រេងឥន្ធនៈនេះ។ ជាអកុសល, វាគឺជាការមិនអាចទៅរួចទេដើម្បីធ្វើការដោយគ្មានដែនកំណត់។ សម្ភារៈណាមួយនៃការសាងសង់ម៉ាស៊ីន្រំមហះអង្គជំនុំជម្រះមានចំណុចរលាយរបស់ខ្លួន។ នេះជាការតស៊ូកម្ដៅនៃមា្ភារៈដូច - លក្ខណៈជាមូលដ្ឋាននៃម៉ាស៊ីនព្រមទាំងប៉ះពាល់ដល់ប្រសិទ្ធិភាព។

ប្រសិទ្ធភាពម៉ាស៊ីនគុណតម្លៃ

ប្រសិនបើយើងពិចារណា កង្ហារចំហាយ, សីតុណ្ហភាពនៃដៃសមុទ្រចំហាយធ្វើការដែលស្មើនឹង 800 តារា K, និងឧស្ម័នផ្សង - 300 តារា K, ប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីននេះគឺស្មើនឹង 62% ។ នៅក្នុងការពិត, ទោះជាយ៉ាងណា, តម្លៃនេះមិនលើសពី 40% ។ ការកាត់បន្ថយនេះបានកើតឡើងដោយសារការបាត់បង់កំដៅក្នុងអំឡុងពេលសាងសង់លំនៅដ្ឋានកង្ហារកំដៅ។

តម្លៃខ្ពស់បំផុតនៃប្រសិទ្ធភាពនៃការម៉ាស៊ីនចំហេះខាងក្នុងមិនលើសពី 44% ។ ការកើនឡើងតម្លៃនេះ - សំណួរនៃការនាពេលអនាគតនេះ។ ការផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈសម្បត្តិនៃការសមា្ភារៈនេះប្រេង - នេះគឺជាបញ្ហាដែលមានបុគ្គលិកគំនិតល្អបំផុតនៃមនុស្សជាតិ។