Ποια είναι η αποτελεσματικότητα; Έννοια, ορισμός, εφαρμογή

Σήμερα θα σας πούμε ποια είναι η αποτελεσματικότητα (συντελεστής απόδοσης), πώς να το υπολογίσετε και πού εφαρμόζεται αυτή η έννοια.

Ο άνθρωπος και ο μηχανισμός

Τι συνδυάζει ένα πλυντήριο και ένα κουτίεργοστάσιο; Η επιθυμία ενός ατόμου να ανακουφιστεί από την ανάγκη να κάνει ο καθένας τον εαυτό σας. Πριν από την εφεύρεση της ατμομηχανής, μόνο οι μύες τους βρίσκονταν στη διάθεση των ανθρώπων. Έκαναν όλα τα ίδια: το άροτρο, τη χοιρομητέρα, το ψήσιμο, το ψάρι, την ύφανση του λίνου. Για να εξασφαλιστεί η επιβίωση του μακρινού χειμώνα, κάθε μέλος της οικογένειας των αγροτών εργάστηκε με το φως της ημέρας από δύο χρόνια μέχρι το θάνατό του. Τα νεώτερα παιδιά φροντίζουν τα ζώα και βρίσκονται στη διάσωση (φέρνουν, λένε, καλέστε, λαμβάνουν) σε ενήλικες. Το κορίτσι τοποθετήθηκε για πρώτη φορά σε περιστρεφόμενο τροχό σε ηλικία πέντε ετών! Ακόμη και οι βαθιές ηλικιωμένοι άνδρες κοπεί κουτάλια και περιστρέφουν τα παπούτσια του βιστού, και οι παλαιότερες και αδύναμες γιαγιάδες κάθισαν στους αργαλειούς και τους περιστρεφόμενους τροχούς, αν το επέτρεπαν. Δεν είχαν χρόνο να σκεφτούν τι αστέρια είναι και γιατί λάμπουν. Οι άνθρωποι κουρασμένοι: κάθε μέρα ήταν απαραίτητο να πηγαίνεις και να δουλεύεις, ανεξάρτητα από την κατάσταση της υγείας, τον πόνο και το ηθικό. Φυσικά, ο άνθρωπος ήθελε να βρει βοηθούς που τουλάχιστον θα ανακουφίσουν ελαφρώς τους φθαρμένους ώμους του.

Αστείος και περίεργος

Οι πιο προηγμένες τεχνολογίες εκείνες τις μέρες ήτανάλογο και μύλο. Αλλά έκαναν μόνο δύο ή τρεις φορές περισσότερη δουλειά από έναν άνδρα. Αλλά οι πρώτοι εφευρέτες άρχισαν να βγαίνουν με συσκευές που φαινόταν πολύ περίεργες. Στην ταινία "Η ιστορία της αιώνιας αγάπης", ο Λεονάρντο Ντα Βίντσι έσωσε μικρά σκάφη στα πόδια του για να περπατήσουν στο νερό. Αυτό οδήγησε σε πολλά γελοία περιστατικά όταν ο επιστήμονας έσκασε στη λίμνη απευθείας στα ρούχα του. Αν και αυτό το επεισόδιο είναι απλώς συγγραφέας μυθοπλασίας, μάλλον τέτοιες εφευρέσεις και κοίταξε - κωμικό και αστείο.

ΧΡΟΝΟΣ ΧΙΧ: σιδήρου και άνθρακα

Αλλά στα μέσα του XIX αιώνα, όλα άλλαξαν. Οι επιστήμονες έχουν συνειδητοποιήσει τη δύναμη της πίεσης ενός αναπτυσσόμενου ζεύγους. Τα σημαντικότερα εμπορεύματα εκείνης της εποχής ήταν ο σίδηρος για την παραγωγή λεβήτων και άνθρακα για τη θέρμανση των υδάτων. Οι επιστήμονες εκείνης της εποχής έπρεπε να καταλάβουν ποια είναι η αποτελεσματικότητα στη φυσική του ατμού και του φυσικού αερίου και πώς μπορεί να βελτιωθεί.

Ο τύπος του συντελεστή στη γενική περίπτωση είναι:

η = A / Q

η - αποτελεσματικότητα, Α - χρήσιμη εργασία, Q - αναλωμένη ενέργεια.

Εργασία και θερμότητα

Συντελεστής αποτελεσματικότητας (συντετμημένη ΑΠΟΔΟΣΗ) -αυτή είναι μια αδιάστατη ποσότητα. Ορίζεται ως ποσοστό και υπολογίζεται ως ο λόγος της αναλωμένης ενέργειας προς τη χρήσιμη εργασία. Ο τελευταίος αυτός όρος χρησιμοποιείται συχνά από τις μητέρες των αμελητέων εφήβων, όταν αναγκάζονται να κάνουν κάτι για το σπίτι. Αλλά στην πραγματικότητα, αυτό είναι το πραγματικό αποτέλεσμα της προσπάθειας. Δηλαδή, αν η απόδοση του μηχανήματος είναι 20%, τότε μετατρέπει μόνο το ένα πέμπτο της ενέργειας που λαμβάνεται σε ενέργεια. Τώρα, κατά την αγορά ενός αυτοκινήτου, ο αναγνώστης δεν πρέπει να έχει μια ερώτηση, ποια είναι η αποτελεσματικότητα του κινητήρα.

Εάν ο συντελεστής υπολογίζεται ως ποσοστό, τότε ο τύπος είναι:

η = 100% * (A / Q)

η - αποτελεσματικότητα, Α - χρήσιμη εργασία, Q - αναλωμένη ενέργεια.

Απώλεια και Πραγματικότητα

Σίγουρα όλα αυτά τα επιχειρήματα προκαλούν σύγχυση. Γιατί να μην εφεύρουν μια μηχανή που μπορεί να χρησιμοποιήσει περισσότερη ενέργεια καυσίμου; Δυστυχώς, ο πραγματικός κόσμος δεν είναι έτσι. Στο σχολείο, τα παιδιά λύουν προβλήματα στα οποία δεν υπάρχει τριβή, όλα τα συστήματα είναι κλειστά και η ακτινοβολία είναι αυστηρά μονοχρωματική. Οι πραγματικοί μηχανικοί στα εργοστάσια παραγωγής αναγκάζονται να λάβουν υπόψη την παρουσία όλων αυτών των παραγόντων. Ας εξετάσουμε, για παράδειγμα, ποια είναι η αποτελεσματικότητα μιας θερμικής μηχανής και από ποιο είναι αυτός ο συντελεστής που προστίθεται.

Ο τύπος σε αυτή την περίπτωση μοιάζει με αυτό:

η = (Q₁-Q₂) / Q₁

Επιπλέον, Q₁ - την ποσότητα θερμότητας που έλαβε ο κινητήρας από τη θέρμανση και Q₂ - την ποσότητα θερμότητας που έδωσε στο περιβάλλον (γενικά, αυτό ονομάζεται ψυγείο).

Το καύσιμο θερμαίνεται και επεκτείνεται, η δύναμη ωθείένα έμβολο το οποίο κινεί το στοιχείο περιστροφής. Αλλά το καύσιμο περιέχεται σε κάποιο είδος σκάφους. Όταν θερμαίνεται, μεταφέρει τη θερμότητα στα τοιχώματα του σκάφους. Αυτό οδηγεί σε απώλεια ενέργειας. Ότι το έμβολο έχει μειωθεί, αερίου είναι απαραίτητο να κρυώσει. Για να γίνει αυτό, το μέρος του απελευθερώνεται στο περιβάλλον. Και θα ήταν καλό να δοθεί όλη η θερμότητα του αερίου σε χρήσιμη δουλειά. Αλλά, δυστυχώς, δροσίζει πολύ αργά, τόσο ζεστός ατμός διαφεύγει προς τα έξω. Μέρος της ενέργειας δαπανάται για τη θέρμανση του αέρα. Το έμβολο κινείται σε έναν κοίλο μεταλλικό κύλινδρο. Οι άκρες του ταιριάζουν στενά στους τοίχους, οι δυνάμεις τριβής μπαίνουν στο παιχνίδι όταν μετακινούνται. Το έμβολο θερμαίνει τον κοίλο κύλινδρο, ο οποίος επίσης οδηγεί σε απώλεια ενέργειας. Η προοδευτική κίνηση της ράβδου προς τα πάνω και προς τα κάτω μεταδίδεται στη ροπή μέσω μίας σειράς αρθρώσεων, οι οποίες τρίβονται μεταξύ τους και θερμαίνονται, δηλαδή μέρος της πρωτογενούς ενέργειας εξαντλείται επίσης επ 'αυτής.

Φυσικά, στις μηχανές του εργοστασίου όλες οι επιφάνειεςγυαλισμένο στο ατομικό επίπεδο, όλα τα μέταλλα είναι ισχυρά και έχουν τη λιγότερη θερμική αγωγιμότητα και το λάδι για λίπανση των εμβόλων έχει τις καλύτερες ιδιότητες. Αλλά σε κάθε κινητήρα η ενέργεια της βενζίνης πηγαίνει στα μέρη θέρμανσης, τον αέρα και την τριβή.

Κατσαρόλα και καζάνι

Τώρα προτείνουμε να καταλάβουμε τι είναιΗ απόδοση του λέβητα, και από τι αποτελείται. Οποιαδήποτε οικοδέσποινα γνωρίζει: αν αφήσετε το νερό να βράσει σε μια κατσαρόλα κάτω από ένα κλειστό καπάκι, είτε νερό θα στάζει πάνω στη σόμπα, είτε το καπάκι "χορεύει". Οποιοσδήποτε σύγχρονος λέβητας είναι διατεταγμένος με τον ίδιο τρόπο:

• Η θερμότητα θερμαίνει ένα κλειστό δοχείο γεμάτο νερό.
• το νερό γίνεται υπερθερμαινόμενος ατμός.
• όταν επεκτείνεται, το μίγμα αερίου-νερού περιστρέφει τους στρόβιλους ή κινεί τα έμβολα.

Ακριβώς όπως στον κινητήρα, οι απώλειες ενέργειας συμβαίνουν σε λέβητες θέρμανσης, σωλήνες και την τριβή των ενώσεων, ωστόσο κανείς μηχανισμός δεν μπορεί να έχει την αποτελεσματικότητα των 100%.

Ο τύπος για μηχανές που λειτουργούν στον κύκλο Carnot, μοιάζει με έναν γενικό τύπο για μια θερμική μηχανή, αλλά αντί για την ποσότητα θερμότητας - τη θερμοκρασία.

η = (Τ₁-Τ₂) / Τ₁.

Διαστημικό Σταθμό

Και αν βάλετε τον μηχανισμό στο διάστημα; Η ελεύθερη ενέργεια του Ήλιου είναι διαθέσιμη 24 ώρες την ημέρα, η ψύξη οποιουδήποτε αερίου είναι δυνατή κυριολεκτικά μέχρι το 0^o Κέλβιν σχεδόν αμέσως. Ίσως, στο διάστημα, η αποτελεσματικότητα της παραγωγής θα ήταν υψηλότερη; Η απάντηση είναι διφορούμενη: ναι και όχι. Όλοι αυτοί οι παράγοντες θα μπορούσαν πραγματικά να βελτιώσουν τη μεταφορά ενέργειας σε χρήσιμη εργασία. Αλλά παραδίδοντας στο επιθυμητό ύψος, ακόμη και χίλια τόνους μέχρι τώρα εξαιρετικά ακριβό. Ακόμα και αν μια τέτοια εγκατάσταση θα διαρκέσει πεντακόσια χρόνια, δεν πληρώνουν για το κόστος των ανυψωτικών μηχανημάτων, έτσι ώστε επιστημονικής φαντασίας αξιοποιηθεί έτσι ενεργά την ιδέα ενός διαστημικού ανελκυστήρα - θα απλοποιήσει σε μεγάλο βαθμό το έργο και θα καταστήσει εμπορικά βιώσιμη για να μεταφέρει τα εργοστάσια στο χώρο.