Energija, ki jo mehanizem dovaja v obliki dela pogonskih sil A dv.s. in trenutkov na cikel enakomernega gibanja se porabi za dokončanje koristno delo In p.s.. , kot tudi za opravljanje dela A Ftr povezana s premagovanjem sil trenja v kinematskih parih in silami upora okolja.
Razmislimo o enakomernem gibanju. Prirastek kinetična energija enako nič, tj.
V tem primeru je delo, ki ga opravijo sile vztrajnosti in gravitacije, enako nič A Ri = 0, A G = 0. Potem je pri enakomernem gibanju delo pogonskih sil enako
In motor = p.s. + A Ftr.
Posledično je za celoten cikel enakomernega gibanja delo vseh pogonskih sil enako vsoti dela sil proizvodnega upora in neproizvodnega upora (sile trenja).
Mehanski koeficient koristno dejanjeη (učinkovitost)– razmerje med delom proizvodnih upornih sil in delom vseh pogonskih sil pri enakomernem gibanju:
η = . (3.61)
Kot je razvidno iz formule (3.61), učinkovitost kaže, kakšen delež mehanska energija, prinešena na stroj, se koristno porabi za opravljanje dela, za katerega je bil stroj ustvarjen.
Imenuje se razmerje med delom neproduktivnih upornih sil in delom pogonskih sil faktor izgube :
ψ = . (3.62)
Koeficient mehanske izgube kaže, kolikšen delež mehanske energije, dovedene stroju, se na koncu spremeni v toploto in se neuporabno izgubi v okoliškem prostoru.
Zato imamo razmerje med učinkovitostjo in faktorjem izgube
η =1- ψ.
Iz te formule sledi, da v nobenem mehanizmu delo neproduktivnih upornih sil ne more biti enako nič, zato je učinkovitost vedno manjša od ena ( η <1 ). Iz iste formule sledi, da je učinkovitost lahko enaka nič, če A dv.s = A Ftr. Gibanje, pri katerem je A dv.s = A Ftr, se imenuje samski . Učinkovitost ne more biti manjša od nič, ker za to je potrebno, da A dv.s<А Fтр . Pojav, pri katerem mehanizem miruje in je izpolnjen pogoj A dv.s<А Fтр, называется pojav samozaviranja mehanizem. Mehanizem, za katerega je η = 1, se imenuje večni gibalni stroj .
Tako je učinkovitost v mejah
0 £ η < 1 .
Razmislimo o določitvi učinkovitosti za različne načine povezovanja mehanizmov.
3.2.2.1. Določanje učinkovitosti pri zaporedni vezavi
Naj bo zaporedno povezanih n mehanizmov (slika 3.16).
In motor 1 A 1 2 A 2 3 A 3 A n-1 n A n
Slika 3.16 - Diagram zaporedno povezanih mehanizmov
Prvi mehanizem poganjajo gonilne sile, ki delujejo A dv.s. Ker je koristno delo vsakega prejšnjega mehanizma, porabljeno za proizvodni upor, delo pogonskih sil za vsak naslednji mehanizem, bo učinkovitost prvega mehanizma enaka:
η 1 =A 1 /A dv.s ..
Za drugi mehanizem je učinkovitost enaka:
η 2 =A 2 /A 1 .
In končno, za n-ti mehanizem bo učinkovitost:
η n =A n /A n-1
Skupna učinkovitost je:
η 1 n =A n /In motor
Vrednost skupne učinkovitosti lahko dobimo tako, da pomnožimo učinkovitost vsakega posameznega mehanizma, in sicer:
η 1 n = η 1 η 2 η 3 …η n= 
.
torej splošno mehansko učinkovitost v seriji povezanih mehanizmov enako delo mehanska učinkovitost posameznih mehanizmov, ki sestavljajo en celoten sistem:
η 1 n = η 1 η 2 η 3 …η n .(3.63)
3.2.2.2 Določitev učinkovitosti za mešano povezavo
V praksi se izkaže, da so povezovalni mehanizmi bolj zapleteni. Pogosteje se serijska povezava kombinira z vzporedno. Takšna povezava se imenuje mešana. Oglejmo si primer kompleksne povezave (slika 3.17).
Tok energije iz mehanizma 2 se porazdeli v dve smeri. Iz mehanizma 3 ¢¢ pa se tudi tok energije porazdeli v dve smeri. Skupno delo proizvodnih upornih sil je enako:
In p.s. = A¢n + A¢¢n + A¢¢¢n.
Skupna učinkovitost celotnega sistema bo enaka:
η =A p.s. /A dv.s =(A¢n + A¢¢n + A¢¢¢n)/A dv.s . (3.64)
Za določitev skupne učinkovitosti je treba identificirati energijske tokove, v katerih so mehanizmi zaporedno povezani, in izračunati učinkovitost vsakega toka. Slika 3.17 prikazuje s polno črto I-I, s črtkano črto II-II in s črtkano črto III-III tri tokove energije iz skupnega vira.
In motor A 1 A ¢ 2 A ¢ 3 … A ¢ n-1 A ¢ n
II A ¢¢ 2 II
A ¢¢ 3 4 ¢¢ A ¢¢ 4 A ¢¢ n-1 n ¢¢ A ¢¢ n
Enciklopedični YouTube
-
1 / 5
Matematično lahko definicijo učinkovitosti zapišemo kot:
η = A Q , (\displaystyle \eta =(\frac (A)(Q)),)Kje A- koristno delo (energija) in Q- porabljena energija.
Če je učinkovitost izražena v odstotkih, se izračuna po formuli:
η = A Q × 100 % (\displaystyle \eta =(\frac (A)(Q))\krat 100\%) ε X = Q X / A (\displaystyle \varepsilon _(\mathrm (X) )=Q_(\mathrm (X) )/A),Kje Q X (\displaystyle Q_(\mathrm (X) ))- toplota, odvzeta iz hladnega konca (v hladilnih strojih, hladilna zmogljivost); A (\displaystyle A)
Izraz, ki se uporablja za toplotne črpalke, je transformacijsko razmerje
ε Γ = Q Γ / A (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=Q_(\Gamma )/A),Kje Q Γ (\displaystyle Q_(\Gamma ))- kondenzacijska toplota, prenesena na hladilno sredstvo; A (\displaystyle A)- delo (ali električna energija), porabljeno za ta proces.
V popolnem avtu Q Γ = Q X + A (\displaystyle Q_(\Gamma )=Q_(\mathrm (X) )+A), od tu do idealnega avtomobila ε Γ = ε X + 1 (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=\varepsilon _(\mathrm (X) )+1)
Povratni Carnotov cikel ima najboljše kazalnike učinkovitosti za hladilne stroje: ima koeficient učinkovitosti
ε = T X T Γ − T X (\displaystyle \varepsilon =(T_(\mathrm (X) ) \over (T_(\Gamma )-T_(\mathrm (X)))), saj je poleg upoštevane energije A(npr. električni), v toploti Q Obstaja tudi energija, pridobljena iz hladnega vira.Omembo učinkovitosti najdemo v številnih člankih. Poglejmo, kaj je učinkovitost. Ko pleza po vrvi, človek svojo zalogo kemične energije pretvori v potencialno energijo, vendar se moč, s katero sprošča kemično energijo, izkaže za veliko večjo, saj se sprosti tudi znatna količina toplote. Količino porabljene kemične energije lahko določimo tako, da zberemo zrak, ki ga plezalec izdiha, ter izmerimo njegovo prostornino in vsebnost ogljikovega dioksida.
Ti podatki omogočajo izračun potreb po moči, ki lahko označujejo skupno moč, razvito med vzponom.
Za vsak toplotni motor se razmerje med neto izhodno močjo in celotno vhodno močjo imenuje faktor učinkovitosti (skrajšano kot učinkovitost).
Če se spomnimo, da je moč hitrost prenosa energije in jo določa razmerje: Moč = Prenesena energija / čas, potem izkoristek. lahko definiramo tudi kot razmerje med uporabnim delom energije na izhodu in celotno energijo na vhodu.
Zdi se, da plezalec, ki pleza po vrvi, večino svoje energije porabi kot toploto. Če plezalca obravnavamo kot stroj za dvigovanje bremena (sebe) z močjo energije, potem učinkovitost očitno je zelo majhen. Elektromotor odvzame več moči iz električnega omrežja, kot je da gnanemu mehanizmu. Razlika je posledica toplote, ki nastaja v motorju.
Učinkovitost velik električni motor lahko predstavlja do 90 %. Elektromotor je spreten prenosnik energije. Pri nizki obremenitvi porabi malo energije iz omrežja. Če ga obremenite, potem bo, če se še naprej vrti z enako hitrostjo, zato potreboval več moči. Neto moč motorja je mogoče izmeriti mehansko, skupno moč pa je mogoče ugotoviti iz odčitkov voltmetra in ampermetra.
Živali imajo visoko preobremenitveno sposobnost, po drugi strani pa so pri majhnih obremenitvah zelo varčne. V kratkem času lahko konj doseže več kot 1 liter. z. Če isti konj dela vsak dan, vendar uporablja delčke konjskih moči, potem bo ustrezno potreboval manj krme.
Samo o kompleksu - Kaj je učinkovitost - koeficient učinkovitosti
- Galerija slik, slik, fotografij.
- Kaj je učinkovitost – osnove, priložnosti, možnosti, razvoj.
- Zanimiva dejstva, koristne informacije.
- Zelene novice - Kaj je učinkovitost.
- Povezave do gradiv in virov - Kaj je učinkovitost - koeficient učinkovitosti.
- Sorodne objave
V resnici je delo, opravljeno s pomočjo katere koli naprave, vedno koristnejše delo, saj se del dela izvaja proti silam trenja, ki delujejo znotraj mehanizma in pri premikanju njegovih posameznih delov. Tako s pomočjo premičnega bloka opravijo dodatno delo z dvigovanjem samega bloka in vrvi ter premagujejo torne sile v bloku.
Uvedemo naslednji zapis: koristno delo bomo označili z $A_p$, celotno delo pa z $A_(poln)$. V tem primeru imamo:
Opredelitev
Faktor učinkovitosti (učinkovitost) imenujemo razmerje med koristnim in dokončanim delom. Učinkovitost označimo s črko $\eta $, potem:
\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\ \levo(2\desno).\]
Najpogosteje je učinkovitost izražena v odstotkih, potem je njena definicija formula:
\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\ \levo(2\desno).\]
Pri ustvarjanju mehanizmov poskušajo povečati njihovo učinkovitost, vendar mehanizmov z učinkovitostjo, ki je enaka ena (kaj šele več kot ena), ni.
In tako je učinkovitost fizikalna količina, ki kaže delež koristnega dela v celotnem proizvedenem delu. Z učinkovitostjo se ocenjuje učinkovitost naprave (mehanizma, sistema), ki pretvarja ali prenaša energijo in opravlja delo.
Če želite povečati učinkovitost mehanizmov, lahko poskusite zmanjšati trenje v njihovih oseh in njihovo maso. Če lahko zanemarimo trenje, je masa mehanizma bistveno manjša od mase, na primer, bremena, ki dvigne mehanizem, potem je učinkovitost nekoliko manjša od enote. Potem je opravljeno delo približno enako koristnemu delu:
Zlato pravilo mehanike
Ne smemo pozabiti, da zmage pri delu ni mogoče doseči s preprostim mehanizmom.
Izrazimo vsako od del v formuli (3) kot zmnožek ustrezne sile in prevožene poti pod vplivom te sile, nato transformirajmo formulo (3) v obliko:
Izraz (4) kaže, da z uporabo preprostega mehanizma pridobimo na moči toliko, kolikor izgubimo pri potovanju. Ta zakon se imenuje "zlato pravilo" mehanike. To pravilo je v stari Grčiji oblikoval Heron iz Aleksandrije.
To pravilo ne upošteva dela pri premagovanju sil trenja, zato je približno.
Učinkovitost prenosa energije
Učinkovitost lahko definiramo kot razmerje med koristnim delom in energijo, porabljeno za njegovo izvedbo ($Q$):
\[\eta =\frac(A_p)(Q)\cdot 100\%\ \levo(5\desno).\]
Za izračun učinkovitosti toplotnega stroja uporabite naslednjo formulo:
\[\eta =\frac(Q_n-Q_(ch))(Q_n)\levo(6\desno),\]
kjer je $Q_n$ količina toplote, prejete od grelnika; $Q_(ch)$ - količina toplote, prenesena v hladilnik.
Izkoristek idealnega toplotnega stroja, ki deluje po Carnotovem ciklu, je enak:
\[\eta =\frac(T_n-T_(ch))(T_n)\levo(7\desno),\]
kjer je $T_n$ temperatura grelnika; $T_(ch)$ - temperatura hladilnika.
Primeri težav z učinkovitostjo
Primer 1
telovadba. Motor žerjava ima moč $N$. V časovnem intervalu $\Delta t$ je dvignil breme z maso $m$ na višino $h$. Kakšna je učinkovitost žerjava?\textit()
rešitev. Koristno delo v obravnavani nalogi je enako delu dviga telesa na višino $h$ bremena z maso $m$, to je delo premagovanja sile težnosti. Je enako:
Skupno opravljeno delo pri dvigovanju bremena ugotovimo z definicijo moči:
Uporabimo definicijo učinkovitosti, da jo poiščemo:
\[\eta =\frac(A_p)(A_(poln))\cdot 100\%\levo(1,3\desno).\]
Formulo (1.3) transformiramo z izrazoma (1.1) in (1.2):
\[\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%.\]
Odgovori.$\eta =\frac(mgh)(N\Delta t)\cdot 100\%$
Primer 2
telovadba. Idealni plin izvaja Carnotov cikel, pri čemer je učinkovitost cikla $\eta$. Kakšno delo je opravljeno v ciklu stiskanja plina pri konstantni temperaturi? Delo, ki ga opravi plin med raztezanjem, je $A_0$
rešitev. Učinkovitost cikla definiramo kot:
\[\eta =\frac(A_p)(Q)\levo(2,1\desno).\]
Oglejmo si Carnotov cikel in ugotovimo, pri katerih procesih se dovaja toplota (to bo $Q$).
Ker je Carnotov cikel sestavljen iz dveh izoterm in dveh adiabatov, lahko takoj rečemo, da pri adiabatskih procesih (procesa 2-3 in 4-1) ni prenosa toplote. Pri izotermnem procesu 1-2 se toplota dovaja (slika 1 $Q_1$), pri izotermnem procesu 3-4 pa se toplota odvaja ($Q_2$). Izkaže se, da je v izrazu (2.1) $Q=Q_1$. Vemo, da se količina toplote (prvi zakon termodinamike), dovedena v sistem med izotermnim procesom, v celoti porabi za opravljanje dela s plinom, kar pomeni:
Plin opravlja koristno delo, ki je enako:
Količina toplote, ki se odvzame v izotermnem procesu 3-4, je enaka kompresijskemu delu (delo je negativno) (ker je T=const, potem $Q_2=-A_(34)$). Kot rezultat imamo:
Pretvorimo formulo (2.1) ob upoštevanju rezultatov (2.2) - (2.4):
\[\eta =\frac(A_(12)+A_(34))(A_(12))\na A_(12)\eta =A_(12)+A_(34)\na A_(34)=( \eta -1)A_(12)\levo(2,4\desno).\]
Ker po pogoju $A_(12)=A_0,\ $končno dobimo:
Odgovori.$A_(34)=\levo(\eta -1\desno)A_0$
