Формула расчета КПД

Идеальный тепловой двигатель

Возможно ли создание такого двигателя, коэффициент полезного действия которого был бы максимальным (в идеале — равным 100%)? Найти ответ на этот вопрос попытался французский физик-теоретик и талантливый инженер Сади Карно. В 1824 его теоретические выкладки о процессах, протекающих в газах, были обнародованы.

Основной идеей, заложенной в идеальной машине, можно считать проведение обратимых процессов с идеальным газом. Начинаем с расширения газа изотермически при температуре T1. Количество теплоты, необходимой для этого, — Q1. Послегаз без теплообмена расширяется (процесс адиабатный). Достигнув температуры Т2, газ сжимается изотермически, передавая холодильнику энергию Q2. Возвращение газа в первоначальное состояние производится адиабатно.

КПД идеального теплового двигателя Карно при точном расчете равен отношению разности температур нагревательного и охлаждающего устройств к температуре, которую имеет нагреватель. Выглядит это так: η=(T1 — Т2)/ T1.

Возможный КПД тепловой машины, формула которого имеет вид: η= 1- Т2/ T1, зависит только от значения температур нагревателя и охладителя и не может быть более 100%.

Более того, это соотношение позволяет доказать, что КПД тепловых машин может быть равен единице только при достижении холодильником температур. Как известно, это значение недостижимо.

Теоретические выкладки Карно позволяют определить максимальный КПД тепловой машины любой конструкции.

Доказанная Карно теорема звучит следующий образом. Произвольная тепловая машина ни при каких условиях не способна иметь коэффициент полезного действия больше аналогичного значения КПД идеальной тепловой машины.

4cf1ff9b34b14266db143aaf90f8a297.jpg

Применение в разных сферах физики

Примечательно, что КПД не существует как понятие нейтральное, для каждого процесса есть свой КПД, это не сила трения, он не может существовать сам по себе.

Рассмотрим несколько из примеров процессов с наличием КПД.

К примеру, возьмем электрический двигатель. Задача электрического двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. В этом случае коэффициентом будет являться эффективность двигателя в отношении преобразования электроэнергии в энергию механическую. Для этого случая также существует формула, и выглядит она следующим образом: Ƞ=P2/P1. Здесь P1 — это мощность в общем варианте, а P2 — полезная мощность, которую вырабатывает сам двигатель.

Нетрудно догадаться что структура формулы коэффициента всегда сохраняется, меняются в ней лишь данные, которые нужно подставить. Они зависят от конкретного случая, если это двигатель, как в случае выше, то необходимо оперировать затрачиваемой мощностью, если работа, то исходная формула будет другая.

dfa367c7c3e29a54c5316e4d93fb5ef2.jpg

Теперь мы знаем определение КПД и имеем представление об этом физическом понятии, а также об отдельных его элементах и нюансах. Физика — это одна из самых масштабных наук, но её можно разобрать на маленькие кусочки, чтобы понять. Сегодня мы исследовали один из этих кусочков.

Немного истории

6a3e56739bd4215f5e8e178253e6ba67.jpg

Возможность превращения энергии пара в энергию движения была известна еще в древности. 130 год до нашей эры: Философ Герон Александрийский представил на суд зрителей паровую игрушку – эолипил. Сфера, заполненная паром, приходила во вращение под действием исходящих из нее струй. Этот прототип современных паровых турбин в те времена не нашел применения.

Долгие годы и века разработки философа считались лишь забавной игрушкой. В 1629 г. итальянец Д. Бранки создал активную турбину. Пар приводил в движение диск, снабженный лопатками.

С этого момента началось бурное развитие паровых машин.

Химический недожог как источник теплопотерь

Показатель q3 используется при расчете КПД газового котла отопления, например, или в тех случаях, когда топливом служит мазут. Для газовых котлов значение q3 составляет 0,1-0,2 %. При незначительном избытке воздуха при горении этот показатель равен 0,15 %, а при существенном переизбытке воздуха его не принимают в расчет вовсе. Однако при сжигании смеси из газов различной температуры значение q3=0,4-0,5 %.

57f897f03802806e6cb632ffb41e89a5.jpg

Если же отопительное оборудование работает на твердом топливе, в расчет принимают показатель q4. В частности, для угля антрацита значение q4=4-6 %, полуантрациту характерно 3-4 % теплопотерь, а вот при сгорании каменного угля образуется всего 1,5-2 % потерь тепла. При жидком шлакоудалении сжигаемого малореакционного угля значение q4 можно считать минимальным. А вот при удалении шлака в твердом виде теплопотери возрастут до максимальной границы.

Расчет КПД с учетом различных факторов

Приведенная выше формула не совсем подходит для оценки эффективности работы оборудования, так как рассчитать КПД котла точно с учетом только двух показателей очень сложно. На практике в процессе проектирования применяют другую, более полную формулу, поскольку не все вырабатываемое тепло используется для прогрева воды в отопительном контуре. Определенное количество тепла теряется в процессе работы котла.

370b023b560a0bbce9e8202d97cf0c73.jpg

Более точный расчет КПД котла производится по такой формуле:

ɳ=100-(q2+q3+q4+q5+q6), в которой

q2 – теплопотери с выходящими горючими газами;

q3 – потери тепла в результате неполного сгорания продуктов горения;

q4 – теплопотери из-за недожога топлива и выпадения золы;

q5 – потери, вызванные внешним охлаждением прибора;

q6 – теплопотери вместе с удаляемым из топки шлаком.

Пути изменения КПД

Проводя сравнение идеальных и реальных тепловых двигателей, стоит отметить, что температура холодильника последних не может быть любой. Обычно холодильником считают атмосферу. Принять температуру атмосферы можно только в приближенных расчетах. Опыт показывает, что температура охладителя равна температуре отработанных в двигателях газов, как это происходит в двигателях внутреннего сгорания (сокращенно ДВС).

601fdca23d2418b84102abdf1d89dcda.jpg

ДВС – наиболее распространенная в нашем мире тепловая машина. КПД тепловой машины в этом случае зависит от температуры, созданной сгорающим топливом. Существенным отличием ДВС от паровых машин является слияние функций нагревателя и рабочего тела устройства в воздушно-топливной смеси. Сгорая, смесь создает давление на подвижные части двигателя.

Повышения температуры рабочих газов достигают, существенно меняя свойства топлива. К сожалению, неограниченно это делать невозможно. Любой материал, из которого изготовлена камера сгорания двигателя, имеет свою температуру плавления. Теплостойкость таких материалов – основная характеристика двигателя, а также возможность существенно повлиять на КПД.

Какова зависимость между КПД котла и нагрузкой

На первый взгляд может показаться, что чем больше топлива сжигается, тем лучше работает котел. Однако это не совсем так. Зависимость КПД котла от нагрузки проявляется как раз наоборот. Чем больше топлива сжигается, тем больше выделяется тепловой энергии. При этом возрастает и уровень теплопотерь, поскольку в дымовую трубу уходят сильно разогретые дымовые газы. Следовательно, топливо расходуется неэффективно.

0f1d3d3d1c18073a71212dfbef5f561f.jpg

Похожим образом ситуация развивается и в тех случаях, когда отопительный котел работает на пониженной мощности. Если она не дотягивает до рекомендуемых значений более чем на 15 %, топливо не будет сгорать полностью, а количество дымовых газов возрастет. В результате, КПД котла довольно сильно упадет. Вот почему стоит придерживаться рекомендуемых уровней мощности работы котла – они рассчитаны для эксплуатации оборудования максимально эффективно.

КПД или не КПД

Стоит заметить, что помимо КПД существует еще ряд показателей, которые характеризуют эффективность энергетических процессов, и иногда мы можем встретить описания типа – КПД порядка 130%, однако в данном случае нужно понимать, что термин применен не совсем корректно, и, вероятнее всего, автор или производитель понимает под данной аббревиатурой несколько иную характеристику.

К примеру, тепловые насосы отличаются тем, что они могут отдавать больше теплоты, чем расходуют. Так, холодильная машина может отвести от охлаждаемого объекта больше теплоты, чем затрачено в энергетическом эквиваленте на организацию отвода. Показатель эффективности холодильной машины называется холодильным коэффициентом, обозначается буквой Ɛ и определяется по формуле: Ɛ=Qx/A, где Qx – тепло, отводимое от холодного конца, A – работа, затраченная на процесс отвода. Однако иногда холодильный коэффициент называют и КПД холодильной машины.

Интересно также, что КПД котлов, работающих на органическом топливе, рассчитывается обычно по низшей теплоте сгорания, при этом он может получиться больше единицы. Тем не менее, его все равно традиционно называют КПД. Можно определять КПД котла по высшей теплоте сгорания, и тогда он всегда будет меньше единицы, однако в данном случае неудобно будет сравнивать показатели котлов с данными других установок.

Читайте также статью .

Калькуляторы КПД

Calculator от сайта mirtankov.su

Для получения подробной статистики о пользователе выполните следующие действия:

  1. Перейдите на сайт.
  2. В строке поиска впишите свой игровой ник, и нажмите «Entrer».
  3. В выпадающем списке выберите точный ник.
  4. После этого вы можете ознакомиться со своей статистикой, где подробно расписаны все показатели и коэффициенты.

Также внизу есть возможность отслеживать прогресс за определенный период времени.

e7d74f206a69f1cfc6018ddf1b9dbd35.pngРасчет КПД от сайта wot-news.com

Каждый пользователь может самостоятельно рассчитать свои показатели, однако, это очень кропотливый и трудоемкий процесс. На этом сервисе можно вводить данные как самостоятельно, так и загрузить из базы данных.

Выполните следующие операции:

  1. Перейдите на сайт.
  2. Если хотите рассчитать все автоматически:
    • Впишите свой никнейм, выберите сервер и нажмите кнопку «Загрузить данные».
    • После этого данные в полях заполнятся автоматически и рядом появятся соответствующие результаты.
    • Также можно округлить показатели нажав «округлить статистику».
  3. Вводя данные вручную:
    • Полностью заполните все поля максимально точно.
    • При необходимости округлите значения, нажав соответствующую кнопку.
    • Получите результат после нажатия по кнопке «Рассчитать эффективность» ниже таблицы.

Подробную информацию на этом сайте можно получить по ссылке.

10daeb733fb6e343fbaec9f7c9f9eb6d.pngЗдесь вы сможете посмотреть такие сведения как:

  • общие результаты;
  • боевая эффективность;
  • средние значения для разных патчей;
  • полученные награды;
  • рейтинги;
  • количество техники;
  • рекомендуемые танки для поднятия КПД;
  • общее количество боев.

Сервис wot-game.com

Чтобы узнать КПД на этом сайте достаточно выполнить следующее:

  1. Перейдите на сайт.
  2. Введите псевдоним, и нажмите кнопку «Определить».
  3. Ознакомиться со статистикой.

Как проверить КПД с помощью сайтов

Есть много сайтов, на которых можно узнать КПД в World of Tanks. Например:

  • . Самый известный сайт расчёта рейтинга эффективности. Работает уже достаточно долго, поэтому сыскал популярность и доверие со стороны игроков. Чтобы узнать КПД, нужно ввести свой никнейм и нажать «Загрузить данные».
  • . Сайт тоже популярный и также имеет свою систему расчёта рейтинга эффективности. На нём тоже нужно ввести свой никнейм и нажать на кнопку «Определить». Рейтинг эффективности будет внизу таблицы под процентом побед.
  • . Сайт известен своим «НубоРейтингом», сигнатурой (изображением для подписи на форумах), которая обновляется для каждого игрока. На ней можно увидеть основные характеристики расчёта, в том числе КПД, о которых было сказано выше.

Как узнать КПД в танках, который считается стандартным среди игроков? Это РЭ — рейтинг эффективности (снова не путайте его с тем, что в «Достижениях»). Он показывается на других сайтах и в моде XVM (хотя там можно выбрать, какой рейтинг следует отображать).

Общие сведения

Существуют несколько видов рейтинга для подсчетов.  Бегло разберемся в каждом из них.

РЭ

Данный вид рейтинга является неофициальным, так как на момент его создания другого просто не существовало. Поэтому он не отображает полной картины навыков пользователя, а рассчитывается на основании базовых параметров:

  1. Количество фрагов.
  2. Очки за захват и оборону базы.
  3. Средний урон.
  4. Засвет противников.

Для поднятия показателя КПД достаточно хорошо играть, повышать перечисленные выше показатели и рейтинг будет расти.

WN8

Улучшенная и переработанная формула предыдущей версии, в которой основной упор сделан на урон, а не количество уничтоженных противников. Этот показатель также не является полной статистикой, так как отображает только умение управлять различными танками. Для каждой техники присутствует эталонное значение, с которым сравниваются показатели из базы данных. Повысить рейтинг можно, играя на удобной для вас технике длительное время.

Личный рейтинг (Wargaming)

Официальный рейтинг от создателей игры World of Tanks. В нем учитываются показатели схожие с РЭ, но немного в других аспектах:

  1. Выживаемость.
  2. Средний урон и опыт за сражение.
  3. Общее количество боев.
  4. Урон по засвеченным целям, помощь союзникам.
  5. Процент побед.

Несмотря на это результаты трех рейтингов тесно взаимосвязаны между собой, так как хорошая статистика в одном, будет хорошей и в другом.

Как узнать КПД в World of Tanks

Необходимо ввести в форму ниже свой игровой ник и калькулятор КПД посчитает все за Вас!

Статистика игрока
Количество боев:
Количество танков:
Уничтожено за бой:0
Повреждений за бой:0
Обнаружено за бой:0
Очков защиты базы за бой:0
Очков захвата базы за бой:0
Средний уровень танков:0
Процент побед:0
Рейтинг Эффективности КПД: 0
  • Таблица РЭ
  • Формула РЭ
  • Как сохранить КПД?

Таблица рейтинга эффективности

Степень мастерстваПроцент победКПД
Плохо0% — 46%0 — 609
Ниже среднего47% — 48%610 — 874
Средне49% — 52.5%875 — 1174
Хорошо52.5% — 57%1175 — 1539
Очень хорошо58% — 64%1540 — 1879
Превосходно65% — 100%1880 — 9999

Используемая формула при подсчете КПД

При подсчете КПД используется формула Рейтинга Эффективности, т.к. она является одной из самых популярных:
0be97d2c7b27ce3ce7165bc2efd6b543.jpg
где:

  • R – КПД и он зависит от шести параметров игрока:
  • К – среднее число уничтоженных танков;
  • L – средний уровень танка игрока;
  • Ddmg – средний нанесенный урон;
  • S – среднее количество обнаруженных танков;
  • Ddef – среднее число очков защиты базы;
  • С – среднее количество очков захвата базы.

Как это работает?

КПД зарегистрированных пользователей запоминается. Таким образом, можно следить за динамикой изменения Рейтинга Эффективности (РЭ). Для того, чтобы увидеть изменения РЭ, необходимо сыграть несколько боев и заново ввести свой ник.Измение КПД в плюс или минус. Отсчет начинается с последней проверки РЭ:
79afc9128789b402442ad0923236b671.jpg
Так же есть возможность посмотреть всю историю изменения КПД в виде графика:
21a5a159e74c15db059f5d4ffe77faa3.png

Полезная информация

dd8a8202d019f722ad5f925be6e8b026.jpg2a4985c54f7c87dabaa14df93841a6b8.jpgb33d305aa77d97d412b043c51c076dc3.jpgfee11c9adf76c65fa06d4c9ea2bc6bb6.jpg

Считать самому? Ну уж, нет!

44bac321e9b44e1834cec942ad0c12c3.jpgДостижения игрока — как один из способов узнать КПД

Калькулятор кпд world of tanks

Взгляд в будущее или смешно названный прибор.

6b65d54c43d744fa88a1096680dc570d.jpgПрименения мода Оленемер — как способ узнать КПД в бою

Не стоит зацикливаться на цифрах

Кпд игрока world of tanks

Шанс на победу

Как поднять КПД?

Повышающие факторы

сильно поднимет ваш кпд.

Понижающие факторы

Не рекомендуется использовать артиллерию:

  • Нет очков захвата, сбития;
  • Не очень высокие цифры урона;
  • Низкий уровень техники.

Варианты боя для повышения кпд

Сравнение КПД тепловых двигателей бензиновый и дизельный

Если сравнивать полезную мощность, то сразу отметим, что бензиновый не такой эффективный. Его величина составляет всего 25-30%, в то время как у дизельного она -40%.

Несмотря на схожесть агрегатов, у них различные виды смесебразования.

  1. У бензинового мотора поршни работают при более высоких температурах, что требует хорошего охлаждения. Поэтому тепловая энергия, которая могла бы трансформироваться в механическую, тратится впустую, тем самым снижая КПД.
  2. У дизельного – рабочая смесь воспламеняется при сжатии, поэтому давление в цилиндрах намного выше. Кроме того, мотор намного меньше и экологичнее.
    При низких оборотах и большом рабочем объеме уровень КПД может возрасти до 50%.

Теплопотери при удалении горючих газов

Наиболее существенные потери тепла происходят в результате эвакуации в дымоход горючих газов (q2). Эффективность котла во многом зависит от температуры горения топлива. Оптимальный температурный напор на холодном конце водонагревателя достигается при нагреве до 70-110 ℃.

Когда температура уходящих горючих газов падает на 12-15 ℃, КПД водогрейного котла возрастает на 1 %. Тем не менее, чтобы снизить температуру уходящих продуктов горения, необходимо увеличить размер прогреваемых поверхностей, а, значит, и всей конструкции в целом. Кроме того, при охлаждении угарных газов возрастает риск низкотемпературной коррозии.

a8f6d51f0704f5fc14677b523cd184a5.jpg

Помимо прочего температура угарных газов зависит еще и от качества и типа топлива, а также нагрева поступающего в топку воздуха. Значения температур поступающего воздуха и выходящих продуктов горения зависят от видов топлива.

Для вычисления показателя теплопотерь с уходящими газами используют такую формулу:

Q2= (T1-T3) × (A2 ÷ (21-O2) + B), где

T1 – температура эвакуируемых горючих газов в точке за пароперегревателем;

T3 – температура поступающего в топку воздуха;

21 – концентрация кислорода в воздухе;

O2 – количество кислорода в уходящих продуктах горения в контрольной точке;

A2 и B – коэффициенты из специальной таблицы, которые зависят от типа топлива.

Как посчитать КПД твердотопливного котла

Даже при условии идеально проработанной конструкции и качественного топлива, КПД отопительных котлов не может достигать 100 %. Их работа обязательно сопряжена с определенными потерями тепла, вызванными как типом сжигаемого топлива, так и рядом внешних факторов и условий. Чтобы понять, как на практике выглядит расчет КПД твердотопливного котла, приведем пример.

3d7fcf6d51075469273b2d767b227c2e.jpg

Например, теплопотери от удаления шлаков из топливной камеры составят:

q6=(Ашл×Зл×Ар)÷Qri,

где Ашл – относительное значение шлака, удаляемого из топки к объему загружаемого топлива. При грамотном использовании котла доля отходов горения в виде золы составляет 5-20 %, то данное значение может быть равно 80-95 %.

Зл – термодинамический потенциал золы при температуре в 600 ℃ в обычных условиях равен 133,8 ккал/кг.

Ар – зольность топлива, которая рассчитывается на общую массу топлива. В различных видах горючего показатель зольности колеблется от 5 % до 45 %.

Qri – минимальный объем тепловой энергии, который генерируется в процессе сгорания топлива. В зависимости от разновидности топлива теплоемкость колеблется в рамках 2500-5400 ккал/кг.

В данном случае с учетом указанных значений теплопотери q6 будут составлять 0,1-2,3 %.

Значение q5 будет зависеть от мощности и проектной производительности отопительного котла. Работа современных установок с малой мощностью, которыми очень часто обогревают частные дома, обычно сопряжена с теплопотерями данного вида в пределах 2,5-3,5 %.

Теплопотери, связанные с механическим недожогом твердого топлива q4, во многом зависят от его типа, а также от конструкционных особенностей котла. Они колеблются в пределах 3-11 %. Это стоит учитывать, если вы ищете способ, как наладить котел на более эффективную работу.

3caf0bf538eb5e0f359582761f24ed3f.jpg

Химический недожог горючего обычно зависит от концентрации воздуха в сгораемой смеси. Такие теплопотери q3, как правило, равны 0,5-1 %.

Наибольший процент теплопотерь q2 связан с уходом тепла вместе с горючими газами. На этот показатель влияет качество и вид топлива, степень разогрева горючих газов, а также условия эксплуатации и конструкция отопительного котла. При оптимальном тепловом расчете в 150 ℃ эвакуируемые угарные газы должны быть разогреты до температуры в 280 ℃. В таком случае данное значение теплопотерь будет равно 9-22 %.

Если все перечисленные значения потерь суммировать, получим значение эффективности ɳ=100-(9+0,5+3+2,5+0,1)=84,9 %.

Это значит, что современный котел может работать лишь на 85-90 % мощности. Все остальное уходит на обеспечение процесса горения.

Обратите внимание, что добиться таких высоких значений не так просто. Для этого нужно грамотно подойти к подбору топлива и обеспечить для оборудования оптимальные условия

Обычно производители указывают, с какой нагрузкой должен работать котел. При этом желательно, чтобы основную часть времени он был настроен на экономный уровень нагрузок.

2b36b596f9548677303d9ad7d3121a37.jpg

Для работы котла с максимальным КПД, его нужно использовать с учетом таких правил:

  • обязательна периодическая чистка котла;
  • важно контролировать интенсивность горения и полноту сгорания топлива;
  • нужно рассчитать тягу с учетом давления подаваемого воздуха;
  • необходим расчет доли золы.

На качестве сгорания твердого топлива положительным образом отражается расчет оптимальной тяги с учетом давления воздуха, подаваемого в котел, и скорости эвакуации угарных газов. Тем не менее, при возрастании давления воздуха вместе с продуктами сгорания в дымоход удаляется больше тепла. А вот слишком малое давление и ограничение доступа воздуха в топливную камеру приводит к снижению интенсивности горения и более сильному золообразованию.

Если у вас дома установлен отопительный котел, обратите внимание на наши рекомендации по увеличению его КПД. Вы сможете не только сэкономить на топливе, но и добьетесь комфортного микроклимата в доме.

Полезная работа

При использовании каких-либо механизмов или устройств мы обязательно совершаем работу. Она, как правило, всегда больше той, что необходима нам для выполнения поставленной задачи. Исходя из этих фактов различается два типа работы: это затраченная, которая обозначается большой буквой, А с маленькой з (Аз), и полезная — А с буквой п (Ап). Для примера, возьмем такой случай: у нас есть задача поднять булыжник определенной массой на определенную высоту. В этом случае работа характеризует только преодоление силы тяжести, которая, в свою очередь, действует на груз.

В случае когда для подъема применяется какое-либо устройство, кроме силы тяжести булыжника, важно учесть еще и силу тяжести частей этого устройства. И кроме всего этого, важно помнить, что, выигрывая в силе, мы всегда будем проигрывать в пути

Все эти факты приводят к одному выводу, что затрачиваемая работа в любом варианте окажется больше полезной, Аз > Ап, вопрос как раз заключается в том, насколько её больше, ведь можно максимально сократить эту разницу и тем самым увеличить КПД, наш или нашего устройства.

Полезная работа — это часть затрачиваемой, которую мы совершаем, используя механизм. А КПД — это как раз та физическая величина, которая показывает, какую часть составляет полезная работа от всей затраченной.

Итог:

  • Затрачиваемая работа Aз всегда больше полезной Ап.
  • Чем больше отношение полезной к затрачиваемой, тем выше коэффициент, и наоборот.
  • Ап находится произведением массы на ускорение свободного падения и на высоту подъема.

8dc453c3dcbc673302d82b3a0ba4de50.jpg

Цикл Карно.

Цикл Карно — это круговой обратимый процесс, состоящий из двух изотермических и двух адиабатических процессов.

Впервые этот процесс был рассмотрен французским инженером и ученым Н. Л. С. Карно в 1824 г. в книге «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».

Целью исследований Карно было выяснение причин несовершенства тепловых машин того времени (они имели КПД ≤ 5 %) и поиски путей их усовершенствования.

Выбор двух изотермических и двух адиабатических процессов был обусловлен тем, что работа газа при изотермическом расширении совершается за счет внутренней энергия нагревателя, а при адиабатном процессе — за счет внутренней энергии расширяющегося газа. В этом цикле исключен контакт тел с разной температурой, следовательно, исключена теплопередача без совершения .

Цикл Карно — самый эффективный из всех возможных. Его КПД максимален.

 

5ad6c0c6893adb89058f1d9a390050dc.png

 

На рисунке изображены термодинамические процес­сы цикла. В процессе изотермического расширения (1-2) при температуре T1, работа совершается за счет измене­ния внутренней энергии нагревателя, т. е. за счет подве­дения к газу количества теплоты Q:

 

A12 = Q1,

 

Охлаждение газа перед сжатием (3-4) происходит при адиабатном расширении (2-3). Изменение внутренней энергии ΔU23 при адиабатном процессе (Q = 0) полностью преобразуется в механическую работу:

 

A23 = -ΔU23,

 

Температура газа в результате адиабатического рас­ширения (2-3) понижается до температуры холодильни­ка T2 < T1. В процессе (3-4) газ изотермически сжимает­ся, передавая холодильнику количество теплоты Q2:

 

A34 = Q2,

 

Цикл завершается процессом адиабатического сжатия (4-1), при котором газ нагревается до температуры Т1.

Максимальное значение КПД тепловых двигателей, работающих на идеальном газе, по циклу Карно:

 

fa446272a1774ff23c820371b1f4e9d0.png.

 

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ЗаданиеЭлектропоезд при движении со скоростью 54 км/ч развивает полезную мощность 720 кВт. Определить силу тяги моторов.
РешениеМощность двигателей электровоза:

   

откуда сила тяги моторов:

   

Переведем единицы в систему СИ: км/ч м/с.

   

Вычислим:

   

ОтветСила тяги моторов 48 КН.

ПРИМЕР 2

ЗаданиеАвтомобиль массой 2200 кг трогается с места и поднимается в гору, уклон которой равен 0,018. Пройдя расстояние 100 м, он развивает скорость 32,4 км/ч. Коэффициент трения 0,04. Определить среднюю мощность, развиваемую мотором автомобиля при движении.
РешениеСредняя мощность, развиваемая мотором автомобиля при движении:

   

Средняя скорость движения автомобиля:

   

Для определения силы тяги двигателей выполним рисунок и укажем все силы, действующие на автомобиль.

b5281e2e20a0ccbb75cc2354961b7bc2.png

При движении на автомобиль действуют сила тяжести , сила реакции опоры , сила трения и сила тяги двигателей .

По второму закону Ньютона:

   

В проекциях на координатные оси это уравнение запишется в виде:

   

Из второго уравнения . Учитывая, что , перепишем первое уравнение в виде:

   

откуда:

   

Ускорение автомобиля:

   

Подставив значение ускорения автомобиля в соотношение для силы тяги двигателей, а также учитывая, что , имеем:

   

Средняя мощность, развиваемая мотором автомобиля при движении:

   

м/с .

Переведем единицы в систему СИ: км/ч м/с.

Вычислим:

   

ОтветСредняя мощность моторов автомобиля 9,5 кВт.

Мод XVM

На момент написания этой статьи модом XVM пользовались более 1,8 млн. пользователей. Этот мод, в первую очередь, известен тем, что отображает общий КПД в танках и статистику для каждой единицы техники. Помимо этого, он отображает статистику для остальных игроков и существенно облегчает игру благодаря отличной модификации мини-карты.

Как посмотреть КПД с помощью мода XVM? Сначала его нужно скачать и установить, а затем авторизоваться на сайте и активировать статистику. Инструкция и другая информация по моду находится на или в сборках модов.

Примечательно, что каждый игрок может настроить мод по своему усмотрению. Для этого была разработана онлайн-программа на том же сайте.

Другие похожие показатели

Не все показатели, характеризующие эффективность энергетических процессов, соответствуют вышеприведённому описанию. Даже если они традиционно или ошибочно называются «коэффициент полезного действия», они могут иметь другие свойства, в частности, превышать 100 %.

КПД котлов

Основная статья: Тепловой баланс котла

КПД котлов на органическом топливе традиционно рассчитывается по низшей теплоте сгорания; при этом предполагается, что влага продуктов сгорания покидает котёл в виде перегретого пара. В конденсационных котлах эта влага конденсируется, теплота конденсации полезно используется. При расчёте КПД по низшей теплоте сгорания он в итоге может получиться больше единицы. В данном случае корректнее было бы считать его по высшей теплоте сгорания, учитывающей теплоту конденсации пара; однако при этом показатели такого котла трудно сравнивать с данными о других установках.

Тепловые насосы и холодильные машины

Основные статьи: Тепловой насос, Холодильная машина

Достоинством тепловых насосов как нагревательной техники является возможность получать больше теплоты, чем расходуется энергии на их работу. Холодильная машина может отвести от охлаждаемого конца больше теплоты, чем затрачивается энергии на организацию процесса.

Эффективность машин характеризует холодильный коэффициент (англоязычный аналог COP)

εX=QX/A{\displaystyle \varepsilon _{\mathrm {X} }=Q_{\mathrm {X} }/A}
 
,

где QX{\displaystyle Q_{\mathrm {X} }}
 
 — тепло, отбираемое от холодного конца (в холодильных машинах холодопроизводительность); A{\displaystyle A}
 
 — затрачиваемая на этот процесс работа (или электроэнергия).

Для тепловых насосов используют термин коэффициент трансформации

εΓ=QΓ/A{\displaystyle \varepsilon _{\Gamma }=Q_{\Gamma }/A}
 
,

где QΓ{\displaystyle Q_{\Gamma }}
 
 — тепло конденсации, передаваемое теплоносителю; A{\displaystyle A}
 
 — затрачиваемая на этот процесс работа (или электроэнергия).

В идеальной машине QΓ=QX+A{\displaystyle Q_{\Gamma }=Q_{\mathrm {X} }+A}
 
, отсюда для идеальной машины εΓ=εX+1{\displaystyle \varepsilon _{\Gamma }=\varepsilon _{\mathrm {X} }+1}
 

Наилучшими показателями производительности для холодильных машин обладает обратный цикл Карно: в нём холодильный коэффициент

ε=TXTΓ−TX{\displaystyle \varepsilon ={T_{\mathrm {X} } \over {T_{\Gamma }-T_{\mathrm {X} }}}}
 
,

где TΓ{\displaystyle T_{\Gamma }}
 
, TX{\displaystyle T_{\mathrm {X} }}
 
 — температуры горячего и холодного концов, K[2]. Данная величина, очевидно, может быть сколь угодно велика; хотя практически к ней трудно приблизиться, холодильный коэффициент может превосходить единицу. Это не противоречит , поскольку, кроме принимаемой в расчёт энергии A (напр., электрической), в тепло Q идёт и энергия, отбираемая от холодного источника.

Как рассчитывается КПД

Для начала разберемся, как рассчитывается рейтинг эффективности. Мы говорим не о рейтинге эффективности во вкладке «Достижения» в клиенте игры и на официальном сайте. Это тоже КПД, но его формула расчёта другая. Его реже принимают в расчёт.

Что в основном влияет на рейтинг эффективности игрока:

  1. Количество уничтоженных врагов (фрагов);
  2. Наносимый врагам урон;
  3. Обнаруженные противники;
  4. Урон союзников по обнаруженным вами противникам;
  5. Очки захвата вражеской базы;
  6. Очки сбивания захвата союзной базы;
  7. Уровень техники.

Уровень техники сильно влияет, потому что за один бой на танке X уровня можно нанести урона столько, сколько нанесёт за 50 боёв танк I уровня. А так как урон и фраги — самые важные факторы в расчёте рейтинга эффективности, улучшить статистику и особенно уровень игры легче на танках высоких уровней (хотя неопытных игроков больше в «песочнице»).

Добавить комментарий

Adblock
detector