گرمی کے انجن کی کارکردگی. ایک گرمی کے انجن کی کارکردگی - فارمولہ

جدید حقائق گرمی انجن وسیع آپریشن کی ضرورت ہوتی ہے. متعدد کوششوں الیکٹرک موٹرز ناکامی گزر جبکہ ساتھ ان کی جگہ کرنے کے لئے. خود مختار نظام میں اقتدار کی جمع کے ساتھ منسلک مسائل، بڑی مشکل سے حل کیا جاتا ہے.

ان کی طویل مدت کے استعمال کی بنیاد پر مینوفیکچرنگ کی طاقت بیٹری ٹیکنالوجی کے بھی متعلقہ مسائل. برقی گاڑیوں کی رفتار خصوصیات گاڑیوں میں ان لوگوں کے اندرونی دہن کے انجن سے دور ہیں.

ہائبرڈ انجن کی تخلیق میں پہلا قدم نمایاں طور پر ماحولیاتی مسائل کو حل کرنے، میٹروپولیٹن علاقوں میں نقصان دہ اخراج کو کم کر سکتے ہیں.

ایک چھوٹی سی تاریخ

کائنےٹک توانائی میں بھاپ کی توانائی کی تبدیلی کے امکان قدیم دور سے جانا جاتا ہے. 130 ق م: فلسفی Geron Aleksandriysky سامعین بھاپ کھلونا کو پیش - eolipil. بھاپ سے بھرا ہوا کرہ، اس کے جیٹ طیاروں سے نکلنے والی زیراثر گردش میں آیا. درخواست دینے کے وقت جدید سٹیم ٹربائن کا یہ پروٹوٹائپ نہیں پایا جاتا ہے.

کئی سال اور صدی کے فلسفی ترقی کے لئے یہ صرف ایک مذاق کھلونا سمجھا جاتا تھا. 1629 میں اطالوی D. Branca کے ایک فعال ٹربائن پیدا. جوڑے تحریک میں بلیڈ کے ساتھ فراہم کی ڈسک سیٹ.

اس لمحے سے بھاپ کے انجن کی تیز رفتار ترقی کا آغاز کیا.

گرمی کے انجن

کی تبدیلی کی اندرونی توانائی مشین کے حصے اور میکانزم میں استعمال کی حرکت کی توانائی میں ایندھن گرمی انجن.

مشینوں کے اہم حصے: ایک ہیٹر (نظام کے باہر سے توانائی حاصل کرنے والے)، کام کر جسم (ایک فائدہ مند اثر انجام دیتا)، ریفریجریٹر.

کام کر سیال مفید کام کے لئے اندرونی توانائی کا کافی سٹاک جمع کرنے کے لئے ہیٹر ڈیزائن کیا گیا ہے. فرج یا اضافی توانائی چھین لیتا ہے.

کارکردگی کا بنیادی خصوصیت گرمی کے انجن کی کارکردگی کو کہا جاتا ہے. یہ مقدار توانائی کا حصہ مفید کام انجام دینے کے لئے خرچ حرارتی میں خرچ کیا ظاہر کرتا ہے. اعلی کارکردگی، مشین کی فائدہ مند آپریشن، لیکن اس قیمت کو 100٪ کی حد سے تجاوز نہ کرے.

کارکردگی کے حساب

س ₁ کے برابر ہیٹر بیرونی حاصل کی توانائی کرتے _ہیں. اوزار جسم، کام کا ارتکاب توانائی دی ریفریجریٹر س _{2 تھا.}

عزم کی بنیاد پر ہم کارکردگی قیمت کا حساب:

η = A / س _1. ہم فرض ہے کہ ایک = Q ₁ - س _2.

لہذا گرمی کے انجن کی کارکردگی، جس کے فارمولے η کر دیا جاتا ہے = (Q ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / ق _1، مندرجہ ذیل نتائج اخذ اجازت دیتا ہے:

• مستعدی 1 (یا 100٪) سے زیادہ نہیں کر سکتے ہیں؛
• اس کی مقدار کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لئے یا تو ایک ہیٹر سے حاصل توانائی، یا توانائی دی ریفریجریٹر کی کمی میں اضافہ ضروری ہے؛
• بڑھتی ہیٹر طاقت ایندھن کے معیار کی تبدیلی کے حصول؛
• ،، توانائی کو کم ریفریجریٹر دیتا انجن کے ڈیزائن کی خصوصیات کو حاصل کرنے کی اجازت دیتے ہیں.

ایک مثالی گرمی کے انجن

اس طرح کے ایک انجن کی تخلیق ممکن ہے، کارکردگی ہے جس کی زیادہ سے زیادہ (ایک مثالی میں - 100٪ کے برابر) ہو گی؟ فرانسیسی طبیعیات دان اور ایک باصلاحیت انجینئر سعدی Carnot کرنے کی کوشش کی اس سوال کا جواب تلاش کریں. 1824 میں گیسوں میں واقع ہونے کے عمل کے بارے میں ان کے نظریاتی شماروں جاری کئے گئے.

مثالی مشین میں مجسم بنیادی خیال مثالی گیس کے طرز عمل پر reversible عمل پر غور کیا جا سکتا ہے. درجہ حرارت T ₁ میں گیس isothermally کی توسیع کے ساتھ شروع ہو رہا _ہے. اس مقصد کے لئے ضروری گرمی کی رقم، - Q _1. بعد گرمی کی توسیع کے بغیر گیس (ایک adiabatic عمل). درجہ حرارت T ₂ تک پہنچنے کے _بعد، گیس ریفریجریٹر توانائی س ₂ گزرنے کی طرف سے isothermally اکٹھا کیا جاتا _ہے. اس کی اصل حالت پر گیس کی واپسی adiabatically کیا جاتا ہے.

عین مطابق حساب کتاب کے ساتھ ایک مثالی Carnot گرمی کے انجن کی کارکردگی کو ایک ہیٹر ہے جس کی وجہ سے درجہ حرارت میں، ہیٹنگ اور کولنگ آلہ کے درمیان درجہ حرارت کا فرق کا تناسب ہے. / T ₁ - η = (T ₂ T _1): یہ اس طرح لگ رہا _ہے.

مشین، جس فارمولے کے ممکنہ تھرمل کارکردگی فارم ہے: η = 1 - T ₂ / T _1، صرف ہیٹر اور ٹھنڈے درجہ حرارت کی قیمت پر انحصار کرتا ہے اور 100 سے زیادہ٪ نہیں ہو سکتا.

اس کے علاوہ، اس تعلق گرمی کے انجن کی کارکردگی کو اتحاد صرف اس وقت جب ریفریجریٹر کے برابر ہو سکتا ہے یہ ثابت کرنے کے لئے ایک قابل بناتا مطلق صفر درجہ حرارت. جانا جاتا ہے کے طور پر، اس قدر اپراپی ہے.

نظریاتی شماروں Carnot کسی بھی ڈیزائن کی ایک گرمی کے انجن کی زیادہ سے زیادہ کارکردگی کا تعین کرنے کی اجازت.

مندرجہ ذیل کے طور پر ثابت Carnot کے قضیہ ہے. کارکردگی ایک مثالی گرمی کے انجن کی کارکردگی کے اسی اقدار کے مقابلے میں زیادہ ہے کرنے کے قابل کسی بھی حالت کے تحت صوابدیدی گرمی انجن.

مسئلہ کے حل کی ایک مثال

EXAMPLE 1. ایک مثالی گرمی کے انجن میں آپ کی کیا کارکردگی، ہیٹر کا درجہ حرارت 800 سی اور ریفریجریٹر ذیل میں 500 ^C کے درجہ حرارت ہے جب؟

T ₁ = 800 ^{° C} = 1073 K، ΔT = 500 ^{° C} = 500 K، η -؟

حل:

تعریف کی طرف سے: η = (T ₁ - T ₂₎ / T _1.

ہم فرج کے درجہ حرارت نہیں دی گئی، لیکن ΔT = (T ₁ - T _2)، اس وجہ سے:

η = ΔT / T ₁ = 500 K / 1073K = 0.46.

جواب: کارکردگی = 46٪.

400 K - توانائی کی وجہ سے حاصل کی سے ایک کلو جول ہیٹر کارکردگی تو مفید کام 650 J. گرمی انجن شیتلک درجہ حرارت تو کی ہیٹر کا درجہ حرارت کیا ہے مثال 2.، ایک مثالی گرمی کے انجن کی کارکردگی کا تعین؟

س ₁ = 1 کلو جول = 1000 J A = 650 J، T ₂ = 400 K، η - ؟، T ₁ =؟

حل:

اس کام میں، یہ ایک تھرمل تنصیب، جس کی کارکردگی کے فارمولے کی طرف سے شمار کیا جا سکتا ہے:

η = A / س _1.

ایک مثالی گرمی کے انجن کے فارمولے کی کارکردگی کا استعمال کرتے ہوئے ہیٹر کے درجہ حرارت کا تعین کرنے کے لئے:

η = (T ₁ - T ₂₎ / T ₁ = 1 - T ₂ / T _1.

ریاضیاتی تبدیلیوں کو انجام، ہم حاصل:

T ₁ = T ₂ / (1- η).

T ₁ = T ₂ / (1- A / Q _1).

ہم گنتی:

η = 650 J / 1000 J = 0،65.

T = 400 K ₁ / (1- 650 J / 1000 J) = 1142.8 K.

جواب: η = 65٪، T ₁ = 1142.8 K.

اصل حالات

ایک مثالی گرمی انجن مثالی عمل کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا. کام، صرف isothermal عمل میں کارکردگی کا مظاہرہ کیا جو Carnot سائیکل کے گراف کی طرف سے جکڑے ہوئے علاقے کے طور پر بیان کیا جاتا ہے رہا ہے.

اصل میں، کے ساتھ درجہ حرارت میں تبدیلی نہیں ہو سکتا، بغیر عمل میں گیس کی حیثیت تبدیلیوں کے بہاؤ کے لئے حالات پیدا کرنے کے لئے. ایسا کوئی مواد، جس کے ارد گرد اشیاء کے ساتھ ہیٹ ایکسچیج خارج گا. Adiabatic عمل سے باہر لے جانے کے لئے ناممکن ہو جاتا ہے. گرمی کا تبادلہ گیس درجہ حرارت کی صورت میں لازمی طور پر تبدیل کرنا ہوگا.

انجنوں کی مثالی کارکردگی سے نمایاں طور پر مختلف اصلی حالات میں پیدا تھرمل مشینوں کی کارکردگی. اصلی انجن میں عمل کے بہاؤ اتنا تیز رفتار ہے کہ اس کے حجم کو تبدیل کرنے کے عمل میں مادہ کام کرنے کی اندرونی تھرمل توانائی کی تبدیلی کی ایک ہیٹر کی گرمی کی مقدار کی آمد اور ایک کولر کی واپسی کی طرف سے معاوضہ نہیں دیا جا سکتا ایسا ہوتا ہے کہ نوٹ کریں.

دیگر گرمی کے انجن

ریل انجنوں مختلف ادوار پر کام:

• adiabatic تبدیلی، ایک بند لوپ بنانے کے ساتھ اوٹو سائیکل مسلسل حجم کے عمل؛
• ڈیزل سائیکل isobar، adiabatic، isochore، adiabatic؛
• ایک گیس ٹربائن: عمل مسلسل دباؤ میں واقع ہونے، adiabatic سے تبدیل لوپ بند کر دیتا ہے.

جدید ٹیکنالوجی میں (ان کے مثالی کے قریب لانے کے لئے) اصلی کے انجن میں ایک توازن عمل بنائیں ممکن نہیں ہے. گرمی کے انجن کی کارکردگی بھی مثالی گرمی کی ترتیب میں کے طور پر ایک ہی درجہ حرارت کے حالات کے ساتھ، نمایاں طور پر کم ہے.

لیکن یہ کردار حساب فارمولہ کارکردگی کو کم کرنے کے لئے ضروری نہیں ہے ، Carnot سائیکل کے طور پر یہ ہے، یہ اصلی کے انجن کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لئے عمل میں ایک حوالہ نقطہ بن جاتا ہے.

کارکردگی کو تبدیل کرنے کے طریقے

مثالی اور حقیقی گرمی کے انجن کے مقابلے کے ذریعے، یہ فرج کے آخری درجہ حرارت صوابدیدی نہیں ہو سکتا ہے کہ غور کرنا چاہیے. عام طور پر ریفریجریٹر ماحول یقین. یہ کر سکتے ماحول صرف اندازا کے حساب سے درجہ حرارت لینے کے لئے. تجربے کی کہ شیتلک درجہ حرارت یہ اندرونی دہن کے انجن (DVS طور پر مختصر) میں ہوتا ہے، کے انجن میں راستہ گیس ہے ظاہر کرتا ہے.

DIC - گرمی کے انجن کی ہماری دنیا میں سب سے زیادہ عام. اس معاملے میں مستعدی گرمی انجن ایندھن جلانے کی طرف سے پیدا درجہ حرارت پر منحصر ہے. DIC بھاپ کے انجن سے بنیادی فرق ایک ہوائی ایندھن مرکب میں فیوژن ہیٹر کام کرتا ہے اور کام کر کے آلہ جسم ہے. جل رہا مرکب انجن کی چلتی حصوں پر دباؤ پیدا کرتا ہے.

کام کر گیس کا درجہ حرارت بڑھانے سے نمایاں طور پر ایندھن کی خصوصیات کو تبدیل کرنے، حاصل کیا جاتا ہے. بدقسمتی سے، یہ حد کے بغیر ایسا کرنا ناممکن ہے. انجن دہن چیمبر کی تعمیر کی کسی بھی مواد اس کے پگھلنے نقطہ ہے. اس طرح کے مواد کے تھرمل مزاحمت - انجن کی بنیادی خصوصیت ہے، اسی طرح نمایاں طور پر کارکردگی کو متاثر کرنے کے لئے.

اقدار کے انجن کی کارکردگی

ہم سمجھتے ہیں سٹیم ٹربائن، 800 K کے برابر ہے جس سے کام کر بھاپ inlet کے درجہ حرارت، اور راستہ گیس - 300 K، مشین کی کارکردگی کو 62 فیصد کے برابر ہے. حقیقت میں، تاہم، اس کی قیمت 40 فیصد سے زیادہ نہیں ہے. یہ کمی ہیٹنگ ٹربائن ہاؤسنگ دوران گرمی کے نقصان کی وجہ سے اس وقت ہوتی ہے.

اندرونی دہن کے انجن کی کارکردگی کے اعلی ترین قدر 44 فیصد سے زیادہ نہیں ہے. مستقبل قریب کے سوال - اس کی قیمت میں اضافہ. مواد کی خصوصیات کو تبدیل کرنے، ایندھن - یہ انسانی تاریخ کی سب سے بہترین ذہنوں کو ملازم جس پر ایک مسئلہ ہے.