Language
Country/Area
No result found
Скрытая энергия в термодинамических циклах: знаете ли вы, сколько отработанного тепла остается после сгорания топлива?
В современном контексте растущего спроса на энергию топливная эффективность стала важной областью исследований. Эффективность преобразования энергии, то есть соотношение полезной выходной энергии машины к входной энергии, стала основным вопросом использования энергии. В зависимости от характера различных результатов это соотношение может охватывать такие формы, как химическая, электрическая энергия, механическая работа, свет (излучение) или тепло. Однако в процессе сгорания топлива неизбежно теряется большое количество тепловой энергии, что заставляет задуматься о том, сколько скрытой энергии не используется в этих процессах?
Понимание эффективности преобразования энергии зависит от полезности результата. Тепловая энергия, вырабатываемая при сжигании топлива, скорее всего, станет отходящим теплом, если она не будет использована для желаемой работы.
Преобразование энергии и его эффективность
Эффективность преобразования энергии (η) тесно связана с полезностью различных источников энергии. Вообще говоря, это соотношение находится в диапазоне от 0 до 1, причем значение ближе к 1 указывает на более эффективное преобразование. Примером этого является лампочка, которая преобразует электрическую энергию в световую, но не полностью преобразует электрическую энергию в свет эффективно, и некоторая часть энергии теряется в виде тепла.
Стоит отметить, что существует разница между энергоэффективностью и эффективностью. Эффективность описывает только физический коэффициент преобразования, тогда как эффективность больше ориентирована на реализацию задач или достижение целей.
Эффективность химического преобразования
Во время химического изменения изменение свободной энергии Гиббса можно использовать для оценки минимальной требуемой энергии или максимальной энергии, которую можно получить. Например, идеальный топливный элемент может производить эквивалент 0,06587 кВтч электрической энергии при рабочих условиях 25°C, а для поддержания реакции процесс требует удаления эквивалента 0,01353 кВтч тепловой энергии.
При понимании термодинамических циклов следует отметить, что при заданных экспериментальных условиях и требованиях к входной энергии фактическая энергоэффективность часто не может полностью достичь теоретического максимального значения.
Теплотворность и эффективность топлива
В таких местах, как Европа, доступная энергия топлива обычно рассчитывается с использованием нижней теплоты сгорания (LHV). Это значение предполагает, что пар, образующийся после сгорания топлива, не конденсируется, поэтому его скрытая теплота не учитывается. Однако в США и других регионах используется высокая теплотворная способность (HHV), которая включает скрытое тепло, не позволяя максимальной эффективности превышать 100%. Сложность этих расчетов и различия в их результатах иллюстрируют реальную проблему энергоэффективности топлива.
Измерение эффективности систем освещения
В оптических системах эффективность преобразования энергии, часто называемая «эффективностью стены», представляет собой отношение выходной лучистой энергии (Вт) к общей входной электрической энергии. Кроме того, светоотдача дополнительно учитывает чувствительность человеческого глаза к разным длинам волн, и они кажутся очень разными, поскольку эффективность сетевой розетки нацелена только на прямое преобразование энергии, в то время как светоотдача отражает зрительное восприятие человеческого тела. глаз.
Из-за сильного восприятия синих и зеленых световых волн светоотдача многих систем освещения часто превышает эффективность их розеток, что заставляет нас переосмыслить фактическую эффективность осветительного оборудования.
Множество факторов, влияющих на преобразование энергии
Известно, что на эффективность преобразования энергии влияет множество факторов, включая, помимо прочего, конструкцию оборудования и выбор материалов. Во время каждого процесса преобразования энергия часто теряется в виде тепла или других форм потерь, будь то при свечении света, охлаждении холодильника или преобразовании энергии в автомобиле.
Заключение
Сгорание топлива и последующая трата энергии — чрезвычайно важная тема в энергетике. В будущем технологическом развитии нам необходимо более эффективно использовать эту скрытую энергию и найти способы повысить эффективность преобразования энергии. Поскольку цены на топливо колеблются и возникают экологические проблемы, как мы будем решать будущие энергетические проблемы?
