Shematic.net

Метод улучшения коэффициента полезного действия

Метод улучшения коэффициента полезного действия

Любая установка имеет коэффициент полезного действия меньше единицы, или работа выполненная любым устройством всегда меньше от истраченной энергии. Это связано с тем, что часть энергии истрачивается не по назначению, а на трение механизмов, нагревание окружающей среды, энергию излучения и др.
 

Рис. 1. Классическая модель «вечного двигателя».

Для примера можно взять установку, изображенную на рис. 1, к которой входят двигатель
внутреннего сгорания, работающий на водородно-кислородной смеси с генератором электрической энергии G и электролизное устройство с сепаратором центрифугой С. Поместим эту установку в абсолютно закрытую систему: водород и кислород, что вырабатываются электролизным методом поступают в двигатель внутреннего сгорания, передающий энергию генератору и далее снова на электролизное устройство, сепаратор лишь ускоряет процесс электролиза. Продуктом сгорания водородно-кислородной смеси есть вода, которую снова можно подать в электролизное устройство. Двигатель внутреннего сгорания можно заменить турбиной, имеющей более высокий коэффициент полезного действия. Обозначим всю энергию, что вырабатывается двигателем и генератором Q_MG, а энергию, что истрачивается Q_E и Q_C соответствующими устройствами. Очевидно, что в данной системе мы могли бы записать:

И, если попытаться «поехать» на такой установке, вы сразу понимаете, что это «вечный двигатель» – Perpetuum Mobile. Реально, часть энергии истрачивается на тепло, трение и промежуточные преобразования:

  – энергия, поступающая на каждое устройство, соответственно, индексом R обозначено полезную энергию, а n_M, n_G, n_E, n_C – коэффициенты полезных действий каждого устройства в отдельности. Каждое промежуточное устройство преобразования понижает общий коэффициент полезного действия, поэтому в любом технологическом процессе необходимо ликвидировать промежуточные преобразования, а если это невозможно – заменить их устройствами с более высоким коэффициентом полезного действия, например, бензиновый двигатель на дизельный, или дизельный двигатель на турбину и т. др. К основным потерям относятся потери теплоты, выделяющийся в виде тепла в окружающую среду. Поэтому, для повышения коэффициента полезного действия всей установки необходимо изменить тепловой режим в целом, или каждого устройства в отдельности, уменьшить потери тепла, трения механизмов… Катализаторы, отдельные усовершенствования могут повышать коэффициент полезного действия устройства, улучшать горение, уменьшать вибрации, трение, уменьшать вредные выбросы.

Очевидным есть то, что без внешнего пополнения энергии (абсолютно закрытых систем не бывает) установка, или механизм, приведенный на рис. 1 ехать не будет, поэтому реальную модель можно представить рис. 1. Где Q – энергия, поступающая из вне, а индексом L обозначены потери энергии составных частей и промежуточных устройств.

Рис. 2. Реальная модель двигателя.

В сравнении разных установок, можно лишь говорить об эффективности: энергоемкость, продуктивность, себестоимость, технологичность, уменьшение вредных выбросов, уменьшение потерь от излучения. Дополнительные операции ускорения любых процессов приводят к изменению продуктивности, за которую необходимо платить, или дополнительной энергией, либо себестоимостью.
 

добавлено 07.04.09 21:56:53 | просмотрено 13695 раз