Bir çox növ maşınların işləməsi istilik mühərrikinin səmərəliliyi kimi mühüm göstərici ilə xarakterizə olunur. Mühəndislər hər il daha az yanacaq xərcləri ilə onun istifadəsindən maksimum nəticə verəcək daha təkmil avadanlıq yaratmağa çalışırlar.
İstilik mühərriki cihazı
Effektivliyin nə olduğunu anlamadan əvvəl bu mexanizmin necə işlədiyini anlamaq lazımdır. Onun fəaliyyət prinsiplərini bilmədən bu göstəricinin mahiyyətini öyrənmək mümkün deyil. İstilik mühərriki daxili enerjidən istifadə edərək işləyən bir cihazdır. İstilik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən hər hansı bir istilik mühərriki artan temperaturla maddələrin istilik genişlənməsindən istifadə edir. Bərk cisim mühərriklərində təkcə maddənin həcmini deyil, həm də bədənin formasını dəyişmək mümkündür. Belə bir mühərrikin işləməsi termodinamika qanunlarına tabedir.
İş prinsipi
İstilik mühərrikinin necə işlədiyini başa düşmək üçün əsasları nəzərə almaq lazımdıronun dizaynları. Cihazın işləməsi üçün iki gövdə lazımdır: isti (qızdırıcı) və soyuq (soyuducu, soyuducu). İstilik maşınlarının iş prinsipi (istilik maşınlarının səmərəliliyi) onların növündən asılıdır. Tez-tez, buxar kondensatoru soyuducu kimi çıxış edir və sobada yanan hər hansı bir növ yanacaq qızdırıcı kimi çıxış edir. İdeal istilik mühərrikinin səmərəliliyi aşağıdakı düsturla tapılır:
Effektivlik=(Teatr - Soyutma)/ Teatr. x 100%.
Eyni zamanda, real mühərrikin səmərəliliyi heç vaxt bu düstura görə alınan dəyəri keçə bilməz. Həmçinin, bu göstərici heç vaxt yuxarıdakı dəyəri keçməyəcək. Səmərəliliyi artırmaq üçün ən çox qızdırıcının temperaturunu artırın və soyuducunun temperaturunu azaldın. Bu proseslərin hər ikisi avadanlığın faktiki iş şəraiti ilə məhdudlaşdırılacaq.
İstilik mühərrikinin səmərəliliyi (formula)
İstilik maşınının işləməsi zamanı qaz enerji itirməyə başladığı və müəyyən temperatura qədər soyuduğu üçün iş görülür. Sonuncu adətən ətrafdakı atmosferdən bir neçə dərəcə yuxarıdır. Bu soyuducunun temperaturudur. Belə bir xüsusi cihaz, işlənmiş buxarın sonrakı kondensasiyası ilə soyutma üçün nəzərdə tutulmuşdur. Kondensatorların olduğu yerlərdə soyuducunun temperaturu bəzən ətraf mühitin temperaturundan aşağı olur.
İstilik mühərrikində bədən qızdırıldıqda və genişləndikdə bütün daxili enerjisini iş görmək üçün verə bilmir. İstiliyin bir hissəsi işlənmiş qazlar və ya buxarla birlikdə soyuducuya ötürüləcək. Bu hissəistilik daxili enerji qaçılmaz olaraq itirilir. Yanacağın yanması zamanı işçi orqan qızdırıcıdan müəyyən miqdarda istilik Q1 alır. Eyni zamanda, o, hələ də A işləyir və bu müddət ərzində istilik enerjisinin bir hissəsini soyuducuya ötürür: Q2<Q1.
EFFICIENCY enerjinin çevrilməsi və ötürülməsi sahəsində mühərrikin səmərəliliyini xarakterizə edir. Bu göstərici çox vaxt faizlə ölçülür. Effektivlik Formulu:
ηA/Qx100%, burada Q sərf edilmiş enerji, A faydalı işdir.
Enerjinin saxlanması qanununa əsasən belə nəticəyə gələ bilərik ki, səmərəlilik həmişə birdən az olacaq. Başqa sözlə, heç vaxt ona sərf olunan enerjidən daha faydalı iş olmayacaq.
Mühərrikin səmərəliliyi faydalı işin qızdırıcının verdiyi enerjiyə nisbətidir. Aşağıdakı düsturla təmsil oluna bilər:
η=(Q1-Q2)/ Q1, burada Q 1 - qızdırıcıdan alınan istilik və Q2 - soyuducuya verilir.
İstilik mühərrikinin işləməsi
İstilik maşınının gördüyü iş aşağıdakı düsturla hesablanır:
A=|QH| - |QX|, burada A işdir, QH qızdırıcıdan alınan istilik miqdarıdır, QX - soyuducuya verilən istilik miqdarı.
İstilik mühərrikinin səmərəliliyi (formula):
|QH| - |QX|)/|QH|=1 - |QX|/|QH|
Mühərrikin gördüyü işin miqdarına nisbətinə bərabərdiristilik. Bu transfer zamanı istilik enerjisinin bir hissəsi itirilir.
Carnot mühərriki
İstilik mühərrikinin maksimum səmərəliliyi Carnot cihazında qeyd edilmişdir. Bu, bu sistemdə yalnız qızdırıcının (Тн) və soyuducunun (Тх) mütləq temperaturundan asılı olması ilə əlaqədardır. Karno dövrünə uyğun işləyən istilik mühərrikinin səmərəliliyi aşağıdakı düsturla müəyyən edilir:
(Тн - Тх)/ Тн=- Тх - Тн.
Termodinamikanın qanunları bizə mümkün olan maksimum səmərəliliyi hesablamağa imkan verdi. Bu göstərici ilk dəfə fransız alimi və mühəndisi Sadi Karno tərəfindən hesablanıb. İdeal qazla işləyən istilik maşınını icad etdi. O, 2 izoterm və 2 adiabat dövrü üzərində işləyir. Onun işləmə prinsipi olduqca sadədir: qızdırıcının kontaktı qazla gəmiyə gətirilir, bunun nəticəsində işçi maye izotermik olaraq genişlənir. Eyni zamanda, fəaliyyət göstərir və müəyyən miqdarda istilik alır. Gəmi istilik izolyasiyasından sonra. Buna baxmayaraq, qaz genişlənməyə davam edir, lakin artıq adiabatik olaraq (ətraf mühitlə istilik mübadiləsi olmadan). Bu zaman onun temperaturu soyuducuya düşür. Bu anda qaz soyuducu ilə təmasda olur, bunun nəticəsində izometrik sıxılma zamanı ona müəyyən miqdarda istilik verir. Sonra gəmi yenidən istilik izolyasiyasına məruz qalır. Bu halda qaz adiabatik olaraq ilkin həcminə və vəziyyətinə sıxılır.
çeşidlər
Dövrümüzdə müxtəlif prinsiplər və müxtəlif yanacaqlarla işləyən istilik mühərriklərinin bir çox növləri var. Onların hamısının öz səmərəliliyi var. Bunlara daxildiraşağıdakılar:
• Yanan yanacağın kimyəvi enerjisinin bir hissəsinin mexaniki enerjiyə çevrildiyi mexanizm olan daxili yanma mühərriki (piston). Belə cihazlar qaz və maye ola bilər. 2 vuruşlu və 4 vuruşlu mühərriklər var. Onların davamlı iş dövrü ola bilər. Yanacaq qarışığının hazırlanması üsuluna görə, belə mühərriklər karbüratör (xarici qarışıq formalaşması ilə) və dizel (daxili ilə) olur. Enerji çeviricilərinin növlərinə görə, onlar pistonlu, reaktiv, turbinli, birləşdirilmiş bölünür. Belə maşınların səmərəliliyi 0,5-dən çox deyil.
• Stirling mühərriki - işçi mayenin qapalı məkanda olduğu cihaz. Bu, bir növ xarici yanma mühərrikidir. Onun işləmə prinsipi, həcminin dəyişməsi ilə əlaqədar enerji istehsalı ilə bədənin dövri soyudulmasına/istidilməsinə əsaslanır. Bu, ən səmərəli mühərriklərdən biridir.
• Yanacağın xarici yanması ilə turbinli (fırlanan) mühərrik. Belə qurğulara ən çox istilik elektrik stansiyalarında rast gəlinir.
• Turbin (fırlanan) ICE pik rejimində istilik elektrik stansiyalarında istifadə olunur. Digərləri kimi ümumi deyil.
• Turbovintli mühərrik pervane ilə bağlı itki qüvvəsinin bir hissəsini yaradır. Qalanları işlənmiş qazlardan gəlir. Onun konstruksiyası milinə pervane quraşdırılmış fırlanan mühərrikdir (qaz turbinidir.
Digər növ istilik mühərrikləri
• Geri çəkilmə nəticəsində itələnən raket, turbojet və reaktiv mühərriklərişlənmiş qazlar.
• Bərk vəziyyətdə olan mühərriklər yanacaq kimi bərk maddələrdən istifadə edir. İşləyərkən onun həcmi deyil, forması dəyişir. Avadanlığın işləməsi olduqca aşağı temperatur fərqindən istifadə edir.
Effektivliyi necə artırmaq olar
İstilik mühərrikinin səmərəliliyini artırmaq mümkündürmü? Cavabı termodinamikada axtarmaq lazımdır. Müxtəlif növ enerjilərin qarşılıqlı çevrilmələrini öyrənir. Müəyyən edilmişdir ki, mövcud olan bütün istilik enerjisini elektrik, mexaniki və s. enerjiyə çevirmək mümkün deyil. Eyni zamanda onların istilik enerjisinə çevrilməsi heç bir məhdudiyyət olmadan baş verir. Bu, istilik enerjisinin təbiətinin hissəciklərin nizamsız (xaotik) hərəkətinə əsaslanmasına görə mümkündür.
Bədən nə qədər çox qızarsa, onu təşkil edən molekullar bir o qədər sürətlə hərəkət edər. Hissəciklərin hərəkəti daha da qeyri-sabit olacaq. Bununla yanaşı, hamı bilir ki, sifariş asanlıqla xaosa çevrilə bilər, sifariş vermək çox çətindir.
