Расчет кпд: Коэффициент полезного действия механизма — урок. Физика, 7 класс.

Содержание

Расчет КПД

Машинный агрегатСовокупность механизмов двигателя, передаточных механизмов и механизмов рабочей машины.

Рассмотрим отдельно установившееся движение. Для каждого полного цикла этого движения приращение кинетической энергии равно нулю:

∑(mv2)/2-∑(mv02)/2=0 (1)

Механическим коэффициентом полезного действия (к.п.д.) называется отношение абсолютной величины работы сил производственных сопротивлений к работе всех движущих сил за цикл установившегося движения. В соответствии с этим можно написать формулу:

К. П.Д. определяется по формуле: η=Ап. с/Ад (2)

Где: Апс — работа производственных сил;

Ад — работа движущих сил.

Отношение работы АТ непроизводственных сопротивлений к работе движущих сил принято обозначать через Ψ и называть коэффициентом механических потерь. В соответствии с этим формулу можно записать так:

η = АТ /АД= 1 – Ψ (3)

Чем меньше в механизме работ непроизводственных сопротивлений, тем меньше его коэффициент потерь и тем совершеннее механизм в энергетическом отношении.

Из уравнения следует: т. к. ни в одном механизме работа АТ не производственных сил сопротивлений, сил трения (трения коченея, трение скольжение, сухое, полусухое, жидкостное, полужидкостное), практически не может, равняться нулю, то кпд не может равняться нулю.

Из формулы (2) следует, что кпд может быть равен нулю если

АТ = АД

Значит, кпд равен нулю, если работа движущих сил равна работе всех сил непроизводственных сопротивлений, которые имеются в механизме. В этом случае движение является возможным, но без совершения какой либо работы. Такое движение механизма называют движением в холостую.

КПД не может быть меньше нуля, т. к. для этого необходимо, чтобы отношение работ АТ / АД было больше единицы:

АТ / АД >1 или АТ > АД

Из этих неравенств следует, что если механизм, удовлетворяющий указанному условию, находится в покое, то действительного движения не произойти не может, Это явление носит название

Самоторможения механизма. Если же механизм находится в движении. То под действием сил непроизводственных сопротивлений он постепенно будет замедлять вой ход, пока не остановится (затормозится). Следовательно, получении при теоретических расчётах отрицательного значения кпд служит признаком самоторможения механизма или невозможности движения в заданном направлении.

Таким образом, кпд механизма может изменяться в пределах:

0 ≤η< 1 (4)

Из формулы (2) следует, что кпд Ψ изменяется в пределах: 0 ≤η< 1

Взаимосвязь машин в машинном агрегате.

Каждая машина представляет собой комплекс соединенных определенным образом механизмов, а некоторые сложные могут быть расчленены на более простые, то имея возможность вычислить К. П.Д. простых механизмов или же имея в своем распоряжении определенные значения К. П.Д. простых механизмов, можно найти полный К. П.Д. машины, составленный из простых элементов в любой их комбинации.

Все возможные случаи передачи движения и силы можно разделить на случаи: последовательного, параллельного и смешанного соединения.

При расчете К. П.Д. соединений будем брать агрегат, состоящий из четырёх механизмов которого: N1=N2=N3=N4, η1=η2=η3=η4=0.9

Движущую силу (АД) принимаем = 1,0

Рассмотрим К.П.Д. последовательного соединения.

Первый механизм приводится в движение движущими силами, которые совершают работу Ад. Так как полезная работа каждого предыдущего механизма, затрачивается на производственные сопротивления, является работой движущих сил для каждого последующего, то К. П.Д. η первого механизма равен:

η=А1/Ад

Второго — η =А2/А1

Третьего – η=А3/ А2

Четвертого – η=А4/ А3

Общий коэффициент полезного действия η1n=Аn/Ад

Значение этого коэффициента полезного действия может быть получена, если перемножить все отдельные коэффициенты полезно действия η1, η2,η3,η4. Имеем

η=η1*η2*η3*η4=(А1/АД)*(А2/А1)*(А3 /А2)*(А4/А3)=Аn/Ад (5)

Таким образом, общий механический коэффициент полезного действия последовательного соединения механизмов равняется произведению механических коэффициентов полезного действия отдельных механизмов, составляющих одну общую систему.

η=0,9*0,9*0,9*0,9=0,6561=Ап. с.

Рассмотрим К.П.Д. параллельного соединения.

При параллельном соединении механизмов может, быть может быть два случая: от одного источника двигательной силы мощность передаётся нескольким потребителям, несколько источников параллельно питают одного потребителя. Но мы рассмотрим первый вариант.

При таком соединении: Ап. с.=А1+А2+А3+А4

Если К. П.Д. у каждого механизма одинаковый то и мощность будет распределяться на каждый механизм одинаково: ∑КI=1 то ⇒ К1=К2=К3=К4=0,25.

Тогда: η=∑Кi*ηi (6)

η =4(0.25*0.90)=0.90

Таким образом, общий К. П.Д. параллельного соединения как сумма произведений каждого отдельного участка цепи агрегата.

Рассмотрим К.П.Д смешанного соединения.

В этом случае есть и последовательное и параллельное соединение механизмов.

В этом случае мощность Ад передаётся на два механизма (1,3), а от них на остальные (2,4)

Т. к. η1*η2=А2 и η3*η4=А4, а К1=К2=0,5

Сумма А2 и А4 равна Ап. с. то из формулы (1) можно найти К. П.Д. системы

η=К1*η1*η2+К2*η3*η4 (7)

η=0,5*0,9*0,9+0,5*0,9*0,9=0,405+0,405=0,81

Таким образом, общий К. П.Д. смешанного соединения равняется как сумма произведений механических коэффициентов соединенных последовательно умноженное на часть движущей силы.

Пути повышения К.П.Д.

Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д. Реальные возможности для повышения КПД здесь все еще остаются большими, действия равно: Действительное же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40%. Максимальный КПД — около 44% — имеют двигатели внутреннего сгорания. Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя не может превышать максимально возможного значения 40-44%.

Вывод: при рассмотрении каждого соединения механизмов в отдельности можно сказать, что наибольший кпд у параллельного соединения он равен η=0,9. Следовательно в агрегатах нужно стараться использовать параллельное соединение или максимально приблежонное к нему.

РАСЧЁТ КПД ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

   Речь в данной статье пойдёт о всем знакомого, но многим не понятного термина коэффициент полезного действия (КПД). Что же это такое? Давайте разберёмся. Коэффициент полезного действия, далее по тексту (КПД) — характеристика эффективности системы какого-либо устройства, в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезной использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой. Обозначается обычно ? (« эта»). ? = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде: n=(A:Q ) х100 %, где А — полезная работа, а Q — затраченная работа. В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии! Просматривая разные сайты, часто удивляюсь, как радиолюбители сообщают, вернее, хвалят свои конструкции, за высокий КПД, не имея понятия, что это такое! Для наглядности на примере рассмотрим упрощенную схему преобразователя, и узнаем, как найти КПД устройства. Упрощенная схема изображена на рис.1


   Допустим за основу взяли повышающий DC/DC преобразователь напряжения (далее ПН), из однополярного, в повышенное однополярное. В разрыв цепи питания включаем амперметр РА1,и параллельно входу питания ПН вольтметр РА2, показания которых нужны для расчёта потребляемой (Р1) мощности устройства и нагрузки вместе от источника питания. К выходу ПН в разрыв питания нагрузки тоже включаем амперметр РАЗ и вольтметр РА4, требующиеся для расчёта потребляемой нагрузкой (Р2) мощности от ПН. Итак, всё готово для расчёта КПД, тогда приступим. Включаем своё устройство, производим замеры показаний приборов и рассчитываем мощности Р1 и Р2. Отсюда Р1=I1 x U1, и P2=I2 x U2. Теперь рассчитываем КПД по формуле: КПД(%)= Р2 : Р1 х100. Вот теперь вы узнали примерно реальный КПД своего устройства. По подобной формуле можно рассчитать ПН и с двух полярным выходом по формуле: КПД(%)= (Р2+Р3) : Р1 х100, а также понижающий преобразователь. Следует отметить, что в значение (Р1) входит также и ток потребления, например: ШИМ-контроллёра, и (или) драйвера управления полевыми транзисторами, и прочими элементами конструкции.


   Для справки: производители автоусилителей зачастую указывают выходную мощность усилителя намного больше, чем в реальности! Но, узнать примерную реальную мощность автоусилителя, можно по простой формуле. Допустим на автоусилителе в цепи питания +12v, стоит предохранитель на 50 А. Высчитываем, Р=12V х 50A, итого получаем мощность потребления 600 Вт. Даже в качественных и дорогих моделях КПД всего устройства вряд ли превышает 95%. Ведь часть КПД рассеивается в виде тепла на мощных транзисторах, обмотках трансформатора, выпрямителях. Так вот вернёмся к расчёту, получаем 600 Вт: 100% х92=570Вт. Следовательно, не какие там 1000 Вт или даже 800 Вт, как пишут производители, этот автоусилитель не выдаст! Надеюсь, эта статья поможет Вам разобраться в такой относительной величине, как КПД! Всем удачи в разработках и повторении конструкций. С Вами был invertor.

   Форум по теории

   Форум по обсуждению материала РАСЧЁТ КПД ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

КПД солнечной батареи – что это?

Всем прекрасно известно, что чем больше коэффициент полезного действия, тем лучше. Это правило распространяется и на КПД солнечных батарей. Благодаря новым технологиям и способам производства КПД фотоэлементов постоянно растет, правда очень медленно, но главное — прогресс не стоит на месте.

Ниже приведен график достижений эффективности разных производителей, с течением времени. Начиная с середины и до самого верха — полупроводники разрабатывались для новых рекордов и космических задач, стоимость соответствующая. Все что ниже уже доступно и реально приобрести в наше время.

Всем известно про КПД, но мало кто понимает откуда берутся эти значения в процентах и как они рассчитываются.  Давайте попробуем разобраться.

Как правило, завод изготовитель указывает эффективность своих собранных модулей и эффективность отдельных солнечных элементов, из которых состоит солнечная батарея.  Эти параметры, как и другие характеристики, указываются при так называемых стандартных условиях — STS, основными из них является инсоляция 1000Вт/м² и температура элементов 25°С при которых и снимаются технические характеристики, в том числе и эффективность.

В настоящее время добросовестные изготовители стали  тестировать каждую произведенную ими солнечную батареи после сборки и делать распечатку индивидуальных параметров, которую вкладывают к каждой батарее. Делается это для подтверждения качества своих изделий.

Ниже приведена распечатка одной из солнечных батарей SY-100 от Suoyang energy:

Каждый модуль имеет свои индивидуальные характеристики. Если взять две одинаковые панели одной модели они все равно будут иметь немного разные параметры.

Солнечные батареи данного производителя имеют положительную толерантность, в итоге мы имеем  104,617 Вт и эффективность 15,74% (отдельный элемент 18,7%). Как он получил это значение?

Формула расчета эффективности солнечных батарей выглядит следующим образом:

КПД = Pсб/Sсб/10, где:

Pсб – мощность СБ;

Sсб – площадь СБ.

Подставим значения в формулу:

КПД = 104,617/(1,2*0,554)/10 = 15,74%

Все сходится, но возникает еще один вопрос: почему тогда КПД отдельных фотоэлементов выше? Ответ прост – все дело в том, что солнечная батарея состоит из множества фотоэлементов и между ними есть небольшое расстояние, которое не используется для выработки энергии, плюс алюминиевая рама тоже «занимает место», соответственно площадь увеличивается, а КПД при этом снижается.

Ниже приведены фотографии и видео некоторых попыток получения большей эффективности фотоэлементов, с помощью создания элементов сложной формы, принудительного охлаждения солнечных элементов и фокусирования света с помощью линз. Возможно новинки хорошо покажут себя, их пустят в массовое производство, и они станут доступными для нас с вами.

Это гибридная солнечная батарея Vitru, в борьбе за эффективность производитель борется с нагревом элементов. Вода в колбе охлаждает элементы, в следствие чего не снижается напряжение и не падает мощность.

Новинка пока не продается и находится в стадии тестирования, но как заявляет V3Solar, весь секрет в конусной форме и вращения конструкции, благодаря этому ячейки не успевают нагреваться и КПД не снижается в течении всего дня.  

Видео наглядно демонстрирует в чем заключается смысл задумки:

В отличие от предыдущих идей, борющимися с повышением температуры, эта конструкция в виде шара от Beta Torics, достигает производительности 35% благодаря концентрированному солнечному свету.

Самодельный концентратор из подручных средств, смысл как и в предыдущей установке в виде шара — усиление света, но тут все гораздо проще:

 

Комментарий автора: Линза заполненная водой имеет размер почти 75 сантиметров в диаметре. Солнечный свет проходя сквозь линзу концентрируется с такой силой, что моментально воспламеняет дерево. Максимальная эффективность достигается в летний полдень, когда солнце находится в зените. Линза выполнена из кристально чистого хлористого винила. Линза концентрирует около 500 Вт солнечной энергии и направляет в точку диаметром 2 см с рассеиванием около 7-15 см.‏

Читайте также:

Расчет мощности солнечных батарей

Разновидность солнечных батарей

 

Коэффициент полезного действия (КПД) насосов

КПД насосов позволяет повысить энергоэффективность производства и сэкономить деньги. В статье рассмотрено из чего складывается КПД насосов, что на него влияет и как его посчитать. Приводится информация по центробежным (в т.ч. с магнитной муфтой), винтовым, импеллерным и мембранным пневматическим насосам.

Коэффициент полезного действия это характеристика эффективности системы (устройства или машины) в отношении преобразования или передачи энергии, которая показывает совершенство его конструкции и экономичность эксплуатации. Так как насосы перекачивают жидкость посредством преобразования одного вида энергии в другой вид энергии, то они идеально подходят под данное правило, а значит, обладают собственным коэффициентом полезного действия.

Формула

Коэффициент полезного действия не имеет системы измерений и обозначается обычно в процентах. Общий КПД жидкостного насоса определяется произведением КПД его привода (электродвигатель, пневмодвигатель, гидродвигатель) и КПД насосной части. Ƞ = ƞпр * ƞнч

КПД привода насоса это не что иное, как отношение мощности, которую мы получаем на выходном валу двигателя к потребляемой двигателем мощности. Нужно сразу уточнить, что данное отношение не может быть больше единицы, так как потребляемая двигателем мощность всегда больше мощности на выходе. Это обуславливается тем, что в процессе преобразования энергии всегда присутствуют тепловые и механические потери. Ƞпр = P2 / P1

Расчет КПД

Потребляемая мощность зависит от вида и характеристик собственного источника. Если насос имеет электрический привод – электродвигатель, то потребляемая мощность электрическая, если пневмодвигатель, значит потребляемая мощность это мощность нагнетаемого воздуха. Электрическая потребляемая мощность это произведение напряжения на силу тока.

Мощность на выходном валу двигателя, это мощность механическая, полученная вследствие преобразования подведенного электрического или пневматического вида энергии. Данную мощность нужно рассматривать как отношение работы к единице времени.

Так как насосная часть состоит из деталей, узлов и механизмов, а во время её работы происходят различные процессы и присутствуют разные физические явления, то её коэффициент полезного действия необходимо рассматривать как произведение трёх составляющих: механический КПД, гидравлический КПД и объёмный КПД. Ƞнч = ƞм * ƞг * ƞо

Механический КПД

Механический КПД во многом зависит от качества изготовления насоса, от его конструктивных особенностей. Механические потери связанные с работой трущихся частей (в подшипниках, в механическом торцевом уплотнении, в сальниковом уплотнении, в проточной части) снижают данный КПД.

Гидравлический КПД

Гидравлический КПД определяется течением жидкости внутри проточной части насоса, а если точнее гидравлическими потерями, которые возникают во время работы насоса. Например, если шероховатость поверхности стенок насоса увеличена, то жидкости станет сложнее преодолеть сопротивление трения, а значит, скорость течения жидкости будет ниже. Многое зависит и от вида течения жидкости. Возникающий в проточной части насоса турбулентный (вихревой) поток жидкости увеличивает гидравлические потери.

Отношение количества жидкости поступившей в насос через всасывающий патрубок, к количеству жидкости вышедшей из него через напорный патрубок является объёмным КПД насосной части. Объёмный КПД ещё называют КПД подачи, так как его можно рассмотреть как отношение производительностей, действительной к теоретической.

Чтобы потребитель имел возможность определить КПД насоса в конкретной рабочей точке, многие производители насосного оборудования прилагают к диаграммам рабочих характеристик насоса диаграммы с графиками характеристик КПД.

График эффективности насоса на примере Argal TMR 10.15

КПД промышленных насосов

В данной статье косвенно рассмотрим коэффициент полезного действия насосов различных видов: центробежных, винтовых, импеллерных, мембаранно-пневматических.

Центробежный насос

КПД самых распространенных центробежных насосов во многом зависит от режима их работы и конструктивных особенностей. Максимальным КПД обладают центробежные насосы с приводом большой мощности и высокими рабочими характеристиками. Их эффективность может достигать 92-95 %. Значение мощности двигателя таких центробежных насосов обычно начинается от 10кВт, а насосная часть имеет высокое качество изготовления.

Насос с магнитной муфтой

Насосы с магнитной муфтой имеют схожий КПД. Для данного типа насоса очень важно, чтобы герметичная задняя крышка насоса, располагающаяся между ведущим и ведомым магнитом, была изготовлено из токонепроводящих материалов. Иначе, будут возникать вихревые токи, которые вызывают потерю мощности и снижают общий КПД насоса.

Винтовой насос

Винтовые насосы имеют высокие механические потери. Они в первую очереди связаны с трениями, которые возникают в подшипниковом узле, а также между ротором и статором, но благодаря высоким рабочим характеристикам (расход, напор) данный тип насосов может иметь КПД колеблющийся от 40 до 80 %.

Импеллерный насос

Импеллерные насосы бережно перекачивают жидкость, создавая равномерный ламинарный поток и высокое давление на выходе, но высокие механические потери обусловленные трением гибких лопастей импеллера о внутреннюю поверхность корпуса не позволяет данному типу насосов быть лидером по эффективности.

Мембранно-пневматический насос

Мембранно-пневматические насосы не имеют двигателя и работают от поданного на него сжатого воздуха. Так как требуется дополнительное превращение электрической энергии в энергию сжатого воздуха, то КПД мембранно-пневматического насоса во многом зависит от КПД воздушного компрессора. Обычно КПД поршневых компрессоров составляет 80-92%, лопастных 90-96%. Кроме этого, в самом насосе, в той или иной мере, присутствуют все виды потерь. Гидравлические потери возникают, когда жидкость через небольшое всасывающее отверстие поступает в рабочую камеру насоса и выходит через отверстие подачи под определенным углом. Здесь поток жидкости сталкивается с внезапным расширением сечения при последующем резком повороте. Механические потери связаны с тем, что основная втулка насоса является парой трения скольжения. Кроме этого имеет место трение жидкости с деталями насоса: клапана, коллектора, мембрана, стенки боковой крышки. Объемные потери определяются отношением количества жидкости поступившего в насос и количеством жидкости вышедшего из него за два такта (всасывание – нагнетание).

Вывод

Подводя итог данной статьи можно сказать, что эффективность перекачивающих насосов во многом зависит от мощности двигателя насоса, а также от качества изготовления деталей и узлов самого насоса. Среди рассмотренных типов насосов наибольшим КПД обладают высокопроизводительные и высоконапорные центробежные насосы. Наименьшая эффективность у мембранно-пневматических насосов.

Расчет КПД фотосинтеза у высших растений Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

РАСЧЕТ КПД ФОТОСИНТЕЗА У ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ В.А. Лукьянов, А.В. Головастикова

Аннотация. Разработан алгоритм расчета КПД фотосинтеза высших растений с учетом полученной урожайности в естественных условиях Центральночерноземной зоны.

Ключевые слова: высшие растения, КПД, фотосинтез, фотосинтетически активная радиация, закон Буге-ра-Ламберта-Бера.

Одной из характерных черт современного этапа исследований фотосинтеза, также как и многих других проблем биологии, является бурное накопление новых экспериментальных данных, где, казалось бы, твердо установленные представления о механизме фотосинтеза, часто изменяются и опровергаются. Однако, круг вопросов, касающихся процессов фотосинтеза, непрерывно увеличивается, появляются новые аспекты и проблемы. При этом особое значение зачастую приобретают те вопросы, которым ранее уделяли недостаточное внимание [1,2].

Высшие растения наиболее интенсивно используются в практической деятельности человека для удовлетворения его самых разнообразных потребностей, однако при учете продукции, в основном, используются такие показатели, как урожайность и экономическая эффективность. При этом никак не учитывается собственно процесс фотосинтеза — главнейший протекающий процесс развития растений, отражающий не только климатические условия, качество получаемой продукции и характеристики, связанные с ними, но и модель роста и развития сельскохозяйственных культур.

Как и в технике, в живой природе мы можем говорить о КПД — о коэффициенте полезного действия фотосинтеза, его эффективности. Из всей падающей на Землю солнечной энергии лишь определённый процент (методика его расчета будет представлена ниже), скажем, примерно от трёх до восьми процентов, поглощается зелёными растениями. Так, из всего спектра излучения и жизнедеятельности растений наиболее важную роль играет видимое излучение с длиной волны 0,38-0,71 мкм, называемое фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Поглощенная энергия не вся идёт на фотосинтез, при этом следует заметить, что разные виды и группы растений обладают разными КПД [3]. Главное отличие фотосинтетически активной радиации от общего освещения заключается в способности первой проводить молекулу хлорофилла в возбужденное состояние, в результате чего она отдает свой электрон, который, мигрируя, тратит энергию на образование восстановленных форм органических соединений.

В сельскохозяйственной литературе редко встречаются работы, учитывающие суть протекающего процесса фотосинтеза. Эффективность фотосинтеза сегодня характеризуют коэффициентом полезного действия. Помимо того, что данный расчет не показывает, из чего складывается поглощенная и запасенная энергия, при расчете получаются значительно завышенные величины.

Чтобы рассчитать КПД растений, большинство биологов используют готовые данные из литературных источников, которые применимы, исключительно, к одной климатической зоне и не применимы для другой. Поэтому, для конкретных полевых условий следует рассчитывать запасенную и поглощенную энергии, с учетом полученных при проведении исследований данных и ориентироваться только на них.

Расчет КПД фотосинтеза должен отражать такие важные величины как интенсивность поверхностной радиации, урожайность, продуктивность, удельная скорость роста растений, калорийность, высота и площадь листовой поверхности растений. Станет возможным с легкостью ориентироваться сельхозпроизводителям на корреляцию урожайности по годам и оценить общий процесс фотосинтеза, где те или иные параметры будут свидетельствовать о снижении или повышении урожайности, качества продукции, а также характеризовать климатические условия.

Для расчета КПД необходимо ввести такие показатели, как продуктивность сельскохозяйственных культур и их удельная скорость роста.

Удельная скорость роста — это величина, показывающая сколько единиц урожайности (основной или побочной) фотосинтезирует каждое растение в единицу времени. Его отклонение в ту или иную сторону (больше или меньше) говорит о направленности прироста массы растений в сутки, т.е. увеличение этой величины будет зависеть не только от самой урожайности, но и от вегетационного периода. Сокращение вегетационного периода также является важным параметром, так как при уменьшении сроков созревания каких-либо сельскохозяйственных культур появляется дополнительное время для подготовки почвы, ее обработки и последующего использования.

Продуктивность — это величина, показывающая количество полученной урожайности в единицу времени вегетационного периода с единицы площади.

Цель данной работы — разработать алгоритм расчета КПД фотосинтеза у высших растений в естественных условиях Центрально-Черноземной зоны.

Постановка задачи. Имеется поле площадью 1 га (10 000 м2), на котором равномерно распределены растения ярового ячменя.

Зная величину продуктивности, калорийности единицы продукции, интенсивность падающей на рабочую поверхность радиации, высоту растений и площадь листовой поверхности растений на 1 га, становится возможным рассчитать величину КПД фотосинтеза.

Согласно литературным данным [3], КПД фотосинтеза есть отношение двух величин: запасенной энергии (Ех) к поглощенной (Еп) и умноженное на 100%:

КПД = Ех / Еп • 100% (2)

Величина запасенной энергии Ех определяется произведением прироста массы растений (Х) и ее калорийностью (Я):

Ех = Я • X, (3)

X = ц • и • 8, (4)

где Я — калорийность, МДж,

ц — удельная скорость роста, т- сут -1 / га, И — урожайность, т/га, 8- площадь листовой поверхности, м2/га. Предположим, что мы получили урожайность с 1 га — 3 т. Период вегетации ярового ячменя в среднем составляет 105 дней.

По литературным данным [4] 1т абсолютно сухого веса ячменя равно 20000 МДж. Эта величина может изменяться, поэтому рекомендуется ее рассчитывать по известной методике (сжигание в калориметрической бомбе).

Основным показателем при расчете КПД фотосинтеза является площадь листовой поверхности растений и урожайность. Удельная скорость роста равна отношению прироста урожайности в сутки, которую можно рассчи-

тывать только при появлении всходов (листьев). При этом, количество дней от посева до появления первых листьев вычитают из общего вегетационного периода. Примем массу растений ячменя 3 т/га, а вегетационный период 105 дней. Удельная скорость роста составит:

ц = 3 / 105 = 0,029 т • сут. -1 (5)

Полученное значение за вегетацию очень сильно зависит от погодных условий, вида растений, физиологического состояния и агротехнических мероприятий.

Далее рассчитываем продуктивность фотосинтеза (с учетом полученной урожайности 3т/га):

P = 0,029 • 3 = 0,087 т / га • сут. (6)

Освещаемой поверхностью является суммарная площадь листьев на 1 га.

Площадь листовой поверхности рассчитывают по формуле:

S = Дср • Шср • 0,7 • п (7)

где S-площадь листовой поверхности, м2 Д ср- средняя длина листьев, м Ш ср- средняя ширина листьев, м п — число измеренных листьев.

Примем общую площадь (с 1м2) листовой поверхности ячменя — 0,7 м2, то на гектаре, соответственно, 7000 м2 [5,6].

Подставляем величины в формулу (4): X= ц • U • S X = 0,087 • 7000 • 3 = 1827 тсут -1/га

Ех = R • X Ех = 20 000 • 1827 = 3654 0000 МДж Для определения количества поглощённой световой энергии используются литературные данные, либо рассчитывается самостоятельно согласно закону Бугера-Ламберта-Бера [7], который представляется как:

I = V ю-в И0= • 10-с = T -ЕСГ) = D,

где I0 — интенсивность пучка монохроматического света, падающего на поверхность, Вт/м ;

I — интенсивность света, прошедшего сквозь листовую поверхность, Вт/м2;

D — оптическая плотность, ед. опт. плотн.; T — пропускание, %.

Разница между входящим и выходящим световым потоком и будет поглощенной частью при данной длине волны:

1п = Ъ — I

Разделив обе части равенства на 10, запишем коэффициент поглощения аР для соответствующей световой волны:

а^ Ы/ Io=1-Т

Тогда,

Iп = аsp • 10

Для разных длин волн светового потока величина аsp зависит от спектральных характеристик листьев (соотношение пигментов хлорофилла, каратиноидов и др.dX

Поглощённую энергию Еп, с учётом площади освещаемой поверхности S получим, перемножая величину интенсивности поверхностной радиации E0 на коэффициент поглощения а:

Eп = E0 • а • S (8)

Подставляя значения Ex и Еп в (1), найдём искомую величину.

Коэффициент поглощения листовой поверхности по литературным данным равен 0,8.

Средняя освещенность для нашей зоны — 300 Вт/м2, а интенсивность поверхностной радиации в области ФАР — 3 Вт/м2 [8]. Сутки переводим в секунды, что составит 86400 с. Подставляем величины в формулу: Еп = Е0 • S • а • t Еп = 3 • 7000 • 0,8 • 86400 = 145152 0000 МДж

Разделим обе части на 10 000.

Теперь можно рассчитать КПД фотосинтеза при возделывании ярового ячменя, подставляя полученную величину в искомую формулу (1):

КПД = Ех / Еп • 100% КПД = 3654 • 100 / 145152 = 2,52%

Энергия фотосинтетической активной радиации (ФАР) является необходимым условием существования и нормальной жизнедеятельности растений. Поэтому, подобная модель для расчета КПД фотосинтеза дает возможность учитывать не только полученную урожайность сельскохозяйственных культур, но и другие важные параметры, от которых напрямую зависит рост и развитие растений. Каждый из них будет непосредственно влиять на величину КПД — главный показатель при возделывании сельскохозяйственных культур.

Список использованных источников

1 Д Орт, Говинджи, Д. Уитмарш и др. Фотосинтез //Д.Орт, Говинджи, Д.Уитмарш. — Пер.с англ. — М.: Мир, 1987. — 728 с.

2 Воскресенская Н.П. Фотосинтез и спектральный состав света. — М.: Изд-во Наука, 1965. — 312 с.

3 Опарин А.И. Физиология сельскохозяйственных растений в 12 т. / редкол.: Опарин А.И. (ред. тома) [и др.]. -М.: Изд-во МГУ, 1967. — 2т. — 493 с.

4 Аникиев В.В., Кутузов Ф.Ф. Новый способ определения площади листовой поверхности у злаков // Физиология растений. — Т. 8. — Вып. 3. — С. 20-25.

5 Синягина И.И. Нормы высева, способы посева и площади питания сельскохозяйственных культур: сб. ст. / под общ. ред. И.И. Синягина [и др.]. — М.: Колос, 1970. — 472 с.

6 Белянин В.Н. Светозависимый рост низших фото-трофов. — Новосибирск: Наука, 1984. — 96 с.

7 Тарасенко С.А., Дорошкевич Е.И. Практикум по физиологии и биохимии: Практическое пособие. — Гродно: Об-лиздат, 1995. — 122 с.

Информация об авторах

Лукьянов Вячеслав Анатольевич, аспирант ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», e-mail: [email protected]/mail.ra.

Головастикова Антонина Валентиновна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».

CALCULATION OF EFFICIENCY OF PHOTOSYNTHESIS AT THE HIGHER PLANTS V.A. Lukyanov, A.V. Golovastikova

Abstract. The algorithm of calculation the efficiency of photosynthesis of the higher plants taking into account the received productivity under natural conditions of the Central Chernozem zone is developed.

Keywords: the higher plants, efficiency, photosynthesis, fotosintetichesk active radiation, Buger-Lambert-B0r’s law.

КПД последовательного и параллельного соединения механизмов

Рассмотрим порядок расчета и формулы коэффициента полезного действия (КПД) при последовательном и параллельном соединении механизмов.

Часто для выполнения необходимой работы в машине применяется несколько разных механизмов, соединенных между собой.

КПД при последовательном соединении механизмов

Последовательное соединение (рисунок 30).

Рисунок 30

В этом случае движение (и мощность) передается последовательно от одного механизма к другому. Полезной работой для предыдущего механизма является приведение в движение следующего. То есть полезная работа на выходе предыдущего механизма является одновременно движущей для последующего. Полезной работой всей системы является работа на выходе из последнего механизма системы:

Таким образом, общий коэффициент полезного действия системы последовательно соединенных механизмов равен произведению коэффициентов полезного действия этих механизмов:

Так как КПД любого механизма меньше единицы, то КПД системы последовательно соединенных механизмов оказывается всегда ниже худшего из механизмов этой системы. Поэтому, если применяется система последовательных механизмов (или отдельных элементов), то не следует включать в эту систему механизмы с низкими КПД.

Если последовательно соединяется «n» одинаковых механизмов:

то

где ηP – КПД любого промежуточного механизма.

КПД при параллельном соединении механизмов

Параллельное соединение ( рисунок 31).

Рисунок 31

Несколько механизмов приводятся в движение одним двигателем. Полезная работа системы складывается из полезных работ на выходе из каждого механизма. На приведение в движение каждого из механизмов двигатель затрачивает часть своей энергии (АДВi ). Тогда коэффициент полезного действия такой системы можно представить следующим образом:

В данном случае величина общего КПД зависит от доли энергии, отдаваемой двигателем механизмам с более высокими  или более низкими КПД. Но во всех случаях общий КПД занимает некоторое промежуточное значение по отношению к частным КПД механизмов, соединенных в систему (КПД системы будет тем выше, чем большая часть энергии двигателя будет отдаваться механизмам с высокими КПД).

Если параллельно соединяется «n» одинаковых механизмов:

При параллельном соединении одинаковых механизмов КПД системы не изменяется и равен КПД одного механизма.

Приведение сил и масс в механизмах. Уравнение движения механизма >
Курсовой проект по ТММ >

расчет, как рассчитать водогрейный котел, как посчитать зависимость КПД от нагрузки, как наладить отопительный котел

Содержание:

Создать уютную и комфортную атмосферу в загородном доме довольно просто – нужно только правильно оборудовать систему отопления. Главным компонентом эффективной и надежной отопительной системы является котел. В статье далее мы поговорим о том, как посчитать КПД котла, какие факторы на него влияют и как повысить эффективность отопительного оборудования в условиях конкретного дома.


Как подобрать котел

Безусловно, чтобы определить, насколько эффективным будет тот или иной водогрейный котел, необходимо определить его КПД (коэффициент полезного действия). Этот показатель представляет собой отношение использованного на обогрев помещения тепла к общему количеству сгенерированной тепловой энергии.


Формула расчета КПД выглядит так:

ɳ=(Q1÷Qri),

где Q1 – тепло, использованное эффективно;

Qri – общее количество выделенного тепла.

Какова зависимость между КПД котла и нагрузкой

На первый взгляд может показаться, что чем больше топлива сжигается, тем лучше работает котел. Однако это не совсем так. Зависимость КПД котла от нагрузки проявляется как раз наоборот. Чем больше топлива сжигается, тем больше выделяется тепловой энергии. При этом возрастает и уровень теплопотерь, поскольку в дымовую трубу уходят сильно разогретые дымовые газы. Следовательно, топливо расходуется неэффективно.


Похожим образом ситуация развивается и в тех случаях, когда отопительный котел работает на пониженной мощности. Если она не дотягивает до рекомендуемых значений более чем на 15 %, топливо не будет сгорать полностью, а количество дымовых газов возрастет. В результате, КПД котла довольно сильно упадет. Вот почему стоит придерживаться рекомендуемых уровней мощности работы котла – они рассчитаны для эксплуатации оборудования максимально эффективно.

Расчет КПД с учетом различных факторов

Приведенная выше формула не совсем подходит для оценки эффективности работы оборудования, так как рассчитать КПД котла точно с учетом только двух показателей очень сложно. На практике в процессе проектирования применяют другую, более полную формулу, поскольку не все вырабатываемое тепло используется для прогрева воды в отопительном контуре. Определенное количество тепла теряется в процессе работы котла.


Более точный расчет КПД котла производится по такой формуле:

ɳ=100-(q2+q3+q4+q5+q6), в которой

q2 – теплопотери с выходящими горючими газами;

q3 – потери тепла в результате неполного сгорания продуктов горения;

q4 – теплопотери из-за недожога топлива и выпадения золы;

q5 – потери, вызванные внешним охлаждением прибора;

q6 – теплопотери вместе с удаляемым из топки шлаком.

Теплопотери при удалении горючих газов

Наиболее существенные потери тепла происходят в результате эвакуации в дымоход горючих газов (q2). Эффективность котла во многом зависит от температуры горения топлива. Оптимальный температурный напор на холодном конце водонагревателя достигается при нагреве до 70-110 ℃.

Когда температура уходящих горючих газов падает на 12-15 ℃, КПД водогрейного котла возрастает на 1 %. Тем не менее, чтобы снизить температуру уходящих продуктов горения, необходимо увеличить размер прогреваемых поверхностей, а, значит, и всей конструкции в целом. Кроме того, при охлаждении угарных газов возрастает риск низкотемпературной коррозии.


Помимо прочего температура угарных газов зависит еще и от качества и типа топлива, а также нагрева поступающего в топку воздуха. Значения температур поступающего воздуха и выходящих продуктов горения зависят от видов топлива.

Для вычисления показателя теплопотерь с уходящими газами используют такую формулу:

Q2= (T1-T3) × (A2 ÷ (21-O2) + B), где

T1 – температура эвакуируемых горючих газов в точке за пароперегревателем;

T3 – температура поступающего в топку воздуха;

21 – концентрация кислорода в воздухе;

O2 – количество кислорода в уходящих продуктах горения в контрольной точке;

A2 и B – коэффициенты из специальной таблицы, которые зависят от типа топлива.

Химический недожог как источник теплопотерь

Показатель q3 используется при расчете КПД газового котла отопления, например, или в тех случаях, когда топливом служит мазут. Для газовых котлов значение q3 составляет 0,1-0,2 %. При незначительном избытке воздуха при горении этот показатель равен 0,15 %, а при существенном переизбытке воздуха его не принимают в расчет вовсе. Однако при сжигании смеси из газов различной температуры значение q3=0,4-0,5 %.


Если же отопительное оборудование работает на твердом топливе, в расчет принимают показатель q4. В частности, для угля антрацита значение q4=4-6 %, полуантрациту характерно 3-4 % теплопотерь, а вот при сгорании каменного угля образуется всего 1,5-2 % потерь тепла. При жидком шлакоудалении сжигаемого малореакционного угля значение q4 можно считать минимальным. А вот при удалении шлака в твердом виде теплопотери возрастут до максимальной границы.

Потери тепла в связи с внешним охлаждением

Такие потери тепла q5 обычно составляют не более 0,5 %, а по мере возрастания мощности отопительного оборудования они еще больше сокращаются.

Данный показатель связан с расчетом паропроизводительности котельной установки:

  • При условии паропроизводительности D в пределах 42-250 кг/с, значение потерь тепла q5=(60÷D)×0,5÷lgD;
  • Если значение паропроизводительности D превышает 250 кг/с, уровень теплопотери считают равным 0,2 %.

Количество теплопотерь от удаления шлака

Значение теплопотерь q6 имеет значение только при жидком шлакоудалении. А вот в тех случаях, когда из топочной камеры удаляют шлаки твердого топлива, теплопотери q6 учитывают при расчете КПД котлов отопления только в случаях, если они составляют более 2,5Q.

Как посчитать КПД твердотопливного котла

Даже при условии идеально проработанной конструкции и качественного топлива, КПД отопительных котлов не может достигать 100 %. Их работа обязательно сопряжена с определенными потерями тепла, вызванными как типом сжигаемого топлива, так и рядом внешних факторов и условий. Чтобы понять, как на практике выглядит расчет КПД твердотопливного котла, приведем пример.


Например, теплопотери от удаления шлаков из топливной камеры составят:

q6=(Ашл×Зл×Ар)÷Qri,

где Ашл – относительное значение шлака, удаляемого из топки к объему загружаемого топлива. При грамотном использовании котла доля отходов горения в виде золы составляет 5-20 %, то данное значение может быть равно 80-95 %.

Зл – термодинамический потенциал золы при температуре в 600 ℃ в обычных условиях равен 133,8 ккал/кг.

Ар – зольность топлива, которая рассчитывается на общую массу топлива. В различных видах горючего показатель зольности колеблется от 5 % до 45 %.

Qri – минимальный объем тепловой энергии, который генерируется в процессе сгорания топлива. В зависимости от разновидности топлива теплоемкость колеблется в рамках 2500-5400 ккал/кг.

В данном случае с учетом указанных значений теплопотери q6 будут составлять 0,1-2,3 %.

Значение q5 будет зависеть от мощности и проектной производительности отопительного котла. Работа современных установок с малой мощностью, которыми очень часто обогревают частные дома, обычно сопряжена с теплопотерями данного вида в пределах 2,5-3,5 %.

Теплопотери, связанные с механическим недожогом твердого топлива q4, во многом зависят от его типа, а также от конструкционных особенностей котла. Они колеблются в пределах 3-11 %. Это стоит учитывать, если вы ищете способ, как наладить котел на более эффективную работу.


Химический недожог горючего обычно зависит от концентрации воздуха в сгораемой смеси. Такие теплопотери q3, как правило, равны 0,5-1 %.

Наибольший процент теплопотерь q2 связан с уходом тепла вместе с горючими газами. На этот показатель влияет качество и вид топлива, степень разогрева горючих газов, а также условия эксплуатации и конструкция отопительного котла. При оптимальном тепловом расчете в 150 ℃ эвакуируемые угарные газы должны быть разогреты до температуры в 280 ℃. В таком случае данное значение теплопотерь будет равно 9-22 %.

Если все перечисленные значения потерь суммировать, получим значение эффективности ɳ=100-(9+0,5+3+2,5+0,1)=84,9 %.

Это значит, что современный котел может работать лишь на 85-90 % мощности. Все остальное уходит на обеспечение процесса горения.

Обратите внимание, что добиться таких высоких значений не так просто. Для этого нужно грамотно подойти к подбору топлива и обеспечить для оборудования оптимальные условия. Обычно производители указывают, с какой нагрузкой должен работать котел. При этом желательно, чтобы основную часть времени он был настроен на экономный уровень нагрузок.


Для работы котла с максимальным КПД, его нужно использовать с учетом таких правил:

  • обязательна периодическая чистка котла;
  • важно контролировать интенсивность горения и полноту сгорания топлива;
  • нужно рассчитать тягу с учетом давления подаваемого воздуха;
  • необходим расчет доли золы.

На качестве сгорания твердого топлива положительным образом отражается расчет оптимальной тяги с учетом давления воздуха, подаваемого в котел, и скорости эвакуации угарных газов. Тем не менее, при возрастании давления воздуха вместе с продуктами сгорания в дымоход удаляется больше тепла. А вот слишком малое давление и ограничение доступа воздуха в топливную камеру приводит к снижению интенсивности горения и более сильному золообразованию.

Если у вас дома установлен отопительный котел, обратите внимание на наши рекомендации по увеличению его КПД. Вы сможете не только сэкономить на топливе, но и добьетесь комфортного микроклимата в доме.


Расчет эффективности оператора и эффективности линии

Формула эффективности используется для измерения эффективности серийного производства и производительности труда рабочих.

Эффективность — это результат работы операции, разделенный на затраты работы той же операции и выраженный в процентах. Общая формула для расчета эффективности:


(Объем работы / затраты на работу) X 100
Если рассматривать ввод и вывод работы в «минутах», формула эффективности будет такой — отношение общего количества произведенных стандартных минут к общему количеству минут, затраченных на работу.

Я работаю в секторе производства одежды. На фабрике по производству одежды мы ежедневно рассчитываем эффективность линии, чтобы проверить и измерить ее производительность. Мы используем следующую формулу для расчета эффективности.


Формула эффективности

КПД% = (Общее количество произведенных минут X 100) / (Общее количество отработанных часов X 60)
В приведенной выше формуле 60 умножается для преобразования часов в минуты, а 100 умножается для выражения в процентах.

Во второй формуле вместо подсчета минут мы рассматриваем произведенные предметы одежды как объем производства и производственные цели для данных часов как входные. Производственный план рассчитывается на основе SAM одежды. Приведенная ниже формула используется для расчета производственной цели.

Производственная цель в час (при эффективности 100) = (60 / операция SAM)

Также читайте: Как рассчитать почасовой производственный план?

В секторе производства одежды данные об эффективности производства рассчитываются во многих формах.Например, индивидуальная эффективность сотрудников в течение дня, индивидуальная эффективность в час, эффективность линии и эффективность производства.

Во всех случаях формула расчета КПД остается неизменной. Общее количество произведенных минут и общее количество отработанных минут необходимо рассчитывать в зависимости от того, где используется формула.

Рассчитать индивидуальную эффективность оператора

Найдем эффективность работы оператора швейной машины.
Машинист работает 8 часов, и по данному заданию он изготовил 400 предметов одежды.Стандартное время работы составляло 30 секунд. Обратите внимание, что для подсчета произведенных минут вам необходимо знать стандартную минуту работы (операции). Он произвел минуты (400 X 30) / 60 = 200 минут. Он проработал 480 минут.

Итак, его эффективность (200/480) * 100 = 41,67%


Рассчитать КПД линии

Метод расчета эффективности линии объяснен в более ранней публикации.

Источники: www.accountingtools.com, www.softschools.com

Расчеты производительности и эффективности — разница

Автор shmula, Последнее обновление

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 вы не хотите, 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:

иен
Пример производительности
Кол. Акций $ / Шт.
Автомобиль X 4000 8 000 долл. США
Автомобиль Y 6000 $ 9 500
Рабочие часы 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 долларов США / Автомобиль

Итак, исходя из набора данных выше, кажется, что производительность по часам, и автомобиль X, и автомобиль Y одинаковы; но, если говорить о продуктивности в долларах, производство автомобиля X обходится дешевле, учитывая количество рабочих часов и почасовую ставку.

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

.

Рабочие часы, необходимые для штамповки, трансмиссии и сборки:

Отчет гавани
(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. Иными словами, у GM примерно на 55 000 сотрудников больше, чем нужно.

Эффективность работников

КПД измеряется по следующему уравнению:

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

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

Используя уравнение и данные выше, получаем:

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

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 эффективен должен 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.


>

Как рассчитать производительность на рабочем месте

1.Частичная факторная производительность

Эта формула состоит из отношения общего выпуска к единичному вводу. Менеджеры чаще всего используют эту формулу, потому что данные доступны и легко доступны. Кроме того, уравнения производительности с частными факторами легче связать с конкретными процессами, поскольку они имеют дело только с одним входом.

Чтобы рассчитать частичную факторную производительность, предположим, что компания производит продукции на сумму 15 000 долларов, а еженедельная стоимость всех ресурсов (рабочая сила, материалы и другие затраты) составляет 8 000 долларов.Вы разделите 15000 на 8000, рассчитав частную факторную производительность 1,8.

2. Многофакторная производительность

В то время как формула частичной факторной производительности использует один единственный ввод, формула многофакторной производительности представляет собой отношение общих выпусков к подмножеству затрат. Например, уравнение может измерять соотношение выпуска к труду, материалам и капиталу. Этот метод является более всеобъемлющим показателем, чем частичная факторная производительность, но его также сложнее рассчитать.

Мы попросили Дэна Кето, эксперта по производительности из Easy Metrics, привести пример, иллюстрирующий одно возможное многофакторное уравнение производительности.

Один из наших клиентов управляет кросс-докингом для одного из крупнейших розничных продавцов страны. Кросс-докинг — это когда вы берете импортированные морские перевозки в контейнерах, разгружаете их, а затем перегружаете в исходящие грузовые автомобили. По сути, это похоже на разборку кубика Рубика и его повторную сборку. Отраслевая парадигма состоит в том, чтобы взглянуть на производственную метрику рабочих, обрабатывающих груз, в единицах ящиков в час (CPH).Для более длительного периода времени это разумный показатель. Однако ежедневное управление операциями на одного сотрудника неэффективно.

Каждый грузовой контейнер может иметь от 40 до 20 000 ящиков в зависимости от типа продукта на контейнере и иметь до 100 различных артикулов. Структура грузовых перевозок существенно влияет на время, необходимое для выполнения работы. В зависимости от состава контейнеров CPH может варьироваться от 20 ящиков за час работы до более 400.

Используя CPH, клиент не смог добиться согласованности ни в своей производительности, ни в требованиях к прогнозу рабочей силы, потому что он не использовал другие факторы, присутствующие в данных, для более точного расчета нормы труда.Включив в расчеты артикулы, разделение, вес ящика и куб, мы смогли разработать многофакторный трудовой стандарт, который мог точно и последовательно прогнозировать объем труда, необходимый для каждого грузового контейнера.

При использовании модели линейной регрессии стандартная формула этого метода —

.
ЧАСОВ = AX + BY + CZ + D

В случае приведенного выше примера ЧАСЫ = A * (# случаев) + B * (разделение) + C * (артикулы) + D * (куб) + E * (вес) + F. Коэффициенты AF являются вычисленными весовые коэффициенты умножаются на входные, чтобы получить конечный результат.Эти коэффициенты могут быть рассчитаны либо с использованием исследований времени в движении (промышленная инженерная модель), либо, если у вас достаточно большой набор данных, с помощью инструментов линейной регрессии. Современные технологии и большие данные позволяют даже небольшим предприятиям рассчитывать экономически эффективные стандарты многофакторной производительности.

Конечным результатом использования приведенного выше примера было то, что клиент мог видеть до каждого сотрудника, каков уровень производительности, а затем проактивно управлять и обучать соответствующим образом.Затраты на оплату труда сократились более чем на 30%.

3. Общая факторная производительность

Эта формула объединяет эффекты всех ресурсов, используемых в производстве товаров и услуг (труда, капитала, материалов и т. Д.), И делит их на выпуск. Этот метод может отражать одновременные изменения в выходных и входных данных, однако они не показывают взаимодействия между каждым выходом и входом по отдельности (что означает, что они слишком широки, чтобы улучшать конкретные области).

Опять же, это уравнение сложно вычислить.Наш эксперт по производительности из Easy Metrics, системы управления персоналом, приводит пример, иллюстрирующий один из возможных расчетов.

Измерение совокупной факторной производительности — это одновременно искусство и наука. Главное, что нужно иметь в виду при построении этой метрики производительности, — сосредоточиться на вводимых ресурсах, которые имеют разумную корреляцию между затратами и эффективностью и результатами. Инженеры часто хотят измерить все возможные входные факторы для процесса. Используя анализ больших данных, мы часто обнаруживали, что корреляция многих из этих входных факторов ниже естественной дисперсии (шума), возникающей в процессе, поэтому сбор такой информации часто не стоит затрат на это.

Один из наших клиентов — крупный кухонный комбайн, производящий фасованные овощные продукты. У них около 200 сотрудников в смену, 16 производственных линий с приводом от оборудования и около 1000 различных наименований продукции. Их стандартная метрика заключалась в том, чтобы смотреть в фунтах на произведенный труд в час для измерения их эффективности, однако это может вводить в заблуждение, потому что в зависимости от продукта существует большая разница между каждым продуктом.

Мы работали с ними, чтобы увеличить количество факторов, измеряемых, чтобы получить четкое представление об общей производительности, а также определить области, на которых следует сосредоточиться, которые могут повысить производительность.Этими факторами были:

  • Время безотказной работы машины: Измеряется в процентах от часов смены
  • Время отсутствия: Разница между временем рабочего времени и временем на производственной линии
  • Нормы труда по сравнению с фунтами в час: Разработаны многомерные производственные стандарты, основанные на типе упаковки и типе / ассортименте товаров. Результат оценивается в процентах от стандарта, где 100% означает работу с ожидаемым уровнем производительности.
  • Выход / потери продукта: Качественный фактор, измеряющий выходную массу по сравнению с входной массой
  • Фактор качества входящего продукта: Различия в качестве товаров создают различия в производительности
  • Коэффициент производственного цикла: Учитывает время на перевод линий на новые виды продукции.Небольшие тиражи пропорционально требуют большего времени на переналадку на фунт продукции.

Конечным результатом стала комплексная панель отчетов с одним макрорезультатом общего коэффициента производительности, оцененным в процентах, где 100% — это ежедневная цель, а затем разбиты все указанные выше субфакторы, чтобы можно было выявить недостатки. Каждый подфактор оценивается пропорционально его важности. Стандартам труда и времени безотказной работы оборудования были присвоены значения 30%, остальные факторы имели меньший вес, поскольку эти два фактора были основными факторами производительности.

Общий коэффициент производительности = 0,30 × Время безотказной работы машины + 0,10 × Время простоя + 0,30 × Норма труда + 0,10 × Выход продукта + 0,10 × Фактор качества на входе + 0,10 × Коэффициент производственного цикла

Теперь у клиента есть четкое представление о своих операциях и доступной информации для устранения недостатков по мере их возникновения.

Как рассчитать эффективность производственной линии?

Чтобы узнать производительность швейной фабрики и провести сравнительное исследование производительности швейной линии, мы измеряем эффективность производственной линии.Таким образом, как и эффективность отдельных операторов, измерение эффективности производственной линии важно для завода. Ежедневная эффективность линии показывает производительность линии.

Расчет эффективности производственной линии — необходимая информация

Чтобы рассчитать эффективность линии в течение дня, вам потребуются следующие данные (информация) от диспетчера линии или линейного регистратора.

1. Количество операторов — сколько операторов работало на линии в день

2.Рабочее время (Обычные и сверхурочные часы) — сколько часов работал каждый из операторов или сколько часов линия работает в день

3. Производство штук — Сколько штук произведено или общий объем производства на конец дня

4. SAM одежды — какова точная стандартная минута стиля (одежды)

После того, как у вас есть вышеуказанные данные, вы должны рассчитать следующее, используя вышеуказанную информацию —
a.Общее количество минут, произведенных линией: Чтобы получить общее количество минут, умножьте количество произведенных изделий на предмет одежды SAM
b. Общее количество минут, посещенных всеми операторами в линии: Умножьте количество операторов на количество рабочих часов в день и преобразуйте общее количество часов в общее количество минут (умножив на 60).

Теперь рассчитайте КПД линии по следующей формуле:


Эффективность линии (в процентах) = (Общее количество минут, произведенных линией * 100) / (Общее количество минут, обслуженных всеми операторами)

Пример — расчет КПД производственной линии

Давайте посчитаем эффективность одной производственной линии.
48 операций отработали на линии 8 часов. Они изготовили 160 предметов одежды, а время действия ЗУР предмета составляет 44,25 минуты.

Здесь
Общее количество произведенных минут = (160 x 44,25) = 7080 минут
Общее количество посещенных минут = (48 операторов x 8 часов x 60) = 23040 минут
Эффективность% = (7080 x100) / 23040% = 30,729%

Для Дополнительный пример см. в следующей таблице. Формула расчета данных приведена в строке заголовка таблицы.

линейный выход
(производство)
(C)
минуты
присутствовали
(E = A * B * 60)
Всего за минуту
произведено
(F = C * D)
Line
КПД (%)
(F / E * 100)

Что такое эффективность производства?

Эффективность производства, также известная как производственная эффективность, определяет условия, в которых товары могут производиться с наименьшими возможными затратами на единицу продукции.Для достижения эффективности производства необходимо использовать ресурсы и минимизировать отходы, что, в свою очередь, приводит к увеличению доходов. По сути, под производственной эффективностью понимается максимальная производительность, которую вы можете достичь, используя те же активы, которые у вас уже есть.

Анализ эффективности производства обычно происходит, когда система больше не может производить больше товаров, не жертвуя производством другого родственного продукта. Вместо того, чтобы просто измерять уровни производительности, эффективность производства также учитывает количество ресурсов, необходимых для производства.Это позволяет компаниям достичь хорошего баланса между минимизацией затрат и максимизацией ресурсов при сохранении хорошего качества продукции.

Производственные предприятия осознают важность рентабельности. Однако это может стать проблематичным, когда приоритет предприятия становится слишком сфокусированным на чистом сокращении затрат. Эффективность производства в большинстве случаев является более полезным ориентиром для руководителей предприятий, позволяющим оптимизировать затраты без ущерба для качества продукции.

Как рассчитать эффективность производства

Эффективность производства рассчитывается путем сравнения фактической производительности со стандартной производительностью. В случае измерения производственной эффективности работника, например, коэффициент завершения работника сравнивается с базовым стандартом.

В этом расчете стандартная скорость вывода определяется как объем работы, который может быть выполнен за единицу времени. Это значение может быть измерено с использованием исторических данных или в процессе исследования времени.

В виде уравнения эффективность производства может быть выражена как:

Эффективность производства = (фактическая производительность / стандартная производительность) x 100%

Возьмем этот пример работы по покраске стен офиса с общей площадью покраски 100 квадратных метров. Если стандартная скорость завершения 100 квадратных метров составляет 30 часов, а нанятому вами рабочему потребовалось 34 часа для выполнения работы, эффективность производства можно рассчитать как:

Фактическая производительность = 100 квадратных метров / 34 часа = 2.94 м.кв / час

Стандартная производительность = 100 квадратных метров / 30 часов = 3,33 квадратных метров / час

Эффективность производства = (2,94 / 3,33) x 100% = 88,29%

Примечание. Для упрощения расчетов стандартная производительность обычно выражается в виде объема работы за единицу времени (например, окрашенных квадратных метров в час).

Пример повышения эффективности производства

Может быть очень сложно повысить эффективность производства, если ваша компания с самого начала не осведомлена о своих отходах.Обычно это происходит с малыми предприятиями, которые увеличивают масштабы своей деятельности, продолжая использовать традиционные производственные процессы. Простым решением для просмотра возможностей улучшения является использование программного обеспечения CMMS.

Возьмем, к примеру, Rug Pros, компанию по чистке ковров, которая раньше управляла своим рабочим процессом с помощью листов Excel. Конечно, работа выполнялась, но не с тем уровнем информации, который может предоставить современная КСУП. Позже компания выявила неэффективность старых процессов, осознав, что время и усилия были сэкономлены за счет перехода на CMMS, удобную для мобильных устройств.

Как повысить эффективность производства

Для обеспечения эффективного производства предприятие сначала должно иметь надежный набор исходных данных. Предприятие может легче определить возможности для улучшения, если его руководители знают текущий уровень эффективности. Выполнив первый шаг, компании могут более эффективно оценивать влияние улучшений процессов. Вот некоторые ключевые способы повышения эффективности производства:

Улучшение рабочих процессов

Рабочие процессы — это процедурные шаги, которые обычно выполняются как установленный стандарт.Хотя в некоторых случаях это может быть правдой, обратите внимание, что развитие навыков и технологических возможностей команды может предоставить возможности для обновления существующего рабочего процесса. Изучите свой текущий рабочий процесс и найдите возможные шаги, которые можно упростить.

Обучить сотрудников

Обучение и развитие сотрудника — это непрерывный процесс. По мере того, как технологические достижения становятся более доступными, компании должны найти ценность в обучении сотрудников. Знания и мудрость — ценные инструменты для избавления от неэффективности.

Включите процессы профилактического обслуживания

Нежелательные сюрпризы могут вернуть команду в сторону производительности и эффективности. Применяя процедуры профилактического обслуживания, команда может более эффективно планировать ресурсы заранее.

Будьте организованы

Организованность значительно сокращает ненужные движения. Это позволяет более эффективно распределять время на действительно важные дела.

Часто задаваемые вопросы об эффективности производства

Как достигается оптимальная эффективность производства?

One достигает оптимальной эффективности за счет максимального исключения всех отходов производственного процесса.В свою очередь, можно производить оптимальные продукты с наименьшими затратами ресурсов.

Что такое неэффективное производство?

Неэффективное производство — это состояние производства товаров, при котором используется больше ресурсов, чем требуется.

Как компании измеряют эффективность?

Компании могут измерять эффективность, сравнивая фактическую производительность, например, у рабочего, со стандартной или передовой производительностью.

В чем разница между эффективностью производства и эффективностью распределения?

Эффективность производства и распределения сравнивают, насколько точно потребности соответствуют выходам.В основном они различаются конкретными аспектами производства, которые они описывают. Эффективность производства связана с тем, использует ли компания правильные производственные процессы для производства товаров с оптимальными затратами. С другой стороны, эффективность распределения указывает на то, имеет ли компания необходимое количество товаров для удовлетворения спроса.

Заключение

Эффективность производства — это мера, описывающая условия производства товаров с наименьшими возможными затратами. При этом учитывается не только количество произведенных единиц, но и то, как минимизировать отходы в процессе.Хотя наличие неэффективной производственной линии не всегда очевидно, такие инструменты, как CMMS, помогают нарисовать более точную картину.

Расчет и анализ эффективности и годовой производительности систем преобразования энергии в газ

В этом документе описывается общий и систематический метод расчета эффективности и годовой производительности систем преобразования энергии в газ (PtG). Этот подход дает основу для аналитического сравнения различных систем PtG, использующих разные технологии при разных граничных условиях.Чтобы иметь сопоставимую основу для расчетов эффективности, выполняется структурная разбивка системы PtG. До сих пор не существовало универсального подхода к расчету эффективности. Это привело к большому количеству расчетов эффективности, используемых в технико-экономических обоснованиях и расчетах бизнес-модели. Для этого система PtG разделена на две подсистемы: электролиз и метанирование. Каждая из двух подсистем состоит из нескольких граничных уровней подсистем. Глядя из основного блока, т.е.е. электролизная труба и / или реактор метанирования, дополнительные блоки, которые требуются для работы полной системы PtG, рассматриваются с их соответствующими граничными условиями подсистемы.

В документе представлены формулы, по которым можно рассчитать КПД каждого уровня и как можно интегрировать отклонения КПД, вызванные расширенными расчетами потоков энергии к потребителям энергии и от них, а также тепловыми потерями. Таким образом, можно провести анализ чувствительности подсистем и определить комплексные целевые функции для оптимизации.

На втором этапе годовая производительность системы рассчитывается как отношение полезного выхода и потребляемой энергии за один год. Вход — это интеграл годовой потребности в электрической и тепловой энергии системы PtG, в зависимости от различных рабочих состояний установки. Выходная мощность — это более высокая теплотворная способность добываемого газа и, если применимо, тепловые потоки, которые используются извне.

Годовая производительность оценивает не только эффективность работы в установившемся режиме при полной нагрузке, но и другие состояния системы, такие как холодный резерв или интервалы обслуживания.Показано, что для полной оценки работы системы и дальнейшего развития концепции системы годовая производительность имеет гораздо большее значение, чем установившаяся эффективность системы, на которую обычно ссылаются.

На последнем этапе определяются профили нагрузки и рассчитывается годовая производительность для конкретной конфигурации системы. На этом примере сравниваются разные стратегии работы.

Эффективность технологического цикла (PCE) | Графическая продукция

Эффективность цикла процесса, иногда называемая «коэффициентом добавленной стоимости», является мерой времени, затрачиваемого на добавленную стоимость в процессе.Чем выше число, тем эффективнее становится процесс.

Материал часто 95% времени проводит в ожидании. Это происходит из-за временной задержки, вводимой менее чем 20 процентами рабочих станций, известных как «временные ловушки». С помощью картографии потока создания ценности мы можем выявить временные ловушки и устранить их. Доля добавленного времени измеряется КПД цикла. Бережливый процесс — это процесс, при котором добавленная стоимость составляет более 25 процентов от общего времени выполнения заказа.

Расчет эффективности цикла процесса

Расчет эффективности технологического цикла начинается с определения тех областей, которые не влияют на ценность продукта.Обычно это можно сделать с помощью карты потока создания ценности, которая определяет действия в процессе, которые используют ресурсы, время или пространство. Эти действия относятся к одной из трех категорий:

  1. Действия с добавленной стоимостью — Они повышают ценность продукта, то есть добавляют то, за что покупатель готов платить. Всегда смотрите на ценность с точки зрения конечного потребителя. Если клиент не желает платить за деятельность, то это не деятельность, добавляющая ценность.
  2. Необходимо , но не добавляет ценности — это действия, которые необходимы для производства продукта, но не добавляют ценности, за которую покупатель готов платить. Например, однажды я обедал в кафетерии технологической компании. Обед предоставляется бесплатно, и в этот день гостям были предложены хвосты омара и запеченный лосось. Заказчик может не захотеть платить вашим сотрудникам за то, чтобы они ели хвосты лобстера на обед каждую среду, но вы считаете это необходимым для найма и удержания талантливых сотрудников.Хотя вы можете считать эти действия необходимыми, поскольку они не добавляют ценности, они классифицируются как отходы.
  3. Действия, не создающие добавленной стоимости — Эти виды деятельности не добавляют ценности конечному продукту. Эти действия бесполезны.

Есть два важных вопроса: Кто мои клиенты? И что представляют собой отходы с точки зрения потребителя?

Кто мои клиенты?

Определить, кто является покупателем, не всегда просто.Например, кто клиенты Google? Когда вы используете Google для поиска, вы являетесь клиентом? Нет, вы продукт, который продает Google. Бизнес Google — это продажа рекламы. Рекламодатели покупают клики по своей рекламе. Google использует свою поисковую службу для привлечения людей, которые нажимают на рекламу. Это делает вас продуктом, который продает Google, а их клиенты — это те, кто покупает рекламу.

Что такое отходы?

Отходы определяются как любые из следующих:

  • Время ожидания — время простоя, когда ничего продуктивного не выполняется.
  • Перепроизводство — производство больше, чем необходимо в любой конкретный момент.
  • Транспортировка — перемещение материалов без добавления стоимости.
  • Over-Processing — выполнение дополнительной работы. Например, изготовление с более высокими допусками, чем требует заказчик.
  • Запасы — больше сырья, незавершенного производства или готовой продукции на складе, чем требуется.
  • Движение — движение людей, не добавляющее ценности.
  • Дефекты — несоответствие спецификациям, поэтому для удовлетворения требований клиентов требуется ремонт или переделка.

Расчет эффективности цикла процесса — Назначение времени

Следующим шагом является определение количества времени, затрачиваемого на каждое действие на карте потока создания ценности. Это должно равняться времени цикла, то есть времени, необходимому для получения и обработки заказа, вплоть до доставки продукта покупателю. Обычный способ рассчитать время цикла — взять общее количество оплачиваемых человеко-часов в месяц и разделить его на количество готовой продукции, произведенной в этом месяце.Это дает время, необходимое для производства одного предмета. Затем это время делится между действиями на карте потока создания ценности.

Эффективность технологического цикла — Расчет

Для расчета эффективности технологического цикла используется простая формула:

  • Эффективность цикла процесса = время добавленной стоимости / время цикла

Если процесс включает только те действия, которые добавляют ценность, за которую клиент готов платить, то эффективность цикла процесса составляет 100%.Нам нравится думать, что наши процессы эффективны почти на 100%. Что покупатель готов платить за все, что мы делаем при создании продукта, который он покупает. В действительности эффективность технологического цикла обычно находится в диапазоне от 5% до 10%. После использования бережливых методов для улучшения процесса эффективность может повыситься до 20-25%.

Это означает, что всегда есть возможности для улучшения.

Один из важных аспектов расчета эффективности цикла процесса — установить стандарт того, как он будет рассчитываться.Чтобы знать, улучшается ли эффективность вашего технологического цикла, вы должны быть уверены, что каждый раз она рассчитывается одинаково.

Эффективность цикла процесса повышается за счет сокращения времени цикла за счет исключения действий, не добавляющих добавленную стоимость, и минимизации необходимых, но не добавляющих стоимость действий. Одним из инструментов сокращения времени цикла является производство с быстрым откликом (QRM). QRM делает акцент на сокращении времени от получения заказа до доставки продукта, устраняя все ненужные шаги и действия.

Эффективность технологического цикла и 5S

Видеть действия, включенные в процесс, и количество времени, которое на них требуется, намного проще, если рабочее место хорошо организовано. Вот почему 5S — один из основополагающих принципов бережливого производства. Вы можете узнать больше о 5S и о том, как он может помочь вашей организации повысить производительность, из Руководства по системе 5S от Graphic Products.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *