热效率

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在热力学中,热效率(ηth{\\displaystyle\\eta_{\\rm{th}}})是对使用热能的设备(例如内燃机、汽轮机、蒸汽机、锅炉、熔炉、冰箱、空调等。 对于热机,热效率是净功输出与热输入的比率;在热泵的情况下,热效率(称为性能系数)是净热输出(用于加热)或去除的净热(用于冷却)与能量输入(外部功)之比。热机的效率是小数的,因为输出总是小于输入,而热泵的COP大于1。这些值进一步受到...
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热效率

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热力学中,热效率 ( η t h {\displaystyle \eta _{\rm {th}}} ) 是对使用热能的设备(例如内燃机、汽轮机、 蒸汽机锅炉、熔炉、冰箱空调等。

对于热机,热效率是净功输出与热输入的比率; 在热泵的情况下,热效率(称为性能系数)是净热输出(用于加热)或去除的净热(用于冷却)与能量输入(外部功)之比。 热机的效率是小数的,因为输出总是小于输入,而热泵的 COP 大于 1。这些值进一步受到卡诺定理的限制。

概览

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通常,能量转换效率是设备的有用输出与输入之间的能量比率。 对于热效率,设备的输入 Q i n {\displaystyle Q_{\rm {in}}} 是热量,或消耗的燃料的热含量。 所需的输出是机械功 W o u t {\displaystyle W_{\rm {out}}} 或热量 Q o u t {\displaystyle Q_{\rm {out}}} ,或可能两者兼而有之。 因为输入的热量通常有实际的财务成本,所以热效率的一个令人难忘的通用定义是

η t h ≡ 收益成本。 {\displaystyle \eta _{\rm {th}}\equiv {\frac {\text{benefit}}{\text{cost}}}.}

根据热力学xxx定律,能量输出不能超过输入,根据热力学第二定律,在非理想过程中不能相等,所以 0 ≤ η t h <; 1 {\displaystyle 0\leq \eta _{\rm {th}}<1}

当以百分比表示时,热效率必须在 0% 和 xxx 之间。 效率必须低于 xxx,因为摩擦和热损失等低效率会将能量转化为其他形式。 例如,典型的汽油汽车发动机的运行效率约为 25%,而大型燃煤发电厂的峰值约为 46%,一级方程式赛车规则的进步促使车队开发高效动力装置,其峰值约为 45– 50% 的热效率。 世界上xxx的柴油发动机达到 51.7% 的峰值。 在联合循环电厂中,热效率接近 60%。 这样的真实世界值可以用作设备的品质因数。

对于燃烧燃料的发动机,有两种类型的热效率:指示热效率和制动热效率。 这种效率仅在比较类似类型或类似设备时才合适。

热效率

对于其他系统,效率计算的细节有所不同,但无量纲输入仍然相同。 效率=输出能量/输入能量

热机

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热机将热能或热量 Qin 转化为机械能或功 Wout。 它们不能完美地完成这项任务,因此一些输入的热能没有转化为功,而是作为废热耗散掉了 Qout < 0 进入环境:

Qi n = | 将 | + | Q o u t | {\displaystyle Q_{in}=|W_{\rm {out}}|+|Q_{\rm {out}}|}

热机的热效率是转化为功的热能的百分比。

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  1. 热效率
  2. 概览
  3. 热机

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