Що таке коефіцієнт корисної дії
Жодна дія, що виконується, не проходить без втрат - вони є завжди. Отриманий результат завжди менший за ті зусилля, які доводиться витрачати для його досягнення. Про те, наскільки великі втрати під час виконання роботи, і свідчить коефіцієнт корисної дії (ККД).
Що ж ховається за цією абревіатурою? По суті, це коефіцієнт ефективності механізму чи показник раціонального використання енергії. Величина ККД не має якихось одиниць виміру, вона виражається у відсотках. Визначається цей коефіцієнт як відношення корисної роботи пристрою до витраченої з його функціонування. Для обчислення ККД формула розрахунку виглядатиме таким чином:
ККД =100* (корисна виконана робота/витрачена робота)
У різних пристроях розрахунку такого співвідношення використовуються різні значення. Для електричних двигунів ККД буде виглядати як відношення корисної роботи до електричної енергії, отриманої з мережі. Для теплових машин коефіцієнт корисної дії визначатиметься як відношення корисної роботи до витраченої кількості теплоти.
Для визначення ККД необхідно, щоб усі різні види енергії та робота виражалися в одних одиницях. Тоді можливо буде порівнювати будь-які об'єкти, наприклад атомні станції, генератори електроенергії та біологічні об'єкти з точки зору ефективності.
Як уже зазначалося, через неминучі втрати при роботі механізмів коефіцієнт корисної дії завжди менше 1. Так, ККД теплових станцій досягає 90%, у двигунів внутрішнього згоряння ККД менше 30%, ККД електричного трансформатора становить 98%. Поняття ККД може застосовуватися як до механізму загалом, і його окремим вузлам. Призагальної оцінки ефективності механізму загалом (його ККД) береться добуток ККД окремих складових частин цього устрою.
Проблема ефективного використання палива виникла не сьогодні. При безперервному зростанні вартості енергоресурсів питання підвищення ККД механізмів перетворюється з суто теоретичного на практичне питання. Якщо ККД звичайного автомобіля не перевищує 30%, то 70% своїх грошей, які витрачаються на заправку паливом авто, ми просто викидаємо.
Розгляд ефективності роботи ДВЗ (двигуна внутрішнього згоряння) показує, що втрати відбуваються на всіх етапах його роботи. Так, тільки 75% палива, що надходить, згоряє в циліндрах мотора, а 25% викидається в атмосферу. З усього згорілого палива тільки 30-35% тепла, що виділилося, витрачається на виконання корисної роботи, решта тепло або втрачається з вихлопними газами, або залишається в системі охолодження автомобіля. З отриманої потужності на корисну роботу використовується близько 80%, решта потужності витрачається на подолання сил тертя та використовується допоміжними механізмами автомобіля.
Навіть на такому простому прикладі аналіз ефективності роботи механізму дає змогу визначити напрямки, в яких повинні проводитись роботи для скорочення втрат. Так, один із пріоритетних напрямків – забезпечення повного згоряння палива. Досягається це додатковим розпорошенням палива та підвищенням тиску, тому такі популярні стають двигуни з безпосереднім упорскуванням і турбонаддувом. Тепло, що відводиться з двигуна, використовується для підігріву палива з метою кращої випаровування, а механічні втрати зменшуються за рахунок використання сучасних сортів синтетичного масла.
Тут нами розглянуто таке поняття, як коефіцієнт корисної дії, описано, що він єпредставляє і що впливає. Розглянуто на прикладі ДВС ефективність його роботи та визначено напрями та шляхи підвищення можливостей цього пристрою, а, отже, і ККД.