Effektivitet

Effektivitetsfaktoren (COP) er en karakteristik af effektiviteten af et system (enhed, maskine) i forhold til omdannelse eller overførsel af energi. Det bestemmes af forholdet mellem nyttig energi brugt og den samlede mængde energi modtaget af systemet; normalt betegnet med η ("dette") [1] . Effektivitet er en dimensionsløs størrelse og udtrykkes ofte som en procentdel .

Definition

Matematisk defineres effektiviteten som

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

hvor A er nyttigt arbejde (energi), og Q er den forbrugte energi.

Hvis effektiviteten er udtrykt i procent, skrives denne formel nogle gange som

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

Her har multiplikation med ingen meningsfuld betydning, da . I denne henseende er den anden version af formlen mindre at foretrække (den samme fysiske mængde kan udtrykkes i forskellige enheder, uanset de formler, hvor den er involveret). $100\%$ $100\%=1$

I kraft af loven om bevarelse af energi og som et resultat af uopløselige energitab er effektiviteten af virkelige systemer altid mindre end enhed, det vil sige, at det er umuligt at opnå mere nyttigt arbejde eller så meget som den brugte energi.

Effektiviteten af en varmemotor er forholdet mellem det nyttige arbejde, som motoren udfører , og den energi, der modtages fra varmeren. Effektiviteten af en varmemotor kan beregnes ved hjælp af følgende formel

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

hvor er mængden af varme modtaget fra varmeapparatet, er mængden af varme, der gives til køleskabet. Den højeste effektivitet blandt cykliske maskiner, der arbejder ved givne temperaturer på varmeapparatet T 1 og køleskabet T 2 , har varmemotorer, der kører på Carnot-cyklussen ; denne begrænsende effektivitet er lig med $Q_1$ $Q_{2}$

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

Andre relaterede indikatorer

Ikke alle indikatorer, der karakteriserer effektiviteten af energiprocesser, svarer til ovenstående beskrivelse. Selvom de traditionelt eller fejlagtigt kaldes "effektivitet", kan de have andre egenskaber, især overstige 100%.

Kedeleffektivitet

Virkningsgraden af kedler til fossilt brændstof beregnes traditionelt ud fra nettobrændværdien ; det antages, at fugten fra forbrændingsprodukterne forlader kedlen i form af overophedet damp . I kondenserende kedler kondenseres denne fugt, kondensationsvarmen bruges med fordel. Når man beregner virkningsgraden efter den lavere brændværdi, kan den efterhånden vise sig at være mere end én. I dette tilfælde ville det være mere korrekt at overveje det i henhold til den samlede brændværdi , som tager højde for varmen fra dampkondensation; dog er ydelsen af en sådan kedel svær at sammenligne med data fra andre installationer.

Varmepumper og kølere

Fordelen ved varmepumper som opvarmningsteknik er evnen til at modtage mere varme end den energi, der forbruges til deres drift. Kølemaskinen kan fjerne mere varme fra den afkølede ende end den energi, der bruges på at organisere processen.

Maskinernes effektivitet karakteriserer ydeevnekoefficienten

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

hvor er varmen taget fra den kolde ende (kølekapacitet i kølemaskiner); - det arbejde (eller elektricitet) brugt på denne proces. $Q_{{\mathrm {X}}}$ $EN$

For varmepumper anvendes begrebet transformationsforhold .

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

hvor overføres kondensationsvarmen til kølevæsken; - det arbejde (eller elektricitet) brugt på denne proces. $Q_{\Gamma}$ $EN$

I den perfekte bil , væk for den perfekte bil $Q_{\Gamma }=Q_{{\mathrm {X}}}+A$ $\varepsilon _{\Gamma }=\varepsilon _{{\mathrm {X}}}+1$

De bedste ydelsesindikatorer for kølemaskiner har en omvendt Carnot-cyklus : i den er ydeevnekoefficienten

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

hvor , er temperaturerne i de varme og kolde ender, K [2] . Denne værdi kan naturligvis være vilkårligt stor; Selvom det praktisk talt er svært at nærme sig det, kan ydeevnekoefficienten overstige enhed. Dette er ikke i modstrid med termodynamikkens første lov , da ud over energien A (for eksempel elektrisk) taget i betragtning , går energien fra den kolde kilde også til varme Q. $T_{\Gamma }$ $T_{{\mathrm {X}}}$

Litteratur

Peryshkin A. V. Fysik. 8. klasse. - Bustard, 2005. - 191 s. — 50.000 eksemplarer. — ISBN 5-7107-9459-7 ..

Noter

↑ Zubarev D.N. Effektivitet // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M .: Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2. - S. 484-485. - 704 s. — 100.000 eksemplarer. — ISBN 5-85270-061-4 .
↑ Kølekoefficient // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 bind] / kap. udg. A. M. Prokhorov . - 3. udg. - M . : Sovjetisk encyklopædi, 1969-1978.