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열역학적 사이클의 숨겨진 에너지: 연료가 연소된 후 얼마나 많은 폐열이 남아 있는지 아십니까?
오늘날 에너지 수요가 증가하는 상황에서 연료 효율성은 중요한 연구 분야가 되었습니다. 에너지 변환 효율, 즉 입력 에너지에 대한 기계의 유용한 출력 에너지의 비율이 에너지 활용의 핵심 문제가 되었습니다. 다양한 출력의 특성에 따라 이 비율은 화학, 전기 에너지, 기계적 작업, 빛(방사선) 또는 열과 같은 형태를 포괄할 수 있습니다. 그러나 연료가 연소되는 과정에서 많은 양의 열에너지가 필연적으로 낭비되는데, 이러한 과정에서 숨겨진 에너지가 얼마나 활용되지 않는지 생각해 볼 필요가 있다.
에너지 변환 효율에 대한 이해는 출력의 유용성에 달려 있습니다. 연료 연소로 생성된 열 에너지는 원하는 작업에 사용되지 않으면 거부된 폐열이 될 가능성이 높습니다.
에너지 변환 및 효율성
에너지 변환 효율(θ)은 다양한 에너지원의 유용성과 밀접한 관련이 있습니다. 일반적으로 이 비율의 범위는 0과 1 사이이며, 1에 가까울수록 더 효율적인 변환을 나타냅니다. 그 예로 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 전구가 있지만, 모든 전기 에너지를 효율적으로 빛으로 변환하지 못하고 일부 에너지가 열로 손실됩니다.
에너지 효율성과 효과성 사이에는 차이가 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 효율성은 업무 실현이나 목표 달성에 더 중점을 두는 반면, 효율성은 물리적 전환 비율만을 설명합니다.
화학전환효율
화학 변화 중에 Gibbs 자유 에너지 변화를 사용하여 필요한 최소 에너지 또는 얻을 수 있는 최대 에너지를 평가할 수 있습니다. 예를 들어, 이상적인 연료전지는 25°C의 작동 조건에서 0.06587kWh에 해당하는 전기 에너지를 생산할 수 있으며, 이 과정에서는 반응을 유지하기 위해 0.01353kWh에 해당하는 열 에너지를 제거해야 합니다.
열역학적 사이클을 이해할 때, 설정된 실험 조건과 입력 에너지 요구 사항 하에서 실제 에너지 효율은 이론적인 최대값에 완전히 도달하지 못하는 경우가 많다는 점에 유의해야 합니다.
연료의 발열량 및 효율
유럽과 같은 곳에서는 일반적으로 연료의 가용 에너지가 하한 발열량(LHV)을 사용하여 계산됩니다. 이 값은 연료가 연소된 후 생성된 증기가 응축되지 않는다고 가정하므로 잠열은 고려되지 않습니다. 하지만 미국 등 지역에서는 잠열이 포함된 고발열량(HHV)을 사용해 최대 효율이 100%를 넘지 못하도록 하고 있다. 이러한 계산의 복잡성과 결과의 차이는 연료 에너지 효율의 실제 과제를 보여줍니다.
조명 시스템의 효율성 측정
광학 시스템에서 에너지 변환 효율(종종 '벽 효율'이라고도 함)은 총 입력 전기 에너지에 대한 출력 복사 에너지(와트)의 비율입니다. 또한, 발광 효율은 다양한 파장에 대한 인간의 눈의 민감도를 추가로 고려하며, 벽 플러그 효율은 직접적인 에너지 변환만을 목표로 하는 반면 발광 효율은 파장의 시각적 인식을 반영하기 때문에 두 가지가 매우 다른 것처럼 보입니다. 인간의 눈.
파란색과 녹색 광파에 대한 강한 인식으로 인해 많은 조명 시스템의 발광 효율이 벽 플러그 효율보다 더 높은 경우가 많아 조명 장비의 실제 효율성을 재고하게 됩니다.
에너지 전환에 영향을 미치는 다양한 요소
장비 설계 및 재료 선택을 포함하되 이에 국한되지 않는 많은 요소가 에너지 변환 효율성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 모든 변환 과정에서 에너지는 빛의 빛, 냉장고의 냉각, 자동차의 동력 변환 등 열이나 다른 형태의 손실로 손실되는 경우가 많습니다.
결론
연료 연소와 그에 따른 에너지 낭비는 에너지 과학에서 매우 중요한 주제입니다. 미래의 기술 발전에서는 이러한 숨겨진 에너지를 보다 효과적으로 활용하고 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 찾아야 합니다. 연료 가격이 변동하고 환경 문제가 대두되고 있는 상황에서 우리는 미래의 에너지 문제에 어떻게 대처할 것입니까?
