Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

КОЭФФИЦИЕ́НТ ПОЛЕ́ЗНОГО ДЕ́ЙСТВИЯ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 15. Москва, 2010, стр. 551

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. С. Булыгин

КОЭФФИЦИЕ́НТ ПОЛЕ́ЗНОГО ДЕ́ЙСТ­ВИЯ (кпд), ко­ли­че­ст­вен­ная ха­рак­те­ри­сти­ка $η$ эф­фек­тив­но­сти тех­нич. сис­те­мы или уст­рой­ст­ва, оп­ре­де­ляе­мая от­но­ше­ни­ем по­лез­ной энер­гии $W_п$, вы­ра­ба­ты­вае­мой уст­рой­ст­вом, к энер­гии $W$, за­тра­чен­ной на ра­бо­ту уст­рой­ст­ва: $η=W_п/W$. Кпд ча­сто вы­ра­жа­ет­ся в про­цен­тах. Из-за не­из­беж­ных по­терь энер­гии в дви­га­те­лях и др. уст­рой­ст­вах (транс­фор­мато­рах, элек­трич. ге­не­ра­то­рах и т. п.) ве­ли­чи­на кпд все­гда мень­ше еди­ни­цы (напр., кпд па­ро­во­за со­став­ля­ет 0,04–0,08). В то же вре­мя кпд те­п­ло­вых насо­сов (на­зы­вае­мый эф­фек­тив­но­стью) боль­ше еди­ни­цы, т. к. в дан­ном слу­чае ис­поль­зу­ет­ся энер­гия ок­ру­жаю­щей сре­ды и ко­ли­че­ст­во те­п­ло­ты, вы­де­ляе­мой на­со­сом, боль­ше энер­гии, за­тра­чен­ной на ра­бо­ту на­со­са.

В со­от­вет­ст­вии со вто­рым на­ча­лом тер­мо­ди­на­ми­ки кпд те­п­ло­вых дви­га­те­лей не мо­жет пре­вы­шать ве­ли­чи­ну $η_С=1-(Т_{охл}/Т_{нагр})$, где $Т_{охл}$ и $Т_{нагр}$ – аб­со­лют­ные темп-ры ох­ла­ди­те­ля и на­гре­ва­те­ля те­п­ло­во­го дви­га­те­ля (см. Кар­но тео­ре­ма). При этом пред­по­ла­га­ет­ся, что по­лез­ной энер­ги­ей те­п­ло­во­го дви­га­те­ля яв­ля­ет­ся со­вер­шае­мая им ме­ха­нич. ра­бо­та. Ес­ли же счи­тать по­лез­ной так­же вы­де­ляе­мую дви­га­те­лем те­п­ло­вую энер­гию (ко­то­рая мо­жет быть ис­поль­зо­ва­на, напр., для ото­пле­ния), то ве­ли­чи­на кпд мо­жет пре­вы­шать $η_С$.

Кпд, учи­ты­ваю­щий толь­ко ме­ха­нич. ра­бо­ту, ра­вен мак­си­маль­но воз­мож­но­му зна­че­нию $η_С$ в дви­га­те­ле, ра­бо­таю­щем по Кар­но цик­лу, ес­ли все про­цес­сы те­п­ло­пе­ре­но­са про­ис­хо­дят бес­ко­неч­но мед­лен­но, од­на­ко в этом слу­чае мощ­ность дви­га­теля бу­дет рав­на ну­лю. При ко­неч­ном вре­ме­ни те­п­ло­пе­ре­но­са кпд дви­га­те­ля, ра­бо­таю­ще­го по цик­лу Кар­но и имею­ще­го макс. мощ­ность, оп­ре­де­ля­ется ве­ли­чи­ной $η_N=1-\sqrt{T_{охл}/T_{нагр}}$.

По­ня­тие кпд при­ме­ни­мо к разл. сис­те­мам: элек­трич. ге­не­ра­то­рам, дви­га­те­лям, по­лу­про­вод­ни­ко­вым при­бо­рам, био­ло­гич. объ­ек­там, по­это­му оно мо­жет быть ис­поль­зо­ва­но для срав­ни­тель­ной оцен­ки эф­фек­тив­но­сти раз­но­об­раз­ных про­цес­сов.

Лит.: Van den Broeck C. Thermodynamic effi­ciency at maximum power // Physical Review Letters. 2005. Vol. 95. № 19; Си­ву­хин Д. В. Об­щий курс фи­зи­ки. 5-е изд. М., 2005. [Т. 2]: Тер­мо­ди­на­ми­ка и мо­ле­ку­ляр­ная фи­зи­ка.

Вернуться к началу