Коэффициент полезного действия
Коэффициент полезного действия — процент полезной работы того или иного механизма в зависимости от затраченной энергии [1] [2] . Одна из характеристик оценки эффективности системы, и одновременно с этим — одна из важнейших. В обращение данный термин ввёл французский физик Сади Карно.
Математическое определение коэффициента полезного действия
Математически коэффициент полезного действия (КПД) определяется следующей формулой: η=A/Q [3] , где η — непосредственно КПД, A — полезная работа, Q — затраченная энергия. В силу закона сохранения энергии и в результате неустранимых потерь энергии КПД равный 100 % невозможен (невозможно получить работы столько, сколько затрачено или сверху затраченного).
Применение КПД
Тепловые насосы и холодильные машины
КПД является основной расчётной характеристикой оценки энергетических процессов в области механики и инженерии. В частности, в термодинамике данный показатель является наиважнейшим — именно по коэффициенту полезного действия смотрят на эффективность тепловых насосов и холодильных машин.
Для тепловых насосов используют коэффициент трансформации: εг=Qг/А, где Q — тепло конденсации, передаваемое теплоносителю; A — затрачиваемая на этот процесс работа (или электроэнергия).
Для холодильных машин используется холодильный коэффициент: εx=Qx/A; Qx — тепло, отбираемое от холодного конца, А — затрачиваемая на этот процесс работа.
В массовой культуре
Термин «КПД» имеет довольно широкое хождение не только в области физики, но и используется в ироническом контексте вне научной среды для обозначения эффекта от какой-либо деятельности (как правило, подразумевается что деятельность не была продуктивной). Как правило, это область так называемого «корпоративного фольклора».
Примечания
- ↑Зубарев Д. Н. Коэффициент полезного действия // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 484—485. — 704 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-061-4. .
- ↑Соловьёв А.И.Коэффициент полезного действия механизмов и машин. — СССР, 1966.
- ↑ Пёрышкин А. В. Физика. 8 класс. — Дрофа, 2005. — 191 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-7107-9459-7..
КПД. Коэффициент полезного действия – физическое значение и примеры по повседневности
Физика не пользовалась бы таким спросом, если бы не имела огромного практического смысла. Огромное количество физических теорем и наработок легли в принципы многих машин, совершенно разных по своей сути. Однако, у любого практически полезного механизма есть конкретная задача- выполнение ПОЛЕЗНОЙ РАБОТЫ путем преобразования энергии из одного вида в другой, или направление определенной части существующей энергии в необходимое «русло», то есть процесс. Если есть полезная работа, то есть и общая работа — общее количество энергии, претерпевающей преобразование, или высвобождаются из системы во время процесса. Имея в виду такие компоненты, как полезная работа и общая, и пользуясь ключевыми правилами физики, можно сделать вывод, что полезная работа в реальных условиях всегда меньше общей, ибо абсолютно изолированная система, которая поможет избежать любых потерь энергии, создать в земных условиях невозможно. Принимая это во внимание, приходим к выводу, что оценка определенного механизма требует дополнительно измерения, ведь одному механизму для проведения полезной работы в 100 Дж требуется 120 Дж общей энергии, а другому на те же 100 Дж нужно 150. Абсолютно логично, что более эффективно первый механизм. Такое отношение называется КОЭФИЦИЕНТОМ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД): Физика в процессе изучения всех видов энергии и их преобразований периодически возвращается к задачам на вычет КПД. Классическая задача на КПД считается довольно легкой и вполне опирается на формулу энергии, которую вы изучили в текущей теме по физике, и формулы вычета КПД (которая всегда одинакова). Классический пример такой задачи: Интересным я считаю практическую сторону этого показателя, то есть сравнение КПД разных типов двигателей. Общий показатель КПД на историческом фоне постоянно рос, что демонстрирует очевидный исторический прогресс. Первые паровые двигатели иногда имели КПД менее 1%! То есть, 100 Дж энергии, высвобождающейся вследствие сгорания топлива порождали полезную работу менее 1 Дж! Это считается очень неэффективным, поэтому изобретатели ХІХ – ХХ веков пытались создавать более эффективные двигатели. Среди получивших широкое распространение механизмов наибольший КПД имеет реактивный двигатель. Именно его высокий КПД (близкий до 50%) и высокая удельная теплоемкость топлива делают возможным такие огромные перелеты очень тяжелых, по большому счету, космических лодок. Общая приблизительная таблица КПД приведена ниже Подобные сравнения открывают физическое содержание многих процессов и механизмов, поэтому надеюсь, что они могут быть вам интересны. А вам, дорогие ученики, желаю в дальнейшем работать с самым большим КПД! Удачи в обучении и жизни!
Рейтинг: 4.33 из 5
На основе отзывов 6 пользователей
Редакция не несет ответственности за наполнение блогов, они есть персональным мнением автора
Выбирай лучших преподавателей на сервисе Буки!
Другие статьи преподавателя
Регистрируйся как репетитор на BUKI!
Бесплатная регистрация за 10 минут
Занятия персонально или по Skype
Оплата напрямую от ученика
Также читайте раздел «Блоги репетиторов»:
Автор: Валерій У.
Автор: Святослав Л.
Что такое диалектизмы, наречия и говоры
Учим важные английские словосочетания: правила использования either+or, neither+nor и both
Творение и спряжение фамилий, отчеств в украинском языке
Отзывы клиентов
Рейтинг: 4.57 из 5
На основе отзывов 1617 пользователей
Разработано с ♥ командой BUKI
КПД механизма 50% что это значит?
Это значит, что полезная работа, совершенная данным механизмом, составляет половину энергии, затраченной при его работе.
КПД двигателя механизма, имеющего мощность 400 кВт и двигающегося со скоростью 10 м/с при силе сопротивления движению 20 кН, равен 50 %
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Что означает фраза кпд механизма 50
Коэффициент полезного действия является показателем степени совершенства механизма.
Мгновенное значение КПД механизма, как уже было приведено ранее, определится по формуле
где Вт – мощность, затрачиваемая на преодоление производственного (полезного) сопротивления (М5 – момент полезного сопротивления, Н∙м; ω5 – угловая скорость, 1/с); – суммарная мощность, затрачиваемая на преодоление трения во всех кинематических парах («вредные» сопротивления).
Найдем моменты трения во вращательных и силы трения в поступательных кинематических парах.
Пусть радиусы цапф вращательных кинематических пар: rA, rB, rC, rD, rF (должны быть известны) и f – коэффициент трения в кинематических парах (в общем случае он может быть для каждой кинематической пары разным), тогда
мощности трения в кинематических парах будут:
Суммарная мощность трения
Подставив значения и в уравнение (3.24), получим значение КПД для данного положения механизма (мгновенное).
Следует отметить, что относительная угловая скорость, например ω1/2, ω2/4, есть алгебраическая разность угловых скоростей, поэтому в формулу подставляются угловые скорости с учетом знака, т. е. с учетом направления вращения. Суммировать же мощности трения следует как скалярные величины, т. е. без учета знака.
На этом заканчивается силовой расчет механизма.