Výpočet koeficientu užitečného účinku (účinnosti) cyklů je důležitým a neodmyslitelným krokem při navrhování a analýze technických systémů. Umožňuje určit účinnost zařízení, jako jsou motory, chladničky a další energetické systémy. Jednou z metod pro stanovení účinnosti je analýza grafu teploty a entropie.
Teplota a entropie jsou hlavními parametry, které charakterizují stav pracovní látky v cyklu. Graf zobrazující závislost teploty a entropie na stavu pracovní látky se nazývá TS diagram. Pomocí tohoto grafu lze určit účinnost cyklu.
Pro stanovení účinnosti cyklu podle plánu teploty a entropie je nutné najít oblast uzavřenou mezi křivkami odpovídajícími procesu ohřevu a procesu chlazení. Dále se stanoví poměr plochy procesu ohřevu k ploše procesu chlazení a výsledná hodnota je účinnost cyklu.
Stanovení účinnosti cyklu podle grafu teploty a entropie
Graf teploty a entropie umožňuje vizuálně představit změnu těchto parametrů v průběhu cyklu. Křivka představující cyklus tvoří určitý tvar nebo uzavřený obrys v souřadnicové rovině příslušného diagramu.
K určení účinnosti cyklu podle plánu teploty a entropie je nutné vypočítat teplo získané a odevzdané motorem. Teplo získané motorem lze nalézt jako oblast pod křivkou v oblasti grafu, kde dochází k neustálému tlaku. Teplo dané motorem je jako plocha pod křivkou v oblasti odpovídající izoentropickému procesu expanze.
Účinnost cyklu je definována jako poměr tepla uvolněného při provozu motoru k teplu, které je na něj přiváděno. Matematicky je vyjádřen vzorcem:
Účinnost = (výsledné teplo - odevzdané teplo) / výsledné teplo
Analýzou grafu teploty a entropie cyklu a výpočtem příslušných ploch lze tedy určit účinnost daného cyklu a posoudit jeho účinnost.
Jak změřit účinnost cyklu podle plánu?
Graf, který odráží závislost teploty a entropie, je křivka, která umožňuje názorně vidět změny ve stavu pracovního tělesa (jako je ideální plyn) v průběhu cyklu. Pro měření účinnosti cyklu je nutné určit oblast ohraničenou cyklickým grafem a souřadnicovými osami.
Hodnocení účinnosti cyklu se provádí dvěma hlavními způsoby:
- Metoda obdélníků. Při použití této metody je nutné rozdělit křivku na malé obdélníky a určit plochu každého z nich. Poté jsou sečteny všechny plochy obdélníků a výsledná částka je odhadem účinnosti cyklu.
- Metoda lichoběžníků. Tato metoda používá lichoběžníky vytvořené cyklickým grafem a souřadnicovými osami. Plocha každého lichoběžníku je určena vzorcem: plocha = (a + b) * h / 2, Kde A A b jsou délky lichoběžníkových bází, h je výška lichoběžníku. Poté jsou sečteny všechny trapézové plochy a výsledná částka je odhadem účinnosti cyklu.
Je důležité si uvědomit, že odhad účinnosti cyklu podle grafu je přibližný a závisí na rozsahu grafu, stejně jako na přesnosti určení ploch obdélníků nebo lichoběžníků.
Výsledná hodnota účinnosti cyklu umožňuje posoudit účinnost systému a porovnávat různé cykly mezi sebou.
Analýza teploty a entropie k určení účinnosti cyklu
Analýza entropie také poskytuje užitečné informace pro stanovení účinnosti cyklu. Entropie je měřítkem nepořádku v systému. Pokud se entropie systému zvýší, znamená to ztrátu energie, a tedy nízkou účinnost cyklu. V případě, že entropie systému zůstává konstantní nebo klesá, znamená to efektivnější fungování systému a vyšší účinnost cyklu.
Při provádění analýzy teploty a entropie k určení účinnosti cyklu je třeba vzít v úvahu i další faktory, jako jsou tepelné ztráty, ztráty v důsledku tření, možné neideality v provozu systému. Jejich účetnictví vám umožní získat přesnější výsledky při určování účinnosti cyklu.