Hatékonyság

A hatékonysági tényező (COP) egy rendszer (készülék, gép) hatékonyságának jellemzője az energia átalakításával vagy átvitelével kapcsolatban. A felhasznált hasznos energia és a rendszer által kapott teljes energiamennyiség aránya határozza meg ; általában η-val ("ez") jelölik [1] . A hatékonyság egy dimenzió nélküli mennyiség , és gyakran százalékban fejezik ki .

Definíció

Matematikailag a hatékonyságot a következőképpen határozzuk meg

\eta = \frac{A}{Q},

ahol A hasznos munka (energia), Q pedig az elhasznált energia.

Ha a hatékonyságot százalékban fejezzük ki, ezt a képletet néha így írják le

\eta ={\frac {A}{Q}}\times 100\%

Itt a szorzásnak nincs értelme, hiszen . Ebből a szempontból a képlet második változata kevésbé előnyös (ugyanaz a fizikai mennyiség különböző mértékegységekben fejezhető ki, függetlenül attól, hogy melyik képletről van szó). $100\%$ $100\%=1$

Az energiamegmaradás törvénye értelmében és az eltávolíthatatlan energiaveszteségek következtében a valós rendszerek hatásfoka mindig kisebb, mint az egység, vagyis nem lehet több hasznos munkát , vagy annyit elhasználni, mint amennyit a ráfordított energia.

A hőmotor hatásfoka a motor által végzett hasznos munka és a fűtőberendezéstől kapott energia aránya. A hőmotor hatásfoka a következő képlettel számítható ki

\eta ={\frac {Q_{1}-Q_{2}}{Q_{1}}}

ahol a fűtőtesttől kapott hőmennyiség , a hűtőnek adott hőmennyiség. A T 1 fűtőtest és a T 2 hűtőszekrény adott hőmérsékletén működő ciklikus gépek közül a legnagyobb hatásfok a Carnot-cikluson működő hőmotorokkal ; ez a korlátozó hatásfok egyenlő $Q_1$ $Q_{2}$

\eta _{k}={\frac {T_{1}-T_{2}}{T_{1}}}

Egyéb kapcsolódó mutatók

Nem minden energiafolyamatok hatékonyságát jellemző mutató felel meg a fenti leírásnak. Még akkor is, ha hagyományosan vagy tévesen „hatékonyságnak” nevezik őket, más tulajdonságokkal is rendelkezhetnek, különösen meghaladhatják a 100%-ot.

A kazán hatásfoka

A fosszilis tüzelésű kazánok hatásfokát hagyományosan a nettó fűtőértékből számítják ; feltételezzük, hogy az égéstermékek nedvessége túlhevített gőz formájában hagyja el a kazánt . A kondenzációs kazánokban ez a nedvesség lecsapódik, a kondenzációs hő hasznosan hasznosul. Az alacsonyabb fűtőérték szerinti hatásfok kiszámításakor végül egynél több is kiderülhet. Ebben az esetben helyesebb lenne a bruttó fűtőérték szerint figyelembe venni, amely figyelembe veszi a gőz kondenzációs hőjét; azonban egy ilyen kazán teljesítményét nehéz összehasonlítani más létesítményekből származó adatokkal.

Hőszivattyúk és hűtők

A hőszivattyúk, mint fűtési technika előnye, hogy több hőt tudnak fogadni, mint amennyi energiát a működésükhöz felhasználnak. A hűtőgép több hőt képes eltávolítani a lehűtött végből, mint amennyi energiát a folyamat megszervezésére fordítanak.

A gépek hatékonysága jellemzi a teljesítménytényezőt

\varepsilon _{{\mathrm {X}}}=Q_{{\mathrm {X}}}/A

hol van a hideg végről felvett hő (hűtési kapacitás a hűtőgépekben); - az erre a folyamatra fordított munka (vagy villamos energia). $Q_{{\mathrm {X}}}$ $A$

A hőszivattyúk esetében az átalakulási arány kifejezést használják.

\varepsilon _{\Gamma }=Q_{\Gamma }/A

ahol a kondenzációs hő átadódik a hűtőfolyadéknak; - az erre a folyamatra fordított munka (vagy villamos energia). $Q_{\Gamma}$ $A$

A tökéletes autóban , távol a tökéletes autóért $Q_{\Gamma }=Q_{{\mathrm {X}}}+A$ $\varepsilon _{\Gamma }=\varepsilon _{{\mathrm {X}}}+1$

A hűtőgépek legjobb teljesítménymutatói fordított Carnot ciklussal rendelkeznek : ebben a teljesítménytényező

\varepsilon ={T_{{\mathrm {X}}} \over {T_{\Gamma }-T_({\mathrm {X}}}}}

ahol , a meleg és a hideg vég hőmérséklete, K [ 2] . Ez az érték nyilván tetszőlegesen nagy lehet; bár gyakorlatilag nehéz megközelíteni, a teljesítménytényező meghaladhatja az egységet. Ez nem mond ellent a termodinamika első főtételének , hiszen az A (például elektromos) energián kívül a hideg forrásból vett energia is a Q hőbe kerül. $T_{\Gamma}$ $T_{{\mathrm {X}}}$

Irodalom

Peryshkin A. V. Fizika. 8. évfolyam. - Túzok, 2005. - 191 p. — 50.000 példány. — ISBN 5-7107-9459-7 ..

Jegyzetek

↑ Zubarev D.N. Hatékonyság // Fizikai enciklopédia / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M .: Szovjet Enciklopédia , 1990. - T. 2. - S. 484-485. - 704 p. — 100.000 példány. — ISBN 5-85270-061-4 .
↑ Hűtési együttható // Nagy Szovjet Enciklopédia : [30 kötetben] / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M . : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.