Кпд это формула: КПД — что это такое (формула), как найти КПД теплового двигателя или механизма

формула, чему равен термический, кратко и понятно

Что такое КПД 

Коэффициент полезного действия (КПД) — это характеристика эффективности механизма преобразующего энергию. КПД обычно обозначается символом η, и представляет собой отношение полезной работы к полной работе.

Полная работа — это вся работа совершенная приложенной силой.

Полезная работа — это та работа, которая требуется от данного механизма.

Коэффициент полезного действия теплового двигателя подразумевает отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

В науку и технику определение КПД двигателя ввёл в 1824 году французский инженер Сади Карно. 

Понятие максимального значения

В силу закона сохранения энергии часть теплоты при передаче неизбежно теряется. Также часть энергии всегда отдается холодильнику. Вывод: невозможно получить полезной работы больше или столько же, сколько затрачено энергии.

Значение КПД любого механизма всегда меньше единицы.

Как устроен тепловой двигатель

Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей:

• рабочего тела;
• нагревателя;
• холодильника.

В основе работы двигателя лежит циклический процесс.

Нагреватель с помощью, например, сгорания топливной смеси выделяет большое количество теплоты и передает ее рабочему телу.

Рабочее тело, например пар, газ или жидкость, при нагревании расширяется и совершает работу, к примеру, вращает турбину или перемещает поршень.

Холодильник нужен, чтобы вернуть рабочее тело в начальное состояние. Он поглощает часть энергии рабочего тела. Таким образом обеспечивается цикличность, и тепловой двигатель работает непрерывно.

Идеальный тепловой двигатель Карно

Модель двигателя Карно разработал французский физик С. Карно. 

Рабочая часть двигателя Карно — поршень в заполненном газом цилиндре. Двигатель Карно — идеальная машина, она возможна только в теории. Поэтому в ней силы трения между поршнем и цилиндром и тепловые потери считаются равными нулю.

Механическая работа максимальна, если рабочее тело выполняет цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. При изотермическом расширении работа газа совершается за счет внутренней энергии нагревателя. При адиабатном процессе — за счет внутренней энергии расширяющегося газа. В этом цикле нет контакта тел с разной температурой, поэтому исключена теплопередача без совершения работы. Такой цикл называют циклом Карно.

Адиабатический процесс — это термодинамический процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой (Q=0).

Изотермический процесс — это термодинамический процесс, происходящий при постоянной температуре. Так как у идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры, то переданное газу количество тепла Q идет полностью на совершение работы A (Q=A).

Функционирует двигатель Карно следующим образом:

1. Цилиндр вступает в контакт с горячим резервуаром, и газ расширяется при постоянной температуре. На этой фазе газ получает от горячего резервуара тепло.
2. Цилиндр окружается теплоизоляцией, за счет чего количество тепла, имеющееся у газа, сохраняется. Газ продолжает расширяться, пока его температура не упадет до температуры холодного теплового резервуара.
3. На третьей фазе теплоизоляция снимается. Газ в цилиндре, будучи в контакте с холодным резервуаром, сжимается, отдавая при этом часть тепла холодному резервуару.
4. Когда сжатие достигает определенной точки, цилиндр снова окружается теплоизоляцией. Газ сжимается за счет поднятия поршня до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой горячего резервуара. После этого теплоизоляция удаляется, и цикл повторяется вновь с первой фазы.

Примечание

Чем больше разница между температурами нагревателя и холодильника, тем больше КПД двигателя Карно.

Расчет коэффициента полезного действия

Формула для расчета КПД теплового двигателя:

\(ɳ=\frac{Q_1-Q_2}{Q_1}\)

Где Q₁ — количество энергии, которую дает нагреватель; A — работу совершаемую рабочим телом; Q₂ — количество энергии, которая отдается холодильнику.

Для расчета КПД теплового двигателя, работающего по циклу Карно, формула приобретает следующий вид:

\(Elzrtln_k=\frac{T_1-T_2}{T_1}\)

Где T₁ — температура нагревателя; T₂ — температура холодильника.

Примечание

Формула Карно позволяет вычислить предельный (максимально возможный) КПД теплового двигателя.

Построение графика КПД теплового двигателя

Работа, которую производит рабочее тело, в циклическом процессе численно равна площади цикла на графике зависимости давления от объема. Если цикл проходит по часовой стрелке, работа численно равна со знаком «+», если против часовой, то со знаком «-».

Для построения такого графика необходимо:

1. Отложить объем рабочего тела (V) по оси абсцисс.
2. Отложить давление рабочего тела (p) по оси ординат.
3. Расположить на графике точки изотермы и адиабаты.

Для цикла Карно график будет выглядеть следующим образом:

Пример решения задачи

Задача № 1

Рассчитать КПД идеального теплового двигателя с температурой нагревания 1000º K и температурой холодильника равной 500° K.

Решение:

Применим формулу измерения КПД для идеального теплового двигателя: 

\(Elzrtln_k=\frac{T_1-T_2}{T_1}\)

T₁ = 1000

T₂ = 500

\(Elzrtln_k=\frac{1000-500}{1000}\)

\(Elzrtln_k=0,5\)

Ответ: КПД = 0,5

определение, формула и применение в физике. КПД – коэффициент полезного действия трансформатора

Общие сведения о трансформаторах

Трансформатором называют электромагнитное устройство, преобразующим переменный ток с изменением значения напряжения. Принцип работы прибора предполагает использование электромагнитной индукции.

Аппарат состоит из следующих основных элементов:

• первичной и вторичной обмоток;
• сердечника, вокруг которого навиты обмотки.

Принцип работы трансформатора

Изменение характеристик достигается за счёт разного количества витков в обмотках на входе и выходе.

Ток на выходной катушке возбуждается за счёт создания магнитного потока при подаче напряжения на входные контакты.

Что такое КПД трансформатора и от чего зависит

Коэффициентом полезного действия (полная расшифровка данной аббревиатуры) называют отношение полезной электроэнергии к поданной на прибор.

Кроме энергии, показатель КПД может определяться расчётом по мощностным показателям при соотношении полезной величины к общей. Эта характеристика очень важна при выборе аппарата и определяет эффективность его использования.

Величина КПД зависит от потерь энергии, которые допускаются в процессе работы аппарата. Эти потери существуют следующего типа:

• электрического – в проводниках катушек;
• магнитного – в материале сердечника.

Величина указанных потерь при проектировании устройства зависит от следующих факторов:

• габаритных размеров устройства и формы магнитной системы;
• компактности катушек;
• плотности составленных комплектов пластин в сердечнике;
• диаметра провода в катушках.

Снижение потерь в агрегате достигается в процессе проектирования устройства, с применением для изготовления сердечника магнито-мягких ферромагнитных материалов. Электротехническая сталь набирается в тонкие пластины, изолированные друг относительно друга специальным слоем нанесённого лака.

Также читайте:  Какое влияние трансформаторная будка может оказывать на человека

В процессе эксплуатации эффективность аппарата определяется:

• поданной нагрузкой;
• диэлектрической средой – веществом, использованным в качестве диэлектрика;
• равномерностью подачи нагрузки;
• температурой масла в агрегате;
• степенью нагрева катушек и сердечника.

Если в ходе работы агрегат постоянно недогружать или нарушать паспортные условия эксплуатации, помимо опасности выхода из строя это ведёт к снижению эффективности устройства.

Трансформатор, в отличие от электрических машин, практически не допускает механических потерь энергии, поскольку не включает движущихся узлов. Незначительный расход энергии возникает за счёт температурного нагрева устройства.

Методы определения КПД

КПД трансформатора можно подсчитать, с использованием нескольких методов. Данная величина зависит от суммарной мощности устройства, возрастая с увеличением указанного показателя. Значение эффективности колеблется в пределах от 0,8 до 0,92 при значении мощности от 10 до 300 кВт.

Зная величину предельной мощности, можно определить значение КПД, используя специальные таблицы.

Непосредственное измерение

Формула для вычисления данного показателя может быть представлена в нескольких выражениях:

ɳ = (Р2/Р1)х100% = (Р1 – ΔР)/Р1х100% = 1 – ΔР/Р1х100%,

в которой:

• ɳ – значение КПД;
• Р2 и Р1 – соответственно величина полезной и потребляемой сетевой мощности;
• ΔР – величина суммарных мощностных потерь.

Из указанной формулы видно, что значение показателя КПД не может превышать единицу.

После поэтапного преобразования приведённой формулы с учётом использования значений электротока, напряжения и угла между фазами, получается такое соотношение:

ɳ = U2хI2хcosφ2/ U2хI2хcosφ2 + Робм + Рс,

в которой:

• U2 и I2 – соответственно, значение напряжения и тока во вторичной обмотке;
• Робм и Рс – величина потерь в обмотках и сердечнике.

Представленная формула содержится в ГОСТе, описывающем определение данного показателя.

Расчёты КПД

Определение косвенным методом

Для приборов, обладающих большой эффективностью работы, при величине КПД, превышающем 0,96, точный расчёт не всегда оказывается возможным. Поэтому данное значение определяется при помощи косвенного метода, предполагающего оценку мощностных показателей в первичной катушке, вторичной и допущенных потерь.

Оценивая характеристики трансформатора, следует отметить высокую эффективность использования указанного оборудования, обусловленную его конструктивными особенностями.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу. Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

Единицы измерения

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

От чего зависит величина КПД

Эта величина зависит от того, насколько общая совершенная работа может переходить в полезную. Прежде всего, это зависит от самого устройства механизма или машины. Инженеры всего мира бьются над тем, чтобы повышать КПД машин. Например, для электромобилей коэффициент очень высок – больше 90%.

А вот двигатель внутреннего сгорания, в силу своего устройства, не может иметь η, близкий к 100 процентам. Ведь энергия топлива не действует непосредственно на вращающиеся колеса. Энергия рассеивается на каждом передаточном звене. Слишком много передаточных звеньев, и часть выхлопных газов все равно выходит в выхлопную трубу.

Как обозначается

В русских учебниках обозначается двояко. Либо так и пишется – КПД, либо обозначается греческой буквой η. Эти обозначения равнозначны.

Символ, обозначающий КПД

Символом является греческая буква эта η. Но чаще все же используют выражение КПД.

Мощность и КПД

Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная. Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.

Эффективный КПД двигателя — Студопедия

Эффективный удельный расход топлива

Механический КПД двигателя

Эффективная мощность N_е развиваемая двигателем, всегда меньше его индикаторной мощности N_i, так как часть последней затрачивается на преодоление механических потерь и на привод нагнетателя. Чем меньше механические потери в двигателе, тем соответственно большая часть индикаторной мощности может быть передана валу двигателя.

Механическим КПД двигателя (η_М) называется отношение эффективной мощности двигателя к индикаторной:

Из этой формулы мы можем выразить эффективную мощность через индикаторную мощность и механический к. п. д. следующим образом: Nе = η_М ·N_i.

Из приведенных формул видно, что механический КПД представляет собой долю, которую составляет эффективная мощность двигателя от индикаторной. Чтобы найти эффективную мощность двигателя, нужно его индикаторную мощность N_i умножить на механический КПД η_М .

Для двигателей без нагнетателя величина механического к. п. д. составляет примерно 0,85÷0,90. Это значит, что на преодоление механических потерь в двигателе затрачивается от 10 до 15 процентов его индикаторной мощности. Для двигателей, имеющих нагнетатели с механическим приводом от коленчатого вала, значительная доля индикаторной мощности дополнительно затрачивается на вращение нагнетателя. Вследствие этого механический КПД таких двигателей получается соответственно меньшим и составляет в среднем около 0,70÷0,90.

Для двигателя АШ-62ИР, имеющего низконапорный нагнетатель, величина механического КПД составляет 0,80÷0,90.

Эффективным удельным расходом топлива (С_е) или, сокращенно, эффективным расходом топлива называется расход топлива в единицу времени (С_h), отнесенный к единице эффективной мощности (N_e), развиваемой двигателем.

Если двигатель развивает эффективную мощность Ne и расходует в единицу времени С_h топлива, то его эффективный расход Се будет: Се = С_h·N e

Эффективный удельный расход показывает, какое количество топлива в час необходимо израсходовать двигателю для развития единицы мощности (одной лошадиной силы). У двигателя АШ-62ИР эффективный расход топлива зависит от режима работы и равен 200÷300 г/л.с. · ч.

Степень использования тепла, внесенного в двигатель топливом для получения эффективной работы, характеризуется эффективным к. п. д.

Эффективным КПД (η_е), называется отношение тепла, превращенного двигателем в эффективную работу (L_e), к теплу, внесенному топливом в двигатель (Q).

Таким образом, эффективный к. п. д. учитывает все потери энергии в двигателе и характеризует его в целом как тепловую машину и как систему механизмов.

У современных авиационных поршневых двигателей величина ηе составляет 0,2÷0,3. Это означает, что только 20÷30% израсходованного топлива используется на создание полезной мощности, остальные 70÷80% безвозвратно теряются. Для двигателя АШ-62ИР ηе≈0,20.

Работа газа и КПД цикла

Речь в статье пойдет о КПД различных циклов, проводимых с газом. При этом давайте помнить, что внутренняя энергия изменяется тогда, когда изменяется температура, а в адиабатном процессе передачи тепла не происходит, то есть для совершения работы в таком процессе газ “изыскивает внутренние резервы”. Кроме того, работа численно равна площади под кривой процесса, а работа за цикл – площади внутри цикла.

Задача 1. На рисунке представлена диаграмма цикла с одноатомным идеальным газом. Участки и – адиабаты.  Вычислите КПД данной тепловой машины и максимально возможный КПД .

К задаче 1

КПД тепловой машины можно вычислить как

   

Машина получает тепло только на участке AB, и, так как работы здесь не совершается, то можно вычислить количество теплоты, полученное газом, как увеличение его внутренней энергии:

   

Работа численно равна площади, ограниченной циклом. Поэтому

   

Участк и по условию – адиабаты, то есть передачи тепла газу на этих участках не происходит, следовательно, работа будет совершена за счет «внутренних резервов» – то есть внутренней энергии. Нужно, следовательно, найти, как она изменилась.

Задачу можно решить двумя способами. Во-первых, просто определить температуры в точках и , и , это легко сделать из данных графика с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона, и затем посчитать . Но, так как , а ,то изменение внутренней энергии будет равно

   

   

   

   

Определим максимальный КПД. Посчитаем его как КПД цикла Карно. Максимальная температура газа будет достигнута в точке , а минимальная – в точке :

   

   

   

Ответ: , .

 

Задача 2. Над идеальным одноатомным газом проводят цикл, включающий изобару, изохору, изотерму, при этом работа газа за цикл равна кДж.  В процессе изотермического сжатия (3-1) внешние силы совершают над газом положительную работу кДж. Найдите КПД данной тепловой машины.

К задаче 2

Работа газа в процессе 1-2– площадь под линией процесса 1-2. Работа внешних сил – площадь под циклом (под линией 3-1). Поэтому полная работа за цикл – это разность работы газа и работы внешних сил, площадь, ограниченная линиями цикла. Она будет равна 5 кДж.

Работа газа в процессе 1-2, таким образом, равна 8 кДж. А поскольку процесс изобарный, то кДж. Тогда КПД

   

Ответ: .

 

Задача 3. КПД  тепловой машины, работающей по циклу, включающему изотермический (1-2) и адиабатный (3-1) процессы, равен , причем работа, совершенная 2 моль одноатомного идеального газа в изотермическом процессе кДж. Найдите разность максимальной и минимальной  температур  газа в цикле.

К задаче 3

Полная площадь под кривой процесса 1-2 равна кДж. При этом, так как КПД машины 25%, то площадь внутри цикла равна , а под кривой 3-1  – .  В процессе 1-2 изменения внутренней энергии не было, так как температура не менялась, а в процессе 3-1 газу не передавали тепло, следовательно, работа совершена за счет внутренней энергии. Т.е.

   

   

   

Ответ: 500 K.

Коэффициент полезного действия трансформатора | Электротехнический журнал

Как известно, преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями. Эти потери можно выразить через КПД – коэффициент полезного действия.

Где S_потерь – это мощность потерь, S_100% – это полная мощность трансформатора, S_{полезная} – это эффективная мощность трансформатора.

КПД – это коэффициент полезного действия, т.е. отношение преобразованной активной мощности к потребляемой. Соответственно по этому утверждению запишем формулу определения КПД трансформатора:

На самом деле, когда речь идёт о трансформаторе, формулы преобразования мощности всегда записывают через S, т.е. полную мощность P+Q (где P – активная мощность, Q – реактивная). В инженерных расчётах сумму активной и реактивной энергии всегда представляют в виде комплексного числа, в виде P+jQ, так как в действительности векторы Q и P отличаются друг от друга на определённый угол, а решение таких уравнений через комплексные числа полностью удовлетворяет ход и результаты расчётов.

Для практического определения КПД необходимо измерить мощности в первичной и вторичной обмотках, а в нагрузку подключить активное сопротивление, для обеспечения максимально коэффициента мощности (cosφ=1). Данная методика справедлива при измерении КПД тр-ра методом двух ваттметров, или методом непосредственных измерений. Так как если уменьшить значение коэффициента мощности, то измерение соотношений будет несколько не точным.

На что же тратиться энергия в трансформаторе при преобразовании? Потери в трансформаторе бывают двух видов. Первый – потери в меди трансформатора, т.е. в обмотках. Это потери на активном сопротивлении обмоток трансформатора. Энергия потерь рассеивается в виде тепла в окружающую среду. Второй вид потерь – это потери на перемагничивание сердечника трансформатора. Их ещё называют потерями в стали трансформатора. Т.е. это ничто иное, как потери на гестерезис и на вихревые токи, которые возникают в магнитопроводе. Для уменьшения влияния вихревых токов сердечник трансформатора шихтуют, то есть разделяют на изолированные друг от друга пластины, направленные вдоль протекания магнитного потока.

Благодаря шихтованному сердечнику современные промышленные трансформаторы имеют КПД 90%. КПД бытовых трансформаторов меньше, в зависимости от качества трансформаторной стали и правильности обмотки рознится от 60% и более.

Для определения потерь в стали трансформатора необходимо провести опыт холостого хода. На первичную обмотку подаётся номинальное напряжение, а вторичная остаётся не подключенной к нагрузке. Если измерить потребляемый ток, то можно вычислить мощность потерь. Так как на вторичной обмотке нет нагрузки, а сталь сердечника не насыщена, для переменного тока первичная обмотка будет представлять большое индуктивное сопротивление, влияние активного сопротивления при таком токе ничтожно мало, поэтому мы считаем, что весь потребляемый ток трансформатором в таком режиме будет током потерь в стали сердечника.

А для определения потерь в меди трансформатора необходимо провести опыт короткого замыкания. Для этого вторичная обмотка закорачивается, в разрыв цепи устанавливается амперметр. Напрямую или через трансформатор тока – зависит от величины протекающего тока. К первичной обмотке подключается регулируемый источник переменного тока, например ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Постепенно повышая значение напряжения на первичке, добиваются значения номинального тока во вторичной. Напряжение на первичной обмотке, при котором на вторичной устанавливается номинальный ток, называется напряжением короткого замыкания. Соответственно, через это значение находят действительный ток короткого замыкания трансформатора, определяют точный коэффициент трансформации, а так же вычисляют потери трансформатора в обмотках, так как сталь сердечника не насыщена, то в стали протекает малый магнитный поток, потерями в котором можно пренебречь.

( Пока оценок нет )

Индикаторный КПД

Что такое индикаторный КПД?

Индикаторный КПД — это соотношение теплоты, которая была преобразована в механическую работу рабочего цикла, ко всей теплоте, которая была занесена с помощью топлива в двигатель.

Зависимость индикаторного КПД

Зависит показатель индикаторного КПД от параметра степени сжатия и коэффициента избытка воздуха, а также от оборотов коленчатого вала.

Индикаторный КПД формула:

Ni=(0,05+0,2a) (0,6+0,08ξ) (0,93+0,0007nдв)

При стабильной и постоянной степени сжатия, в пределах 6,5 и оборотах коленчатого вала 2000 мин^-1 при обеднении смеси – индикаторный кпд повышается от 0,6 до 1,15 — N меняется от 0,20 до 0,34. При а=1,15, с повышением оборотов коленчатого вала от 1000 до 3000 КПД возрастает от 0,32 до 0,39.

Практически на всех легковых автомобилях рабочие режимы с высокой степенью сжатия индикаторный КПД варьируется в пределах 0,34 — 0,37. Чем выше  индикаторный КПД, тем ниже расход топлива. Если рассматривать карбюраторные двигатели, то индикаторный КПД повышается при увеличении массы груза автомобиля, увеличении скорости движения автомобиля и суммарного сопротивления дороги колесам. В дизельных двигателях все да наоборот.

Расчеты показывают, что для уменьшения расхода топлива автомобиля необходимо поднять его грузоподъемность и увеличить скорость движения.

Конструктивные особенности введу разных обстоятельств мы изменить не в состоянии, но многие факторы водитель может изменить посредством правильного выбора скорости автомобиля и переключения передачи в зависимости от выбранного режима движения. Например, для автомобиля ЗИЛ-130  индикаторный КПД составил 0,33.

Q == 2,49 • i_k+0,096 • i_k2 • V_k + 0,0105 • Ga • Ψ+0,0026 • V_k2.

При оборотах коленчатого вала двигателя 1000 об.,  во время включения прямой передачи и скорости движения автомобиля 50 км/час расход топлива автомобиля ЗИЛ 130 составил 26,6 литров на 100 км, а для сравнения на 3 передаче расход топлива увеличился до 43 литров на 100 км, практически 60 процентов перерасхода. Это говорит о том, что необходимо во время переключать передачи.

Передаточное число коробки передач — внушаемый фактор, который влияет на износ и работоспособность двигателя и в своем роде на расход топлива. Это объясняется тем, что моторесурс двигателя определяется не пробегом автомобиля, а рассчитывается суммарное  количество оборотов коленчатого вала, после чего делаем выводы о износе двигателя. Следовательно, движение на пониженных передачах увеличивает как расход топлива, так и износ двигателя.

Движение автомобиля с постоянной скоростью более выгодно, экономично и целесообразно – это было известно еще давно. У каждого автомобиля карбюраторного или дизельного, есть свой оптимальным режим работы двигателя. Также можно выбрать оптимальную скорость, при которой износ двигателя и расход топлива будет минимален. Оптимальная скорость для грузовых автомобилей составляет 40…60 км/ч. Для легковых 60-80 км/час.

При эксплуатации автомобиля необходимо обращать внимание на расход топлива и на денежные затраты. Уменьшение расхода топлива положительно сказывается на вашем кошельке, и природа загрязняется меньше. Ведь чем меньше топлива сгорает, тем меньше выделяются вредные вещества.

Расчеты производительности и эффективности — разница

Автор shmula, Последнее обновление 2 февраля 2007 г.

Как бизнес-профессионалы, мы воспринимаем некоторые важные бизнес-концепции как должное. Сегодня мы исследуем разницу между производительностью и эффективностью, которые часто путают друг с другом, и посмотрим, смогу ли я предложить точку зрения, которая, я надеюсь, внесет некоторую ясность или, по крайней мере, добавит некоторую ценность разговору и дебатам. . Чего вам не нужно, так это показателей просто ради показателей или, что еще хуже, собачьих какашек ради показателей.Более того, не поддавайтесь аналитическому параличу.

>

В отличие от расчета взвешенного скользящего среднего и того, как он может помочь нам понять тенденции во временных рядах, производительность и эффективность могут помочь нам понять нашу работу.

Рассмотрим следующее:

Y

Пример производительности

	Кол. Акций	$ / Шт.
Автомобиль X	4000	$ 8 000
Автомобиль Y	6000	$ 9 500
Рабочее время для X	20 000	$ 12 / час
Рабочее время для	30 000	$ 14 / час

Производительность рабочего

Часть процессов управления заключается в измерении их эффективности.

В этой статье обсуждаются 2 основных показателя процесса: производительность и эффективность.

Например,

Проще говоря, производительность измеряется так:

Производительность = выходы / входы

Какова производительность труда в часах для каждого типа автомобилей?

Автомобиль X: (4000 автомобилей / 20 000 часов) = 0,2 автомобилей / час
Автомобиль Y: (6000 автомобилей / 30 000 часов) = 0,2 автомобилей / час

Как насчет производительности труда в долларах?

Автомобиль X: [(4000 * 8000 долларов США) / (20 000 * 12 долларов США)] = 133 доллара США.33 / Автомобиль
Автомобиль Y: [(6000 * 9500 долларов США) / (30 000 * 14 долларов США)] = 135,71 доллара США / Автомобиль

Итак, исходя из набора данных выше, кажется, что производительность по часам, и машина X, и машина Y одинаковы; но, с учетом производительности в долларах, производство автомобиля X обходится дешевле, учитывая количество рабочих часов и почасовую ставку.

Насколько это практично? Ниже приводится прямая цитата из Harbor Report, 1998:

.

Рабочие часы, необходимые для штамповки, трансмиссии и сборки:

Отчет из порта

(100%	Nissan	27.6 часов
(168%)	GM	46,5 часов
(126%)	Форд	34,7 часов

Если бы GM могла работать на уровне производительности Nissan, они бы сэкономили около 4,4 миллиарда долларов в год. Другими словами, у GM примерно на 55 000 сотрудников больше, чем нужно.

Эффективность персонала

КПД измеряется по следующей формуле:

КПД = [100% * (фактическая мощность / стандартная мощность)]

Стандартный вывод в приведенном выше уравнении — это число, полученное на основе анализа исторических данных по работе и опыта. Можно было бы надеяться, что это число не произвольное, а число, полученное при просмотре исторических временных рядов.

Вот пример:

Кузов Шмулы выполняет работы при столкновении автомобилей. Страховое агентство, используя актуарные данные, определило, что стандартное время для замены кранца составляет 2,5 часа (т. Е. Стандартная производительность = 0,4 кранца в час), и готово платить Шмуле 50 долларов в час за работу (запчасти и расходные материалы оплачиваются отдельно). оплачивается отдельно). Шмула платит своим рабочим 35 долларов в час.

Предположим, рабочим Шмулы требуется 4 часа, чтобы заменить кранец. Какова часовая эффективность труда Шмулы? С учетом затрат на рабочую силу Шмулы, будет ли Шмула зарабатывать деньги на работе?

Используя уравнение и данные выше, получаем:

(1 кранец / 4 часа) / (1 кранец / 2,5 часа) = 0,625 * 100% = 62,5% КПД

2,5 часа * 50 долларов = 125 долларов, оплачиваемых страховкой
4 часа * 35 долларов = 140 долларов затрат

Шмула потеряет 15 долларов за крыло.

Экономическая прибыль важна для Шмулы; Учитывая вышеприведенный ответ, насколько эффективной должна быть Шмула, чтобы выйти на уровень безубыточности?

[(125 долларов США) / (35 долларов США в час)] = 3.57 часов до безубыточности

Мы знаем, что КПД = 100% * (фактическая производительность / стандартная производительность). Итак,

(1 кранец / 3,57 часа) / (1 кранец / 2,5 часа) = 0,7003 * 100% = КПД 70,03%. Шмуле нужно будет повысить эффективность до 70% или лучше, чтобы заработать деньги.

Часто я слышу, как люди небрежно используют фразы «продуктивность» и «эффективность», не полностью понимая, что они означают. Эти термины имеют технические определения и очень удобны для бизнеса.Тем не менее, учитывая вышеприведенное объяснение, нужно проявлять здравый смысл при определении того, какие процессы следует измерять производительностью и эффективностью, и уравновешивать эти показатели с другими элементами, которые могут быть важны для отдельного человека, фирмы и отрасли. Некоторые меры могут иметь смысл для одних видов деятельности, но не для других.

---

Эффективность производственного цикла (MCE) — Формула и объяснение

Эффективность производственного цикла (MCE) вычисляет процент времени, затраченного на производство продукции, которое посвящено деятельности с добавленной стоимостью.

Действия с добавленной стоимостью относятся к видам деятельности, от которых нельзя отказаться без ущерба для качества продукта. Деятельность, не создающая добавленной стоимости. — это те виды деятельности, которые не увеличивают ценность продукта и, следовательно, могут быть устранены или сокращены.

При вычислении эффективности производственного цикла время, затрачиваемое на добавленную стоимость, сравнивается со временем всего производственного цикла. Время производственного цикла включает время процесса, время проверки, время перемещения и время ожидания.

Время процесса означает время, затрачиваемое на работу с продуктами.

Время проверки уходит на то, чтобы убедиться, что продукты не имеют дефектов.

Время перемещения — это время, затрачиваемое на перемещение продуктов между рабочими станциями.

Q ueue time — это общее время, затраченное продуктами в ожидании обработки, перемещения, проверки и доставки.

Среди них единственное время, затрачиваемое на действия с добавленной стоимостью, — это время процесса .

Формула эффективности производственного цикла

MCE	=	Время добавленной стоимости (или время процесса)
		Продолжительность производственного цикла

где:
Время производственного цикла = время процесса + время проверки + время перемещения + время ожидания

Пример

Компания XYZ зафиксировала продолжительность времени, затраченного на различные виды деятельности в своей деятельности. Следующая информация была взята из его записей.

Время ожидания	2 дня
Время процесса	10 дней
Время осмотра	2 дня
Время ожидания	3 дня
Время движения	1 день

Решение :

Продолжительность производственного цикла	=	Процесс + проверка + перемещение + очередь
	=	10 + 2 + 1 + 3 дня
Продолжительность производственного цикла	=	16 дней

MCE	=	Время добавленной стоимости (или время процесса)
		Продолжительность производственного цикла
	=	10/16
MCE	=	62. 50%

Вышеупомянутое показывает, что компания использует 62,50% своего производственного времени для операций с добавленной стоимостью. 37,50% расходуется на деятельность, не создающую добавленной стоимости. Суждение относительно того, является ли такой производственный процесс эффективным или нет, зависит от того, на каком основании это сказано. Компания может использовать в качестве основы некоторую информацию, например исторические данные и отраслевые стандарты. Чтобы увеличить MCE, компания должна сократить виды деятельности, не создающей добавленной стоимости.

Сравнение дисперсии цен на рабочую силу иРазница в производительности труда | Малый бизнес

Автор Chron Contributor Обновлено 28 июля 2020 г.

Отклонение цен на рабочую силу, или прямое отклонение оплаты труда, измеряет разницу между почасовой ставкой, заложенной в бюджет, и фактической ставкой, которую вы платите прямым рабочим, которые непосредственно производят вашу продукцию. Разница в производительности труда измеряет разницу между количеством прямых рабочих часов, запланированных вами в бюджете, и фактическими часами работы ваших сотрудников. Сравните эти два различия, чтобы определить, насколько хорошо ваш малый бизнес управлял своими прямыми затратами на рабочую силу в течение периода.

Отклонение от прямого использования рабочей силы

Положительное отклонение по рабочей силе является благоприятным и может привести к более высокой прибыли, чем ожидалось. Благоприятное отклонение возникает, когда ваши фактические прямые затраты на рабочую силу меньше стандартных или заложенных в бюджет затрат, сообщает Accounting Coach.

Отрицательное число отклонений в рабочей силе, с другой стороны, является неблагоприятным и может привести к прибыли ниже ожидаемой. Неблагоприятная разница возникает, когда фактические прямые затраты на рабочую силу превышают стандартные затраты.

Расчет отклонения цен на рабочую силу

Отклонение цены на рабочую силу равняется стандартной почасовой ставке, которую вы платите прямым сотрудникам, за вычетом фактической почасовой ставки, которую вы платите им, умноженной на фактическое количество часов, которые они отработали в течение определенного периода.

Например, предположим, что в бюджете вашего малого бизнеса стандартная ставка оплаты труда составляет 20 долларов в час , а фактическая оплата вашим сотрудникам составляет 18 долларов в час . Также предположим, что ваши сотрудники работают 400 фактических часов в месяц.Отклонение вашей цены на рабочую силу составит $ 20 минус $ 18 , умноженное на 400, что равняется благоприятным $ 800 .

Формула отклонения эффективности труда

Отклонение эффективности труда равно количеству прямых рабочих часов, запланированных вами на период, за вычетом фактических часов, проработанных вашими сотрудниками, умноженных на стандартную почасовую оплату труда.

Например, предположим, что ваш бюджет малого бизнеса составляет 410 рабочих часов в месяц и что ваши сотрудники работают 400 фактических рабочих часов.Также предположим, что ваша стандартная ставка труда составляет 20 долларов в час. Разница в производительности труда составит 410 минус 400, умноженное на 20 долларов , что равняется благоприятным 200 долларам .

Факторы отклонения в рабочей силе

Дисперсия цен на рабочую силу и отклонение в производительности труда могут быть благоприятными или неблагоприятными по разным причинам. Например, вы можете использовать новых работников, которые получают более низкую заработную плату, чем обычно, что создаст благоприятную разницу в цене на рабочую силу и может увеличить вашу ожидаемую прибыль.Эти работники могут иметь недостаточную подготовку и им может потребоваться больше часов для выполнения работы. Увеличение количества рабочих часов приведет к неблагоприятному отклонению производительности труда, что может снизить ожидаемую прибыль.

Сравнение отклонений

Сравнение отклонений цен на рабочую силу с отклонениями в производительности труда поможет вам выявить сильные и слабые стороны в управлении персоналом вашего малого бизнеса. Например, если отклонение вашей цены на рабочую силу является благоприятным 500 долл. США , а отклонение вашей производительности труда неблагоприятным 700 долл. США , неблагоприятная сумма компенсирует благоприятную сумму.

Проконсультируйтесь с менеджером, отвечающим за ваших непосредственных сотрудников, чтобы определить основную причину ваших отклонений и определить, что вам нужно улучшить в следующем периоде. Различные факторы могут влиять на затраты на рабочую силу со стороны компании, сообщает Accounting Verse. К ним относятся надбавки за смену, оплату сверхурочной работы и время простоя производства, влияние профсоюзов, избыток и недоукомплектованность персонала.

Двигатель Карно — определение и формула

Двигатель Карно — это теоретический термодинамический цикл, предложенный Николя Леонаром Сади Карно в 1824 году.Карно утверждает, что требуется горячее тело, которое генерирует тепло, и холодное тело, к которому передается калорийность, что производит механическую работу в процессе. В нем также говорится, что в указанной работе не используются материалы, которые используются для создания тепла, а также конструкционные и дизайнерские материалы машины.

Современная диаграмма

(изображение будет скоро загружено)

На приведенном выше рисунке показана блок-схема обычного теплового двигателя, такого как двигатель Карно.На схеме «рабочее тело», слово, представленное Клаузиусом в 1850 году, может быть любым парообразным или жидким телом, через которое тепло «Q» может передаваться для получения работы. Карно предположил, что жидким телом может быть любой материал, способный к расширению, такой как пары спирта, пары ртути, пары воды, постоянный воздух или газ и т. Д. Хотя в эти первые годы двигатели появились в большом количестве из схем, как правило, QH подавался от бойлера, при этом вода кипятилась над нагревателем; КК обычно подавали струей холодной проточной воды в виде конденсатора, расположенного на отдельной части двигателя. Работа текучести, W, обозначает движение поршня, поскольку он используется для вращения кривошипа, который, в свою очередь, обычно использовался для привода шкива, чтобы поднимать воду из затопленных соляных шахт. Карно утверждает, что работа — это «вес, поднимаемый на высоту».

Принципы двигателя Карно

Принципы Карно предназначены только для циклических устройств, таких как тепловые двигатели, которые гласят:

• Эффективность необратимого тепла Двигатель всегда меньше КПД реверсивного, работающего между двумя одинаковыми резервуарами.

• Эффективность всех реверсивных тепловых машин, работающих между двумя одинаковыми резервуарами, одинакова.

Чтобы повысить тепловой КПД газовой силовой турбины, необходимо повысить температуру в камере сгорания. например, лопатки турбины не могут удерживать высокотемпературный газ, что в конечном итоге приведет к раннему утомлению.

Теорема Карно

(изображение будет скоро загружено)

Эта теорема определяет, что никакой двигатель, работающий между двумя известными температурами, не может быть более эффективным, чем реверсивный двигатель, работающий между двумя одинаковыми температурами и что все Реверсивные двигатели, работающие между одними и теми же двумя температурами, имеют одинаковую эффективность, независимо от используемого материала.Согласно теореме Карно, реверсивный двигатель всегда будет иметь большую производительность, чем необратимый. Реверсивный тепловой двигатель работает по обратному циклу и ведет себя как тепловой насос.

Эффективность цикла Карно

Цикл Карно обратим, что означает верхний предел эффективности цикла двигателя. Практические циклы двигателя необратимы и поэтому имеют гораздо более низкий КПД, чем КПД Карно при работе при аналогичных температурах. Одним из факторов, определяющих эффективность, является добавление рабочего тела в цикл и его удаление. Цикл Карно достигает максимальной эффективности, потому что все тепло передается рабочему телу при максимальной температуре.

Цикл Карно

(изображение будет скоро загружено)

Шаги в цикле

Шаг 1 Изотермическое расширение

(изображение будет скоро загружено)

Тепло передается обратимо -температурный бассейн при фиксированной температуре TH (изотермическое поглощение тепла).На этом этапе (1-2 на изображении 1, от A до B на изображении 2) газу позволяют расширяться, воздействуя на окружающую среду, толкая вверх поршень (этап 1, рисунок справа). Даже несмотря на то, что давление падает от точек 1 до 2 (изображение 1), температура газа не меняется в процессе, потому что он находится в тепловом контакте с горячим резервуаром при Th, и поэтому расширение является изотермическим. Тепловая энергия Q1 поглощается из высокотемпературного бассейна, что приводит к увеличению энтропии газа на величину.

\ [\ Delta S_ {1} = \ frac {Q_ {1}} {T_ {h}} \]

Шаг 2 Изэнтропический (обратимый адиабатический)

(изображение будет скоро загружено)

Расширение газа. На этом этапе (от 2 до 3 на изображении 1, от B до C на изображении 2) газ в двигателе термически защищен как от горячего, так и от холодного бассейнов. Таким образом, они не могут ни набирать, ни терять тепло, поэтому это называется «адиабатическим» процессом. Газ поднимается и расширяется за счет падения давления, выполняя работу с окружающей средой (поднимая поршень; фигура 2 выше) и теряя объем внутренней энергии, аналогичный проделанной работе.Газ начинает расширяться без подвода тепла, что приводит к его охлаждению до «холодной» температуры Tc. Энтропия остается прежней.

Шаг 3 Изотермическое сжатие

(изображение будет скоро загружено)

Тепло обратимо переходит в низкотемпературный бассейн при постоянной температуре TC. (отвод изотермического тепла) (3-4 на изображении 1, от C до D на изображении 2) Теперь газ в двигателе находится в тепловом контакте с холодным бассейном при температуре Tc. Окружающая среда воздействует на газ, толкая поршень вниз (изображение стадии 3, выше), в результате чего объем тепловой энергии Q2 уходит из системы в низкотемпературный бассейн, а энтропия системы уменьшается на это количество.(Это равное количество энтропии, поглощенной на этапе 1, как можно наблюдать из неравенства Клаузиуса.)

Этап 4 Адиабатическое обратимое сжатие.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

И снова газ в двигателе термически защищен от горячих и холодных бассейнов, и двигатель должен быть без трения, поэтому он обратимый. На этом этапе окружающая среда воздействует на газ, толкая поршень еще ниже (изображение этапа 4, выше), повышая его внутреннюю энергию, сжимая его и заставляя его температуру подниматься обратно до Th только за счет работы, добавленной к системы, но энтропия остается той же. На этом этапе газ находится в том же состоянии, что и в начале этапа.

Таким образом, общая работа, совершаемая газом с окружающей средой за один полный цикл, показана как

\ [W = W_ {1 \ rightarrow 2} + W_ {2 \ rightarrow 3} + W_ {3 \ rightarrow 4} + W_ {4 \ rightarrow 1} \]

\ [W = \ mu RT_ {1} ln \ frac {v_ {2}} {v_ {1}} — \ mu RT_ {2} ln \ frac {v_ {3}} {v_ {4}} \]

\ [{\ text {Чистая эффективность}} = \ frac {\ text {Чистая работа, выполненная газом}} {\ text {Тепло, поглощаемое газ}} \]

\ [{\ text {Чистая эффективность}} = \ frac {W} {Q_ {1}} = \ frac {Q_ {1} — Q_ {2}} {Q_ {1}} = 1 — \ frac {Q_ {2}} {Q_ {1}} = 1 — \ frac {T_ {2}} {T_ {1}} \ frac {ln \ frac {v_ {3}} {v_ {4} }} {ln \ frac {v_ {2}} {v_ {1}}} \]

Поскольку шаг 2–> 3 является адиабатическим процессом, мы можем написать T1V2Ƴ-1 = T2V3Ƴ-1

или

\ [\ frac {v_ {2}} {v_ {3}} = (\ frac {T_ {2}} {T_ {1}}) ^ {\ frac {1} {\ gamma — 1}} \]

Точно так же для процесса 4–> 1 мы можем написать

\ [\ frac {v_ {1}} {v_ {2}} = (\ frac {T_ {2}} {T_ {1}}) ^ {\ f rac {1} {\ gamma — 1}} \]

Это означает,

Тепловой КПД

Погрузка

Термический КПД — это способ измерения КПД двигателя внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания в целом по своей сути неэффективны, и даже современные современные двигатели F1 не являются исключением. Они очень неэффективны, когда дело доходит до преобразования мощности топливно-воздушной смеси в мощность на задних колесах. Для двигателя F1 это значение (до изменения технических правил 2014 г.) обычно составляло около 30% и ниже. Это означает, что если типичный двигатель F1 выдает на динамометрическом стенде чуть менее 560 кВт (примерно 750 л.с.), то теряется примерно 1500 кВт (или потенциально 2000 л.с.) энергии, в основном из-за тепла.После изменения правил в 2014 году цифра 30% изменилась: от старых двигателей внутреннего сгорания 2,6 V8 без наддува с тепловым КПД около 30% до 40% с новыми двигателями 1,6 V6, и это огромный шаг вперед.
Между тем, после 2015 года технология повысила эффективность двигателей до 47% и достигла исторического максимума мощности — и все это с ДВС, ограниченным потреблением топлива со скоростью всего 100 кг / час, что означает, что 50% потенциальной мощности чем можно вывести из единицы конвертируемого бензина. Цель — 100%, но это еще далеко. В начале двигателя внутреннего сгорания стандартным был КПД 12%. За 130 лет этот показатель увеличился до 29%, что соответствует уровню двигателей F1 V8 в 2013 году. Постепенно этот показатель вырос до 50%.

Турбогибридные «силовые агрегаты» V6, представленные в Формуле-1 в 2014 году, представляют собой шедевры технологий, которые сделали революционный шаг вперед в производительности двигателя внутреннего сгорания. За 130 лет КПД увеличился с 12% до 29%, то есть на 0 в год.68%. За 3 года, когда у F1 появились эти новые силовые агрегаты, они повысили эффективность почти до 50%. Ежегодное увеличение на 20%. Это означает, что скорость прогресса в отношении эффективности более чем на 98% выше с тех пор, как были задействованы инженеры F1.

---

Mercedes доминировал в Формуле-1 с момента введения действующего регламента в 2014 году, и большую часть этого периода он имел значительное преимущество в силе над своими соперниками. Выступая перед СМИ на заводе по производству двигателей в Бриксворте, Энди Коуэлл, руководитель двигателей Mercedes объяснил, что текущая версия 1. 6-литровый турбогибрид V6 теперь производит больше мощности, чем 3,0-литровый двигатель V10 Mercedes 2005 года, превышающий 900 л.с., и говорит, что нет никаких оснований полагать, что темпы его развития замедлятся в ближайшие несколько лет.
«Это самый мощный двигатель Формулы-1, [который мы сделали], мощностью более 900 л.с. Он неплохо работает с маленьким шустрым 1,6-литровым двигателем, но эта мощность была создана благодаря изменению эффективности. У нас есть дорога- автомобильные технологии и новые развивающиеся технологии присутствуют в MGU-H.«
Коуэлл показал, что силовой агрегат Mercedes теперь достигает более 45 и почти 50 процентов теплового КПД, то есть 45-50 процентов потенциальной энергии топлива передается на коленчатый вал, а КПД превышает 50 процентов, когда ERS работает на полную мощность.
Для сравнения: двигатели V8 до 2014 года имели тепловой КПД 29 процентов, а первая итерация Mercedes V6 turbo в 2014 году обеспечивала 40-процентный тепловой КПД.

---

Вообще говоря, если вы хотите выяснить эффективность двигателя внутреннего сгорания, вы, как правило, смотрите на дизельные двигатели на огромных кораблях, которые работают со скоростью 100 об / мин или что-то в этом роде.Они настолько медленные, что у них очень мало трения, и они настолько устойчивы в работе, что их можно настроить и оптимизировать для работы в одном цикле для достижения оптимальной эффективности. Этот одноцелевой двигатель, разработанный исключительно для экономии топлива, работает в течение нескольких дней, и никто не прикасался к нему, и у них есть отличные, большие установки для утилизации тепла размером с дом. Это своего рода ориентир для термически эффективного двигателя внутреннего сгорания.

Потери энергии в выхлопных газах представляют собой очень важный источник энергии, который необходимо использовать для повышения эффективности и, следовательно, выходной мощности двигателя.Чтобы сделать двигатели более энергоэффективными и иметь большее отношение к производственной автомобильной промышленности, FIA и производители двигателей договорились изменить формат двигателей на 2014 год и далее. Согласованная конфигурация представляет собой 6-цилиндровый двигатель объемом 1600 куб. См -V- 90 градусов с ограничением REV 15 000 об / мин. При желании сохранить уровни мощности, аналогичные двигателям спецификации 2013 года, разрешены системы турбонаддува и рекуперации энергии. Эти двигатели являются наиболее впечатляющими двигателями в истории отрасли, с неслыханными показателями теплового КПД и впечатляющими показателями мощности в лошадиных силах при количестве используемого топлива.Чтобы узнать больше о новых двигателях 2014 года (силовых агрегатах), прочтите мою статью здесь.
Внедрение такой технологии в Формуле-1, несомненно, будет иметь большое значение для повышения экологичности автоспорта и, кроме того, разработки технологии, которая окажется полезной в дорожных автомобилях.

Это изображение и путь энергии для современных бензиновых дорожных автомобилей. Автомобиль F1 примерно на 25% эффективнее! (зеленая часть диаграммы).

Например, тепло смазочного масла рассеивает около 120 кВт энергии, система водяного охлаждения около 160 кВт и гидравлика около 30 кВт.
30% оставшейся потерянной энергии теряется из-за выхлопа и тепла, в то время как до 10% доступной энергии может приходиться на несгоревшее топливо. Небольшой процент превращается в характерный звук автомобиля F1. И это сложная задача, поскольку шум по определению — это растрата энергии, и весь смысл гибридных двигателей состоит в том, чтобы регенерировать как можно больше того, что традиционно было бы потраченной впустую энергии.

Отвести это тепло в окружающий воздух — настоящая проблема для дизайнеров. Хотя теплообменники гоночного автомобиля чрезвычайно эффективны, их способность охлаждать двигатель является функцией «производительности по воздуху».По сути, насколько большую массу воздуха вы можете заставить течь через радиатор для данной области в данный момент. Это зависит от создания высоких скоростей воздуха во впускных каналах радиатора. Однако, как правило, скорость воздуха в воздуховодах радиатора (боковые части автомобиля F1) составляет всего 10-15% от скорости автомобиля. Таким образом, даже если машина движется со скоростью 300 км / ч, воздух в воздуховодах, вероятно, будет только 30-40 км / ч. Эти данные более или менее одинаковы для всех гоночных автомобилей без дополнительного вентилятора. Для семейной машины скорость воздуха еще меньше, но помогает вентилятор охлаждения.
Если проектировщик сделает отверстия воздухозаборников охлаждающими воздуховодами слишком большими, это улучшит охлаждение, но затянет. Если они будут слишком маленькими, перегрев будет проблемой. Они должны найти правильный баланс между охлаждением и аэродинамическими характеристиками, потому что чем больше воздуха они пропускают через радиаторы, тем менее эффективна общая аэродинамика. Больше воздуха они пропускают через радиаторы, меньше воздуха остается под полом, диффузором и задними крыльями.

Они не могут сделать внутреннюю аэродинамику такой чистой и эффективной, как внешняя. Фактически, переключение между минимальным и максимальным охлаждением может снизить прижимную силу на целых 5%, что означает дефицит времени прохождения круга около 0,4 с на средней трассе. Поскольку воздухозаборник определяется в основном на ранних стадиях проектирования автомобиля F1 и не может быть легко изменен в течение сезона (воздухозаборник очень часто проектируется как часть зоны бокового удара), воздушный поток, проходящий через боковые стойки, контролируется различными конфигурациями выход радиатора, и у автомобиля F1 есть множество различных возможных конфигураций, чтобы справиться с любыми условиями.Конфигурация, используемая в конкретном контуре, определяется в соответствии с окружающей температурой, «факторами контура», такими как степень использования полного дросселя, и температурными пределами, при которых может работать двигатель.

Как правило, температура масла составляет около 100 ° C и выше, а давление воды составляет 3,75 бар (ограничено FIA), что позволяет поднять точку кипения примерно до 120 ° C. Использование более высоких температур воды означает, что они требуют меньшего потока воздуха через радиаторы. и таким образом они могут улучшить аэродинамические характеристики.
Этот выбор влечет за собой штраф: каждые дополнительные 5 ° C температуры воды, которую они запускают, что позволяет уменьшить выпускные отверстия радиатора, лишает двигатель более 1 л.с. Однако важность аэродинамики в современной F1 означает, что они продолжают уделять значительные ресурсы и время в аэродинамической трубе охлаждению и внутренней аэродинамике. Это лучше всего иллюстрируется тем фактом, что штраф с точки зрения аэродинамической эффективности, который они должны принять за падение температуры в автомобиле на 10 ° C, на 80% меньше, чем это было всего четыре года назад.Это доказывает, что внутренняя аэродинамика автомобиля F1 так же важна, как и внешняя аэродинамика. Только мы этого не видим.

После изменения формулы двигателя 2014 года в двигателях F1 используются две отдельные гибридные технологии. Один восстанавливает энергию от задней оси во время торможения, сохраняет ее в батарее и повторно использует ее при ускорении. Вторая, совершенно новая технология, рекуперирует энергию вала турбокомпрессора и используется для двух целей. Его можно применять непосредственно к задним колесам для увеличения ускорения, и его можно использовать для запуска электродвигателя на турбонагнетателе, чтобы раскрутить его, чтобы вы сразу получили ускорение, как только водитель нажимает на акселератор.Это почти полностью устраняет задержку отклика дроссельной заслонки, присущую двигателям с турбонаддувом, которая известна как «турбо-лаг». Вот где двигатели F1 актуальны для дорог.

Сочетание этих двух гибридных технологий привело к тому, что двигатели F1 теперь имеют тепловой КПД более 40% — лучше, чем у дорожного дизельного двигателя.

Вернуться к началу страницы

Что такое эффективность цикла? — Определение | Значение

Определение: Эффективность цикла, часто сокращенно CE, — это коэффициент, который измеряет эффективность и продуктивность производственного процесса путем сравнения времени добавленной стоимости с общим временем производства. Другими словами, это расчет, который бухгалтеры используют для измерения эффективности производства продукции.

Что означает эффективность цикла?

Формула эффективности цикла вычисляется путем деления времени добавленной стоимости на общее время цикла. Дополнительное время — это фактическое время, потраченное на работу с устройством. Время цикла — это общее время, необходимое для изготовления устройства. Этот расчет показывает время добавления стоимости в процентах от общего времени, затраченного на производство продукта.Таким образом, руководство может проанализировать, сколько фактической работы процесса необходимо и сколько времени потрачено впустую.

Руководство может использовать эту формулу для производственного цикла в целом или для отдельного процесса в производственном цикле. Давайте посмотрим на пример.

Пример

Tom’s Manufacturing Co. производит детали гидравлики для больших тракторов и оборудования. Проанализировав производственный процесс каждой гидравлической части, Том оценивает, что текущий процесс занимает следующее количество времени: 16 часов рабочего времени, 8 часов инспекционного времени, 4 часа рабочего времени и 24 часа ожидания.