Vandag sal ons jou vertel wat doeltreffendheid (doeltreffendheidsfaktor) is, hoe om dit te bereken en waar hierdie konsep toegepas word.
Man en meganisme
Wat het 'n wasmasjien en 'n inmaakfabriek in gemeen? Die begeerte van 'n persoon om homself te verlos van die behoefte om alles op sy eie te doen. Voor die uitvinding van die stoomenjin het mense net hul spiere tot hul beskikking gehad. Hulle het alles self gedoen: hulle het geploeg, gesaai, gekook, vis gevang, vlas geweef. Om oorlewing gedurende die lang winter te verseker, het elke lid van die boeregesin van die ouderdom van twee tot sy dood dagligure gewerk. Die jongste kinders het die diere opgepas en was besig om die grootmense te help (bring, vertel, bel, vat). Die meisie is op vyfjarige ouderdom vir die eerste keer agter 'n draaiwiel gesit! Selfs diep ou mense het lepels gesny en bastskoene geweef, en die mees bejaarde en siek oumas het by weefgetoë en spinwiele gesit, as hul sig dit toelaat. Hulle het nie tyd gehad om te dink oor wat sterre is en hoekom hulle skyn nie. Mense het moeg geword: elke dag moes hulle gaan werk, ongeag die toestand van gesondheid, pyn en moraal. Natuurlik wou die man helpers kry wat sy oorwerkte skouers ten minste effens sou verlig.
Snaaks en vreemd
Die mees gevorderde tegnologie in daardie dae was die perd en die meulwiel. Maar hulle het net twee of drie keer meer werk as 'n mens gedoen. Maar die eerste uitvinders het begin om met toestelle vorendag te kom wat baie vreemd gelyk het. In die fliek "The Story of Eternal Love" het Leonardo da Vinci klein bote aan sy voete vasgemaak om op die water te loop. Dit het tot verskeie snaakse voorvalle gelei toe die wetenskaplike met sy klere aan in die meer geduik het. Alhoewel hierdie episode net 'n uitvinding van die draaiboekskrywer is, moes sulke uitvindings so gelyk het - komies en snaaks.
19de eeu: yster en steenkool
Maar in die middel van die 19de eeu het alles verander. Wetenskaplikes het die drukkrag van die uitbreiding van stoom besef. Die belangrikste goedere van daardie tyd was yster vir die vervaardiging van ketels en steenkool om water daarin te verhit. Wetenskaplikes van daardie tyd moes verstaan wat doeltreffendheid in stoom- en gasfisika is, en hoe om dit te verhoog.
Die formule vir die koëffisiënt in die algemene geval is:
η=A/V
η - doeltreffendheid, A - nuttige werk, Q - energie bestee.
Werk en warmte
Doeltreffendheid (afgekort doeltreffendheid) is 'n dimensielose hoeveelheid. Dit word gedefinieer as 'n persentasie en word bereken as die verhouding van energie bestee tot nuttige werk. Laasgenoemde term word dikwels deur ma's van nalatige tieners gebruik wanneer hulle hulle dwing om iets om die huis te doen. Maar in werklikheid is dit die werklike resultaat van die moeite wat gedoen is. Dit wil sê, as die doeltreffendheid van die masjien 20% is, skakel dit slegs een vyfde van die energie wat ontvang word om in aksie. Nou wanneer jy koopmotor, moet die leser nie 'n vraag hê nie, wat is die doeltreffendheid van die enjin.
As die koëffisiënt as 'n persentasie bereken word, dan is die formule:
η=100%(A/V)
η - doeltreffendheid, A - nuttige werk, Q - energie bestee.
Verlies en werklikheid
Al hierdie argumente veroorsaak sekerlik verwarring. Hoekom nie 'n motor uitvind wat meer brandstofenergie kan gebruik nie? Ai, die regte wêreld is nie so nie. By die skool los kinders probleme op waarin daar geen wrywing is nie, alle stelsels is gesluit en die bestraling is streng monochromaties. Regte ingenieurs by vervaardigingsaanlegte word gedwing om die teenwoordigheid van al hierdie faktore in ag te neem. Oorweeg byvoorbeeld wat die doeltreffendheid van 'n hitte-enjin is, en waaruit bestaan hierdie koëffisiënt.
Die formule in hierdie geval lyk soos volg:
η=(Q1-Q2)/Q1
In hierdie geval is Q1 die hoeveelheid hitte wat die enjin van verhitting ontvang het, en Q2 is die hoeveelheid hitte wat dit aan die omgewing gegee het (algemeen na verwys as 'n yskas).
Die brandstof word warm en sit uit, die krag druk die suier wat die roterende element aandryf. Maar die brandstof is in een of ander vaartuig vervat. Wanneer dit verhit word, dra dit hitte oor na die mure van die houer. Dit lei tot energieverliese. Om die suier te laat sak, moet die gas afgekoel word. Om dit te doen, word 'n deel daarvan in die omgewing vrygestel. En dit sal goed wees as die gas al die hitte aan nuttige werk gee. Maar, helaas, dit koel baie stadig af, so warm stoom kom uit. 'n Deel van die energie word spandeer om die lug te verhit. Die suier beweeg in 'n hol metaalsilinder. Die rande pas styf teen die mure; wanneer dit beweeg, kom wrywingskragte in die spel. Die suier verhit die hol silinder, wat ook tot 'n verlies aan energie lei. Die op en af translasiebeweging van die staaf word na 'n wringkrag oorgedra deur 'n reeks gewrigte wat teen mekaar vryf en verhit, dit wil sê, 'n deel van die primêre energie word ook hieraan bestee.
Natuurlik, in fabrieksmasjiene is alle oppervlaktes tot op atoomvlak gepoleer, alle metale is sterk en het die laagste termiese geleidingsvermoë, en suierolie het die beste eienskappe. Maar in enige enjin word die energie van petrol gebruik om onderdele, lug en wrywing te verhit.
Pan en ketel
Nou stel ons voor om te verstaan wat die doeltreffendheid van die ketel is, en waaruit dit bestaan. Enige huisvrou weet: as jy water in 'n kastrol onder 'n toe deksel laat kook, dan sal óf water op die stoof drup, óf die deksel sal "dans". Enige moderne ketel is baie op dieselfde manier gerangskik:
- hitte verhit 'n geslote houer vol water;
- water word oorverhitte stoom;
- wanneer dit uitbrei, draai die gas-watermengsel turbines of beweeg suiers.
Net soos in 'n enjin, gaan energie verlore om die ketel, pype en wrywing van alle gewrigte te verhit, so geen meganisme kan 'n doeltreffendheid gelykstaande aan 100% hê nie.
Die formule vir masjiene wat volgens die Carnot-siklus werk, lyk soos die algemene formule vir 'n hitte-enjin, net in plaas van die hoeveelheid hitte - temperatuur.
η=(T1-T2)/T1.
Ruimtestasie
En as jy die meganisme in die ruimte plaas? Gratis sonkrag is 24 uur per dag beskikbaar, verkoeling van enige gas is letterlik moontlik tot 0o Kelvin amper onmiddellik. Miskien in die ruimte sou die doeltreffendheid van produksie hoër wees? Die antwoord is dubbelsinnig: ja en nee. Al hierdie faktore kan inderdaad die oordrag van energie na nuttige werk aansienlik verbeter. Maar om selfs 'n duisend ton tot die verlangde hoogte te lewer, is steeds ongelooflik duur. Selfs al werk so 'n fabriek vir vyfhonderd jaar, sal dit nie die koste van die verhoging van die toerusting terugbetaal nie, en daarom gebruik wetenskapfiksieskrywers so aktief die idee van 'n ruimtehysbak - dit sal die taak aansienlik vereenvoudig en maak dit kommersieel lewensvatbaar is om fabrieke na die ruimte oor te dra.
