Kaj je učinkovitost? Koncept, definicija, uporaba

Danes vam bomo povedali, kakšna je učinkovitost (koeficient učinkovitosti), kako jo izračunati in kje se uporablja ta koncept.

Človek in mehanizem

Kaj združuje pralni stroj in konzervo? Željo osebe, da se razbremeni potrebe, da naredi vse, kar si sam. Pred izumom parnega motorja so bili ljudem na voljo le njihove mišice. Vse naredili sami: plough, svinja, kuhar, ribe, tkanje lana. Da bi zagotovili preživetje dolge zime, je vsak član kmečke družine delal dnevne ure od dveh let do svoje smrti. Najmlajši otroci so skrbeli za živali in so bili pri reševanju (prinesli, povedati, poklicati, vzeti) pri odraslih. Dekle je bilo prvič postavljeno v vrtljivo kolo pet let! Celo zelo stare rezano žlice in tkane sandale, in večina starejših in bolnih babica sedel na statve in kolovratu, če je to dovoljeno vid. Niso imeli časa razmišljati o tem, katere zvezde so in zakaj sijočejo. Ljudje so utrujeni od vsak dan je moral iti in delo, ne glede na zdravstveno stanje, bolečine in moralo. Seveda je moški želel poiskati pomočnike, ki bi vsaj rahlo razbremenili njegova nosena ramena.

Smešno in čudno

Najnaprednejša tehnologija v teh dneh je bila konj in mlinsko kolo. Toda naredili sta le dva ali trikrat več dela kot moški. Toda prvi izumitelji so začeli pripravljati naprave, ki so bile zelo čudne. V filmu "Zgodba o večni ljubezni" je Leonardo da Vinci pritrdil majhne čolne na noge, da bi hodil po vodi. To je pripeljalo do številnih smešnih dogodkov, ko je znanstvenik flopiral v jezero neposredno v oblačila. Čeprav je ta epizoda le pisatelj, verjetno taki izumi in izgledali - komično in smešno.

Stoletje: železo in premog

Toda sredi XIX. Stoletja se je vse spremenilo. Znanstveniki so spoznali silo tlaka razširjenega para. Najpomembnejši izdelki tega časa so bili železo za proizvodnjo kotlov in premoga za ogrevanje vode v njih. Znanstveniki tega časa so morali razumeti, kakšna je učinkovitost v fiziki pare in plina, in kako jo izboljšati.

Formula za koeficient v splošnem primeru je:

eta- = A / Q

eta- - učinkovitost, A - uporabno delo, Q - porabljena energija.

Delo in toplota

Koeficient učinkovitosti (skrajšana UČINKOVITOST) je brezpredmetna količina. Opredeljen je kot odstotek in se izračuna kot razmerje med porabljeno energijo in uporabnim delom. Slednji izraz pogosto uporabljajo matere malomarnih najstnikov, ko so prisiljeni storiti nekaj o hiši. Toda v resnici je to resničen rezultat prizadevanj. To pomeni, da če je učinkovitost stroja 20%, potem le ena petina energije dobi v akcijo. Zdaj, ko kupuje avto, bralec ne bi smel imeti vprašanja, kakšna je učinkovitost motorja.

Če je koeficient izračunan kot odstotek, potem je formula formula:

eta- = 100% * (A / Q)

eta- - učinkovitost, A - uporabno delo, Q - porabljena energija.

Izguba in resničnost

Gotovo vsi ti argumenti povzročajo zmedo. Zakaj ne izumljati naprave, ki lahko porabi več energije goriva? Žal resnični svet ni takšen. V šoli otroci rešujejo probleme, v katerih ni trenja, vsi sistemi so zaprti in sevanja so strogo monokromatska. Pravi inženirji v proizvodnih obratih so prisiljeni upoštevati prisotnost vseh teh dejavnikov. Razmislite, na primer, kaj je Učinkovitost toplotnega motorja, in iz katerega je dodan ta koeficient.

Formula v tem primeru je videti takole:

eta = (Q₁-Q₂) / Q₁

Še več, Q₁ - količina toplote, ki jo je motor dobil pri ogrevanju, in Q₂ - količina toplote, ki jo je dal okolju (na splošno se to imenuje hladilnik).

Gorivo se segreje in širi, sila pritisne bat, ki poganja vrtilni element. Toda gorivo je v nekem plovilu. Ko se segreje, toploto prenese na stene plovila. To povzroči izgubo energije. Da se je bat spustil, je treba plin ohladiti. Da bi to naredili, se njegov del sprosti v okolje. In bi bilo dobro, če bi bila vsa toplota plina uporabna za delo. Ampak, žal, se ohladi zelo počasi, tako vroča parova pobegne navzven. Del energije porabimo za ogrevanje zraka. Bat se premika v votlih kovinskih cilindrih. Njegovi robovi tesno prilegajo steni, sile trenja se začnejo premikati. Bat segreje votlo valj, kar vodi tudi do izgube energije. Translacijski gibanje palico gor in dol na navor prenaša s serijo spojin, ki so drgnile med seboj in ogrevani, tj del porabljene primarne energije tudi na njem.

Seveda, v predelovalnih strojih vse površine poliran na nivoju atoma, vse kovine trajne in najnižjo toplotno prevodnost in za mazanje batov olje ima odlične lastnosti. Toda v vsakem motorju energija bencina gre za ogrevanje delov, zraka in trenja.

Posoda in kotel

Zdaj predlagamo, da razumemo, kakšna je učinkovitost kotla, in iz česa je sestavljena. Vsaka gospodinja ve, da če pustite vodo, da zavre, v ponvi pod pokrov zaprt, potem bo voda kaplja na ploščo ali pokrovom bo "plesno". Vsak sodoben kotel je urejen na enak način:

• segreva zaprta posoda, polna vode;
• voda postane pregreta para;
• ko se širi, mešanica plinske vode vrti turbine ali premakne bate.

Tako kot v motorju nastanejo izgube energije za ogrevanje kotla, cevi in ​​trenja vseh priključkov, zato noben mehanizem ne more učinkovati 100%.

Formula za stroje, ki delujejo na ciklu Carnot, izgleda kot splošna formula za toplotni motor, vendar namesto količine toplote - temperatura.

eta = (T₁-T₂) / T₁.

Vesoljska postaja

In če postavite mehanizem v vesolje? Brezplačna energija Sonca je na voljo 24 ur na dan, hlajenje katerega koli plina je lahko dobesedno do 0^o Kelvin skoraj takoj. Morda bi bila v vesolju večja učinkovitost proizvodnje? Odgovor je dvoumen: da in ne. Vsi ti dejavniki bi lahko resnično izboljšali prenos energije v koristno delo. Toda doseganje želene višine, celo tisoč ton doslej neverjetno drago. Tudi če bo tak obrat trajal pet sto let, se ne plača za stroške opreme za dviganje, tako znanstvena fantastika, tako aktivno izkoriščajo idejo vesoljsko dvigalo - to bi močno poenostavi nalogo in bi bilo komercialno uspešne prenos tovarne v vesolju.