Кпд максимальный: Чему равен максимальный КПД идеального теплового двигателя,если ттемпература нагревателя равна 455°с,а холодильника 273°с?

8 марта, 2023
Разное
By alexxlab

Содержание

Коэффициент полезного действия (КПД) насосов

КПД насосов позволяет повысить энергоэффективность производства и сэкономить деньги. В статье рассмотрено из чего складывается КПД насосов, что на него влияет и как его посчитать. Приводится информация по центробежным (в т.ч. с магнитной муфтой), винтовым, импеллерным и мембранным пневматическим насосам.

Коэффициент полезного действия это характеристика эффективности системы (устройства или машины) в отношении преобразования или передачи энергии, которая показывает совершенство его конструкции и экономичность эксплуатации. Так как насосы перекачивают жидкость посредством преобразования одного вида энергии в другой вид энергии, то они идеально подходят под данное правило, а значит, обладают собственным коэффициентом полезного действия.

Формула

Коэффициент полезного действия не имеет системы измерений и обозначается обычно в процентах. Общий КПД жидкостного насоса определяется произведением КПД его привода (электродвигатель, пневмодвигатель, гидродвигатель) и КПД насосной части. Ƞ = ƞ_пр * ƞ_нч

КПД привода насоса это не что иное, как отношение мощности, которую мы получаем на выходном валу двигателя к потребляемой двигателем мощности. Нужно сразу уточнить, что данное отношение не может быть больше единицы, так как потребляемая двигателем мощность всегда больше мощности на выходе. Это обуславливается тем, что в процессе преобразования энергии всегда присутствуют тепловые и механические потери. Ƞ_пр = P₂ / P₁

Расчет КПД

Потребляемая мощность зависит от вида и характеристик собственного источника. Если насос имеет электрический привод – электродвигатель, то потребляемая мощность электрическая, если пневмодвигатель, значит потребляемая мощность это мощность нагнетаемого воздуха. Электрическая потребляемая мощность это произведение напряжения на силу тока.

Мощность на выходном валу двигателя, это мощность механическая, полученная вследствие преобразования подведенного электрического или пневматического вида энергии. Данную мощность нужно рассматривать как отношение работы к единице времени.

Так как насосная часть состоит из деталей, узлов и механизмов, а во время её работы происходят различные процессы и присутствуют разные физические явления, то её коэффициент полезного действия необходимо рассматривать как произведение трёх составляющих: механический КПД, гидравлический КПД и объёмный КПД. Ƞ_нч = ƞ_м * ƞ_г * ƞ_о

Механический КПД

Механический КПД во многом зависит от качества изготовления насоса, от его конструктивных особенностей. Механические потери связанные с работой трущихся частей (в подшипниках, в механическом торцевом уплотнении, в сальниковом уплотнении, в проточной части) снижают данный КПД.

Гидравлический КПД

Гидравлический КПД определяется течением жидкости внутри проточной части насоса, а если точнее гидравлическими потерями, которые возникают во время работы насоса. Например, если шероховатость поверхности стенок насоса увеличена, то жидкости станет сложнее преодолеть сопротивление трения, а значит, скорость течения жидкости будет ниже. Многое зависит и от вида течения жидкости. Возникающий в проточной части насоса турбулентный (вихревой) поток жидкости увеличивает гидравлические потери.

Отношение количества жидкости поступившей в насос через всасывающий патрубок, к количеству жидкости вышедшей из него через напорный патрубок является объёмным КПД насосной части. Объёмный КПД ещё называют КПД подачи, так как его можно рассмотреть как отношение производительностей, действительной к теоретической.

Чтобы потребитель имел возможность определить КПД насоса в конкретной рабочей точке, многие производители насосного оборудования прилагают к диаграммам рабочих характеристик насоса диаграммы с графиками характеристик КПД.

График эффективности насоса на примере Argal TMR 10.15

КПД промышленных насосов

В данной статье косвенно рассмотрим коэффициент полезного действия насосов различных видов: центробежных, винтовых, импеллерных, мембаранно-пневматических.

Центробежный насос

КПД самых распространенных центробежных насосов во многом зависит от режима их работы и конструктивных особенностей. Максимальным КПД обладают центробежные насосы с приводом большой мощности и высокими рабочими характеристиками. Их эффективность может достигать 92-95 %. Значение мощности двигателя таких центробежных насосов обычно начинается от 10кВт, а насосная часть имеет высокое качество изготовления.

Насос с магнитной муфтой

Насосы с магнитной муфтой имеют схожий КПД. Для данного типа насоса очень важно, чтобы герметичная задняя крышка насоса, располагающаяся между ведущим и ведомым магнитом, была изготовлено из токонепроводящих материалов. Иначе, будут возникать вихревые токи, которые вызывают потерю мощности и снижают общий КПД насоса.

Винтовой насос

Винтовые насосы имеют высокие механические потери. Они в первую очереди связаны с трениями, которые возникают в подшипниковом узле, а также между ротором и статором, но благодаря высоким рабочим характеристикам (расход, напор) данный тип насосов может иметь КПД колеблющийся от 40 до 80 %.

Импеллерный насос

Импеллерные насосы бережно перекачивают жидкость, создавая равномерный ламинарный поток и высокое давление на выходе, но высокие механические потери обусловленные трением гибких лопастей импеллера о внутреннюю поверхность корпуса не позволяет данному типу насосов быть лидером по эффективности.

Мембранно-пневматический насос

Мембранно-пневматические насосы не имеют двигателя и работают от поданного на него сжатого воздуха. Так как требуется дополнительное превращение электрической энергии в энергию сжатого воздуха, то КПД мембранно-пневматического насоса во многом зависит от КПД воздушного компрессора. Обычно КПД поршневых компрессоров составляет 80-92%, лопастных 90-96%. Кроме этого, в самом насосе, в той или иной мере, присутствуют все виды потерь. Гидравлические потери возникают, когда жидкость через небольшое всасывающее отверстие поступает в рабочую камеру насоса и выходит через отверстие подачи под определенным углом. Здесь поток жидкости сталкивается с внезапным расширением сечения при последующем резком повороте. Механические потери связаны с тем, что основная втулка насоса является парой трения скольжения. Кроме этого имеет место трение жидкости с деталями насоса: клапана, коллектора, мембрана, стенки боковой крышки. Объемные потери определяются отношением количества жидкости поступившего в насос и количеством жидкости вышедшего из него за два такта (всасывание – нагнетание).

Вывод

Подводя итог данной статьи можно сказать, что эффективность перекачивающих насосов во многом зависит от мощности двигателя насоса, а также от качества изготовления деталей и узлов самого насоса. Среди рассмотренных типов насосов наибольшим КПД обладают высокопроизводительные и высоконапорные центробежные насосы. Наименьшая эффективность у мембранно-пневматических насосов.

КПД (коэффициент полезного действия) электродвигателей. Откуда цифры?

Сам электродвигатель и его рабочие параметры.

Для начала стоит понять, что же такое электродвигатель. В общем понимании — это устройство, служащее для преобразования одного вида энергии в другой. В данном случае электрической в механическую по средствам электромагнитной индукции. Кроме того, предусмотрена возможность работы и в обратном режиме, превращая механическую энергию в электрическую.

Как и любая электрическое устройство, электродвигатель обладает рядом основных рабочих характеристик: момент вращения, мощность, частота вращения, заявленные величины тока и напряжения, ну и, конечно же, коэффициент полезного действия.

Вращающий момент – это, по сути, сила вращения вала двигателя. Именно моментом вращения определяется мощность двигателя. Расчёт производится по формуле:

Мощность – параметр, показывающий величину полезной работы, совершаемой двигателем. Формула для расчёта:

Частота вращения – параметр, который, как правило, указан в паспорте изделия и зависит напрямую от числа пар полюсов. Расчётная формула: .

Номинальный ток – та величина тока, при которой оборудование может работать неограниченное количество времени при нагреве токоведущих частей.

Номинальное напряжение – напряжение на которое спроектирована сеть, либо конкретное оборудование.

Коэффициент полезного действия – параметр, показывающий эффективность процесса преобразования одного вида энергии в другой. То есть, чем выше КПД, тем эффективнее работа электродвигателя.

Каким образом КПД определяется.

Формула расчёта КПД очень проста: это отношение полезной мощности к подведённой. Вид записи следующий:

Где – полезная мощность, — подведённая мощность.

Величина эта лежит в диапазоне от 0 до 1. Чем значение больше, тем эффективнее работа. Например, при КПД равно 0,6 40% мощности будет потеряны в процессе преобразования, такой электродвигатель эффективным считаться не может.

Важно: КПД не является статичным параметром и может изменяться в зависимости от нагрузки.

Причины снижения КПД.

К сожалению, привести КПД к единице, или же 100% просто физически невозможно. Обусловлено это рядом потерь, приводящих к снижению коэффициента:

Электрические – зависят от величины загрузки самого оборудования. Возникают из-за перегрева обмотки статора, что происходит при преодолении сопротивления материала силой тока;

Магнитные – в основном, возникают из-за образования вихревых токов, а так же при перемагничивании железа статора и ротора;

Механические – являются следствием работы подшипников, на которых вращается вал, потери возникают из-за трения. И в малой доли сопротивлением воздуха крыльчатке вентилятора.

Способы повышения КПД.

Для начала стоит понимать, что реальный КПД может отличаться от заявленного изготовителем на величину от 4 до 7%, что чаще всего является следствием неравномерности распределения фаз и напряжения питания. Поднять коэффициент полезного действия электродвигателя можно, но сделать это нелегко.

Если говорить открыто, то прямого способа именно повысить КПД не существует, есть лишь способы сократить потери.

Так электрические можно сократить, уменьшив температуру и скорость нагрева материалов, из которых выполнена обмотка, что достигается за счёт использования проводов с меньшим удельным сопротивлением. Однако, это приведёт к удорожанию.

Механические можно свести к минимуму благодаря использованию подшипников из более качественных материалов, а так же замене материала крыльчатки на более современный, что позволит свести сопротивление воздуху к минимальным значениям.

Для снижения магнитных потерь необходимо при наборе сердечника использовать электромагнитную сталь высшего класса с надёжной изоляцией.

Кроме того, можно «выиграть» пару процентов за счёт частотного преобразователя, однако вариант доступен только для асинхронной машины.

Мнение эксперта: зачастую поднять КПД на пару процентов помогает контроль уровня напряжения электрической сети.

Средний и максимальный КПД электродвигателя.

Немного выше указывалось, что КПД зависит не только от потерь, но и от заданной нагрузки. Рассмотрим простой пример: есть электродвигатель с заявленным КПД 92%, питающая сеть не идеальна, есть лёгкая асимметрия токов.

На холостом ходу КПД равен 0. При полной нагрузке максимальное КПД составит 87%. Нагрузив двигатель на 25%, КПД его станет 83%, нагрузив на 50% — получим КПД 87%, при нагрузке в 75% КПД составим 88%. Что из этого следует?

Не трудно проследить, что средний КПД электродвигателя в данном случае составляет 87%, он же отличается от заявленного на 5% ввиду асимметрии токов.

Максимальный же КПД составил 88% при нагрузке 0,7 – 0,8 от номинальной. Данный режим работы является наиболее эффективным и экономически выгодным – максимум пользы при минимуме затрат.

Может ли быть КПД выше 100%? Нет, даже в теории это невозможно. Хотя бы даже по той причине, что энергия не может возникнуть из ниоткуда, точно так же она не может попросту раствориться. Единственный вариант – нескончаемый источник энергии, при существовании которого КПД двигателя может составить 100%, а, возможно, вовсе превзойти его.

Заключение.

Подводя итоги, смело можно заявить – КПД двигателя важнейший параметр, определяющий эффективность работы и мощность. Тут принцип простой до глупости: больше – лучше. Конечно, достижение максимального результата в 100% на данный момент технически невозможно ввиду большого количества факторов, влияющих на работу. Но прогресс не стоит на месте и кто знает, может быть через 10, а то и через 5 лет, максимум уже будет достигнут.

определение максимальной эффективности | Словарь определений английского языка

N PL , -MUMS, -MA

1 Наибольшее возможное количество, степень и т. Д.

2 Наибольшее значение переменной величины

3 (Maths)

a значение функции, которое больше любого соседнего значения

b    стационарная точка на кривой, в которой касательная изменяется от положительного значения слева от этой точки до отрицательного значения справа
   Сравнить     →
минимум     →
4

C Наибольшее число в наборе

4 (астрономия)

A Время, когда яркость переменной звезды имеет наибольшее значение

B величина звезды в то время
прил.

5    из, являющихся или показывающих максимум или максимумы,   (Сокращение)
max
     (C18: от латинского: величайший (форма среднего рода, используемая как существительное), от magnus great)

максимальная вероятность
n (статистика) наблюдения, следует использовать в качестве точечных оценок параметров распределения те значения, которые дают наибольшую условную вероятность этому наблюдению, независимо от априорной вероятности, присвоенной параметрам

максимальный-минимальный термометр
n термометр, который регистрирует самые высокие и самые низкие температуры с момента его последней установки

Английский словарь Коллинза — определение английского языка и тезаурус &nbsp

Смотрите также:

максимальная вероятность, максим, максимус, макси

Collaborative Dictionary Определение английского языка


	нареч.	максимум; не больше (или позже); в наиболее	Например: Вы должны вернуться максимум в 11 часов; Шоу длилось максимум час

Вы хотите отклонить эту запись: дайте нам свои комментарии (неправильный перевод/определение, повторяющиеся записи…)

Чтобы добавлять слова в свой словарь, станьте участником сообщества Reverso или войдите в систему, если вы уже являетесь его участником.
Это просто и занимает всего несколько секунд:

Или зарегистрируйтесь традиционным способом

С какой максимальной эффективностью фотосинтез может преобразовывать солнечную энергию в биомассу?

Обзор

. 2008 апр; 19 (2): 153-9.

doi: 10.1016/j.copbio.2008.02.004.

Синь-Гуан Чжу ¹ , Стивен П. Лонг, Дональд Р. Орт

принадлежность

¹ Факультет биологии растений, Иллинойский университет, Урбана, Иллинойс 61801, США.

PMID:
18374559
DOI:
10.1016/j.copbio.2008.02.004

Обзор

Xin-Guang Zhu et al.

Курр Опин Биотехнолог.

2008 Апрель

. 2008 апр; 19 (2): 153-9.

doi: 10.1016/j.copbio.2008.02.004.

Авторы

Синь-Гуан Чжу ¹, Стивен П. Лонг, Дональд Р. Орт

принадлежность

¹ Факультет биологии растений, Иллинойский университет, Урбана, Иллинойс 61801, США.

PMID:
18374559
DOI:
10.1016/j.copbio.2008.02.004

Абстрактный

Фотосинтез является источником нашей пищи и клетчатки. Рост населения мира, экономическое развитие и сокращение земельных ресурсов предсказывают, что удвоение производительности будет иметь решающее значение для удовлетворения сельскохозяйственного спроса до конца этого века. Отправной точкой для оценки глобального потенциала для достижения этой цели является установление максимальной эффективности фотосинтетического преобразования солнечной энергии. Исследуется потенциальная эффективность каждого этапа фотосинтетического процесса от улавливания света до синтеза углеводов. Это показывает, что максимальная эффективность преобразования солнечной энергии в биомассу составляет 4,6% для фотосинтеза C3 при 30 градусах C и сегодняшних 380 ppm в атмосфере [CO2], но 6% для фотосинтеза C4. Это преимущество перед C3 исчезнет, когда [CO2] в атмосфере приблизится к 700 ppm.

Цитируется

Корневые сигналы в ризосферных межорганизменных коммуникациях.
Лю Д., Смит Д.Л.
Лю Д. и др.
Фронт завод науч. 2022 21 декабря; 13:1064058. doi: 10.3389/fpls.2022.1064058. Электронная коллекция 2022.
Фронт завод науч. 2022.
PMID: 36618624
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.
Влияние экзогенного L-аспарагина на распределение биомассы тополя и морфологию корней.
Хань М., Ван С., У Л., Фэн Дж., Си Ю., Лю Х., Су Т.
Хан М. и др.
Int J Mol Sci. 2022 28 октября; 23 (21): 13126. дои: 10.3390/ijms232113126.
Int J Mol Sci. 2022.
PMID: 36361911
Бесплатная статья ЧВК.
Последние достижения в гибридных системах микроб-фотокатализатор для производства сыпучих химикатов: обзор.
Ву Н, Син М, Ли Ю, Сюй Ц, Ли К.
Ву Н и др.
Заявл. Биохим Биотехнолог. 2023 Фев; 195(2):1574-1588. doi: 10. 1007/s12010-022-04169-z. Epub 2022 8 ноября.
Заявл. Биохим Биотехнолог. 2023.
PMID: 36346559
Обзор.
Генетическая манипуляция фотосинтеза для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в изменяющихся условиях окружающей среды.
Кумар А., Пандей С.С., Кумар Д., Трипати Б.Н.
Кумар А. и др.
Фотосинтез Рез. 2023 Январь; 155(1):1-21. doi: 10.1007/s11120-022-00977-w. Epub 2022 1 ноября.
Фотосинтез Рез. 2023.
PMID: 36319887
Обзор.
Регуляция ферментов цикла Кальвина-Бенсона при высокотемпературном стрессе.
Chen JH, Tang M, Jin XQ, Li H, Chen LS, Wang QL, Sun AZ, Yi Y, Guo FQ.
Чен Дж. Х. и соавт.
Абиотех. 2022 24 января; 3(1):65-77. doi: 10.1007/s42994-022-00068-3. Электронная коллекция 2022 март.

Blog Detail