ગરમી એન્જિનની કાર્યક્ષમતા. થર્મલ એન્જિન કાર્યક્ષમતા - નિર્ધારણ સૂત્ર

ગરમીના એન્જિનની કાર્યક્ષમતા જેવા ઘણા પ્રકારની મશીનોનું પ્રદર્શન આવા મહત્વપૂર્ણ સૂચક દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. દર વર્ષે એન્જીનીયર્સ વધુ અદ્યતન તકનીક બનાવવાનો પ્રયત્ન કરે છે, જે નીચા ઇંધણ ખર્ચમાં તેનો ઉપયોગ કરતા મહત્તમ પરિણામ આપશે.

થર્મલ એન્જિનના ઉપકરણ

તમે કાર્યક્ષમતા (કાર્યક્ષમતા) શું સમજો તે પહેલાં , તમારે આ પદ્ધતિ કેવી રીતે કામ કરે છે તે સમજવાની જરૂર છે. તેના ઓપરેશનના સિદ્ધાંતોના જ્ઞાન વગર, આ સૂચકના સારને સ્પષ્ટ કરવું અશક્ય છે. થર્મલ એન્જિન એક એવી સાધન છે જે આંતરિક ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને કામ કરે છે. થર્મલ ઉર્જાને યાંત્રિક ઊર્જામાં ફેરવે છે તેવા થર્મલ મશીન, પદાર્થોના થર્મલ વિસ્તરણનો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે તાપમાન વધે છે. સોલિડ-સ્ટેટ એન્જિન્સમાં, ફક્ત દ્રવ્યના જથ્થાને બદલવું શક્ય નથી, પરંતુ શરીરનું આકાર પણ. આવા એન્જિનની ક્રિયા થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમોને આધીન છે.

ઓપરેશન સિદ્ધાંત

ગરમીનું એન્જિન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજવા માટે, તેની ડિઝાઇનના ફંડામેન્ટલ્સને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે. ઉપકરણના કાર્ય માટે બે સંસ્થાઓ જરૂરી છે: ગરમ (હીટર) અને ઠંડા (રેફ્રિજરેટર, કૂલર). થર્મલ એન્જિનના કામકાજના સિદ્ધાંત (થર્મલ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા) તેમના પ્રકાર પર આધાર રાખે છે. ઘણી વાર એક કન્ડેન્સર વરાળનું એક કન્ડેન્સર હોય છે, અને હીટર એ કોઇ પણ પ્રકારના બળતણ છે જે ભઠ્ઠીમાં બાળે છે. એક આદર્શ ગરમીનું કાર્યક્ષમતા નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે:

કાર્યક્ષમતા = (હીટિંગ - કૂલીંગ) / હીટિંગ એક્સ 100%

આ કિસ્સામાં, એક વાસ્તવિક એન્જિનની કાર્યક્ષમતા આ સૂત્ર મુજબ મેળવેલા મૂલ્યો કરતાં વધી શકે નહીં. ઉપરાંત, આ સૂચક ઉપરના મૂલ્યથી ક્યારેય નહીં વધી જશે. કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરવા માટે, મોટેભાગે હીટરના તાપમાનમાં વધારો અને રેફ્રિજરેટરનું તાપમાન ઘટાડે છે. બંને આ પ્રક્રિયાઓ સાધનોની વાસ્તવિક ઓપરેટિંગ શરતો દ્વારા મર્યાદિત હશે.

થર્મલ એન્જિન કાર્યક્ષમતા (સૂત્ર)

જ્યારે ગરમીનું એન્જિન કાર્ય કરી રહ્યું હોય, ત્યારે કાર્ય થાય છે, કારણ કે ગેસ ઊર્જા ગુમાવવાનું શરૂ કરે છે અને ચોક્કસ તાપમાને ઠંડુ થાય છે. બાદમાં, એક નિયમ તરીકે, આસપાસના વાતાવરણથી ઘણા અંશે વધારે છે આ રેફ્રિજરેટરનું તાપમાન છે. આવા ખાસ ઉપકરણ એક્ઝોસ્ટ વરાળના અનુગામી ઘનીકરણ સાથે ઠંડક માટે રચાયેલ છે. જ્યાં કંડેન્સર્સ હોય છે, રેફ્રિજરેટરનું તાપમાન ક્યારેક આજુબાજુના તાપમાન કરતાં નીચું હોય છે.

હીટ એન્જિનમાં, શરીર, જ્યારે ગરમ અને વિસ્તરે છે, કામ પૂર્ણ કરવા માટે તેની બધી આંતરિક ઊર્જા આપી શકતા નથી. ગરમીના કેટલાક ભાગને એક્ઝોસ્ટ ગેસ અથવા વરાળ સાથે રેફ્રિજરેટરમાં તબદીલ કરવામાં આવશે. થર્મલ આંતરિક ઉર્જાનો આ ભાગ અનિવાર્ય છે. કાર્યકારી સંસ્થા, જ્યારે ઇંધણ બળતરા થાય છે, ત્યારે હીટરમાંથી ચોક્કસ ગરમી ક્યુ ₁ મેળવે છે. તે જ સમયે, તે હજુ પણ કામ કરે છે એ, તે દરમિયાન તે થર્મલ ઊર્જાના ભાગને રેફ્રિજરેટરમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે: પ્ર _.2 <પ્ર ₁ .

ઊર્જા પરિવર્તન અને ટ્રાન્સમિશનના ક્ષેત્રમાં એન્જિનની કાર્યક્ષમતા નિરુપણ કરે છે. આ સૂચકને ઘણીવાર ટકાવારીમાં માપવામાં આવે છે કાર્યક્ષમતા સૂત્ર:

Η * એ / Qx100%, જ્યાં ક્યૂ - ખર્ચવામાં ઊર્જા, એ - ઉપયોગી કાર્ય.

ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદેસરની કાર્યવાહી કરતા, અમે પૂર્ણ કરી શકીએ કે કાર્યક્ષમતા હંમેશા એકતા કરતાં ઓછી હશે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તેના પર ખર્ચવામાં ઊર્જા કરતાં વધુ ઉપયોગી કાર્ય ક્યારેય નહીં રહે.

એન્જિનની કાર્યક્ષમતા એ હીટર દ્વારા નોંધાયેલા ઊર્જાને ઉપયોગી કાર્યનો ગુણોત્તર છે. તે નીચેના સૂત્રના રૂપમાં રજૂ કરી શકાય છે:

Η = (Q1 -Q2) / ક્યૂ ₁ , જ્યાં ક્યો ₁ હીટરથી મળેલી ગરમી છે, અને પ્ર ₂ રેફ્રિજરેટરને આપેલી ગરમી છે.

હીટ એન્જિન કામગીરી

થર્મલ એન્જિન દ્વારા કરવામાં આવેલ કાર્ય નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે:

એ = | પ્ર _એચ | - | ક્યૂ _એક્સ |, જ્યાં એ કામ છે, ક્યૂ _એચ હીટરમાંથી મળેલી ગરમીની રકમ છે, ક્યૂ _એક્સ એ કટરને ગરમી આપવામાં આવે છે.

થર્મલ એન્જિન કાર્યક્ષમતા (સૂત્ર):

| પ્ર _એચ | - | ક્યૂ _એક્સ |) / | ક્યૂ _એચ | = 1 - | ક્યૂ _એક્સ | / | ક્યૂ _એચ |

તે પ્રાપ્ત કરેલ ગરમીની રકમ માટે એન્જિન દ્વારા કરવામાં આવેલા કામના પ્રમાણના બરાબર છે. આ ટ્રાન્સમિશનમાં ગરમી ઊર્જાનો ભાગ ગુમાવ્યો છે.

કાર્નોટ એન્જિન

કાર્નેટ ડિવાઇસમાં ગરમી એન્જિનની મહત્તમ કાર્યક્ષમતા નોંધાયેલી છે. આ હકીકત એ છે કે આ સિસ્ટમમાં તે માત્ર હીટર (Tn) અને ઠંડા (Tx) ના સંપૂર્ણ તાપમાન પર આધાર રાખે છે. કાર્નોટ ચક્રમાં સંચાલન કરતા ગરમી એન્જિનની કાર્યક્ષમતા નીચેના સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

(Тн - Тх) / Тн = - Тх - Тн.

થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમોએ શક્ય છે તે મહત્તમ કાર્યક્ષમતાની ગણતરી કરવી શક્ય બનાવ્યું છે. પ્રથમ વખત આ આંકડો ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક અને ઈજનેર સાડી કાર્નોટ દ્વારા ગણતરી કરવામાં આવ્યો હતો. તે આદર્શ ગેસ પર કામ કરતા થર્મલ મશીન સાથે આવ્યા હતા. તે 2 ઇઓઓથોર્મ્સ અને 2 એડિબેટ્સના ચક્ર પર કામ કરે છે. તેના ઓપરેશનનું સિદ્ધાંત ખૂબ સરળ છે: ગેસ સાથેના હીટરનો સંપર્ક વહાણ તરફ દોરી જાય છે, જેથી કામના માધ્યમ એશ્યોરમેલ છે. આમ કરવાથી, તે કામ કરે છે અને ગરમી ચોક્કસ જથ્થો મેળવે છે. જહાજ અવાહક છે પછી. આ હોવા છતાં, ગેસ વિસ્તૃત ચાલુ રહે છે, પરંતુ પહેલાથી જ અદ્યતન રીતે (પર્યાવરણ સાથે ગરમીનું વિનિમય વિના). આ સમયે, તેમનું તાપમાન રેફ્રિજરેટરમાં નહીં આવે છે. આ બિંદુએ, ગેસ કન્ડેન્સરને સંપુર્ણ કરે છે, જે તેને સમપ્રમાણતા હેઠળ ચોક્કસ ગરમી આપે છે. પછી વહાણ ફરીથી ઇન્સ્યુલેટેડ છે. તે જ સમયે, ગેસ એ મૂળ વોલ્યુમ અને રાજ્યમાં એડિબેટિક રીતે સંકુચિત છે.

વિવિધતાઓ

આજકાલ, ત્યાં ઘણા પ્રકારનાં થર્મલ એન્જિન છે જે વિવિધ સિદ્ધાંતો પર અને વિવિધ ઇંધણ પર કામ કરે છે. તેઓની પાસે પોતાની કાર્યક્ષમતા છે. તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• આંતરિક કમ્બશન એન્જિન (પિસ્ટન), જે એક યંત્રરચના છે જ્યાં કમ્બશન ઇંધણના રાસાયણિક ઉર્જાનો ભાગ યાંત્રિક ઊર્જામાં પસાર થાય છે. આવા ઉપકરણો ગેસ અને પ્રવાહી હોઈ શકે છે. 2- અને 4-સ્ટ્રોક એન્જિન વચ્ચે તફાવત. તેઓ સતત ફરજ ચક્ર રાખી શકે છે. બળતણના મિશ્રણની તૈયારીની પદ્ધતિ દ્વારા, આવા એન્જિન કાર્બ્યુરેટરેટ (બાહ્ય મિશ્રણ રચના સાથે) અને ડીઝલ (આંતરિક સાથે) છે. ઊર્જા કન્વર્ટરના પ્રકારો દ્વારા તેઓ પિસ્ટન, રીએક્ટિવ, ટર્બાઇન, સંયુક્તમાં વિભાજિત થાય છે. આવા મશીનોની કાર્યક્ષમતા 0.5 કરતાં વધી નથી.

• સ્ટર્લીંગ એન્જિન એક એવું સાધન છે જેમાં કાર્યશીલ માધ્યમ મર્યાદિત જગ્યામાં છે. તે બાહ્ય કમ્બશન એન્જિનનો એક પ્રકાર છે. તેના ઓપરેશનનું સિદ્ધાંત તેના વોલ્યુમમાં ફેરફારને કારણે ઊર્જા ઉત્પાદન સાથે શરીરના સામયિક ઠંડક / ગરમી પર આધારિત છે. આ સૌથી કાર્યક્ષમ એન્જિન પૈકી એક છે

• ઇંધણના બાહ્ય દહન સાથે ટર્બાઇન (રોટરી) એન્જિન. આવી સ્થાપનો મોટેભાગે થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ્સ પર જોવા મળે છે.

• ટર્બાઇન (રોટરી) આઈસીઇનો ઉપયોગ પીક મોડમાં થર્મલ પાવર પ્લાન્ટમાં થાય છે. અન્ય લોકો જેટલું સામાન્ય નથી

• સ્ક્રુના કારણે ટર્બાઇન એન્જિન થ્રસ્ટના અમુક ભાગ બનાવે છે. એક્ઝોસ્ટ ગેસને લીધે તે બાકી રહેલો બાકી રહેલો છે. તેની રચના એ રોટરી એન્જિન (ગેસ ટર્બાઇન) છે, જે શાફ્ટ પર છે, જેમાં એર સ્ક્રૂ જોડાયેલ છે.

અન્ય પ્રકારની થર્મલ એન્જિન

મિસાઇલ, ટર્બોજેટ અને જેટ એન્જિન, જે એક્ઝોસ્ટ ગેસના વળતર દ્વારા ટ્રેક્શન મેળવે છે.

• સોલિડ-સ્ટેટ એન્જિન બળતણ તરીકે નક્કર ઉપયોગ કરે છે. કામ કરતી વખતે, તેનું કદ બદલાતું નથી, પરંતુ તેનું આકાર. સાધન સંચાલન કરતી વખતે, એક અત્યંત નાનું તાપમાન ડ્રોપ વપરાય છે.

કેવી રીતે કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે

તે ગરમી એન્જિનની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે શક્ય છે? ઉષ્ણતાજણામીમાં આ જવાબની માંગ કરવી જોઈએ. તે વિવિધ પ્રકારના ઊર્જાના મ્યુચ્યુઅલ પરિવર્તનનો અભ્યાસ કરે છે. તે સ્થાપિત થાય છે કે તમામ ઉપલબ્ધ થર્મલ ઉર્જાને ઇલેક્ટ્રિક, યાંત્રિક, વગેરેમાં રૂપાંતર કરવું અશક્ય છે. તે જ સમયે, થર્મલ ઊર્જામાં તેમના રૂપાંતર કોઈપણ બંધનો વગર થાય છે. હકીકત એ છે કે થર્મલ ઊર્જા પ્રકૃતિ કણોની અવગણના (અસ્તવ્યસ્ત) ગતિ પર આધારિત છે તે કારણે શક્ય છે.

શરીરના વધુ ગરમ, તે બનાવે છે તે ઝડપી અણુઓ ખસેડશે. કણોની ચળવળ વધુ અનિયમિત બની જશે. આ સાથે, દરેક જાણે છે કે ઓર્ડર સરળતાથી અરાજકતામાં ફેરવી શકાય છે, જે ઓર્ડર માટે ખૂબ મુશ્કેલ છે.