Кпд определение и формула: Формула КПД (коэффициента полезного действия) в физике

определение, формула и применение в физике – AG Media

Основное значение формулы Карно для КПД идеальной машины заключается в том, что она определяет максимально возможный КПД любого теплового двигателя.

Карно доказал, основываясь на втором законе термодинамики, следующую теорему: любой реальный тепловой двигатель, работающий с температурным нагревателем T1 и температурным охладителем T2, не может иметь коэффициент полезного действия, превышающий КПД идеального теплового двигателя.

Карно фактически установил второй закон термодинамики до Клаузиуса и Кельвина, когда первый закон термодинамики не был сформулирован строго.

Во-первых, рассмотрим тепловой двигатель, работающий в обратном цикле с реальным газом. Цикл может быть любым, важно только, чтобы температуры нагревателя и холодильника были T1 и T2.

Предположим, что КПД другого теплового двигателя (не работающего по циклу Карно) η ‘> η. Машины работают с общим обогревателем и общим холодильником.

Чиллер всегда может быть сконструирован так, что он принимает количество тепла Q 2 = ||

Затем, согласно формуле (5.12.7), на нем будут выполнены работы

Так как по условию η “> η, то A”>> A. следовательно, тепловой двигатель может работать на холодильной машине, и все равно будет иметь место избыток работы. Эта избыточная работа осуществляется за счет тепла, взятого из одного источника. В конце концов, холодильник не передает тепло, когда два автомобиля находятся в эксплуатации. Но это противоречит второму закону термодинамики.

Если предположить, что η> η “, то мы можем заставить другую машину работать в обратном цикле, а машину Карно-в прямом цикле. Мы снова приходим к противоречию со вторым законом термодинамики. Таким образом, две машины, работающие в обратном цикле, имеют одинаковый КПД : η “= η.

Другое дело, если вторая машина работает по необратимому циклу. Если мы допустим η ” > η, то мы снова приходим в противоречие со вторым законом термодинамики. Однако предположение м /” Поэтому КПД любого теплового двигателя составляет η ” ≤ η

Эффективность реальных тепловых двигателей

Но температура холодильника вряд ли может быть намного ниже температуры окружающей среды. Вы можете увеличить температуру нагревателя. Однако, любой материал (твердое тело) имеет ограниченное сопротивление жары, или сопротивление жары. При нагревании он постепенно теряет свои упругие свойства, а при достаточно высокой температуре расплавляется.

В настоящее время основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет снижения трения их частей, потерь топлива из-за неполного сгорания и др.

Фактическое значение КПД из-за различных видов потерь энергии составляет примерно 40%. Максимальный КПД составляет около 44% – у двигателей внутреннего сгорания.

КПД любого теплового двигателя не может превышать максимально возможного значения

где T1-абсолютная температура нагревателя, а T2-абсолютная температура холодильника.

Повышение КПД тепловых двигателей и приближение его к максимально возможному является важнейшей технической задачей.

Человек и механизм

Что объединяет стиральную машину и консервный завод? Желание человека освободиться от необходимости все делать самостоятельно. До изобретения паровой машины люди имели в своем распоряжении только свои мускулы. Они все делали сами: пахали, сеяли, варили, охотились на рыбу, ткали лен. Чтобы обеспечить себе долгую зимнюю жизнь, каждый член крестьянской семьи работал днем с двух лет до самой своей смерти. Самые маленькие дети присматривали за животными и были под рукой (приносили, дескать, звали, брали) у взрослых.

Девочку впервые посадили за прялку в возрасте пяти лет! Даже самые старые люди стригли ложки, а самые старые и слабые бабушки сидели за ткацкими станками и прялками, если позволяло зрение. У них не было времени подумать о том, что такое звезды и почему они светят. Люди устали: каждый день мне приходилось идти на работу, независимо от моего самочувствия, боли и морального состояния. Естественно, мужчина хотел найти помощников, которые хотя бы немного облегчили бы его напряженные плечи.

Смешно и странно

Самой передовой технологией в те дни были лошадь и мельничное колесо. Но они делали всего в два-три раза больше работы, чем человек. Но тут первые изобретатели стали придумывать устройства, которые выглядели очень странно. В истории вечной любви Леонардо да Винчи прикрепил к своим ногам небольшие лодки, чтобы ходить по воде.

Век XIX: Железо и уголь

Но в середине XIX века все изменилось. Ученые осознали силу давления расширяющегося пара. Наиболее важными товарами того времени были железо для производства котлов и уголь для подогрева воды в них. Ученым того времени необходимо было понять, что такое эффективность в физике пара и газа, и как ее увеличить.

Формула для коэффициента в общем случае выглядит следующим образом:

Работа и тепло

Коэффициент полезного действия (сокращенно КПД) – это безразмерная величина. Он определяется в процентах и рассчитывается как отношение энергии, затраченной на полезную работу. Последний термин часто используется матерями нерадивых подростков, когда их заставляют что-то делать дома. Но на самом деле это и есть реальный результат усилий. То есть, если КПД машины составляет 20%, то она превращает в действие только одну пятую часть полученной энергии.

Если коэффициент рассчитывается в процентах, то формула выглядит следующим образом:

η-КПД, а – полезная работа, Q – затраченная энергия.

Потеря и реальность

Конечно, все эти аргументы озадачивают. Почему бы не изобрести автомобиль, который может использовать больше энергии топлива? Увы, реальный мир совсем не такой. В школе дети решают задачи, в которых нет трения, все системы замкнуты, а излучение строго Монохроматическое. Реальные инженеры на производственных предприятиях вынуждены учитывать наличие всех этих факторов. Рассмотрим, например, что такое и из чего состоит этот коэффициент.

Формула в данном случае выглядит так:

η = (Q 1-Q 2) / Q 1

В этом случае Q 1 – это количество тепла, которое двигатель получил от нагрева, а Q 2-это количество тепла, которое он отдал окружающей среде (в общем случае это называется холодильником).

Топливо нагревается и расширяется, сила толкает поршень, который приводит в движение вращательный элемент. Но топливо содержится в каком-то сосуде. При нагревании он передает тепло стенкам сосуда. Это приводит к потере энергии. Чтобы опустить поршень, газ должен быть охлажден. Для этого часть его высвобождается в окружающую среду. И было бы хорошо, если бы все тепло газ отдавал на полезную работу. Но, увы, он остывает очень медленно, поэтому горячий пар выходит наружу. Часть энергии тратится на нагревание воздуха. Поршень движется в поломанном металлическом цилиндре. Его края плотно прилегают к стенам; при движении в игру вступают силы трения. Поршень нагревает полый цилиндр, что также приводит к потере энергии. Поступательное движение стержня вверх и вниз передается крутящему моменту через ряд шарниров, которые трутся друг о друга и нагреваются, то есть часть первичной энергии также тратится на это.

Конечно, в заводских машинах все поверхности отполированы до атомарного уровня, все металлы прочны и имеют самую низкую теплопроводность, а смазочное масло поршня имеет лучшие свойства.

Кастрюля и котелок

Теперь мы предлагаем разобраться, что такое КПД котла, и из чего он состоит. Любая хозяйка дома знает: если оставить воду кипеть в кастрюле под закрытой крышкой, то либо вода капнет на плиту, либо крышка будет “ танцевать ”. Любой современный котел спроектирован примерно так же:

• тепло нагревает закрытый сосуд, полный воды;
• вода становится перегретым паром;
• в процессе расширения газо-водяная смесь вращает турбины или перемещает поршни.

Как и в двигателе, потери энергии вызываются нагревом котла, труб и трением всех соединений, поэтому ни один механизм не может иметь КПД, равный 100%.

Формула для машин, работающих по циклу Карно, выглядит как общая формула для теплового двигателя, но вместо количества тепла – температура.

η = (T 1 -T 2) / T 1

Космическая станция

А если вы поставите механизм в космос? Свободная энергия Солнца доступна 24 часа в сутки, охлаждение любого газа возможно буквально до 0 о Кельвине практически мгновенно. Может быть, в космосе эффективность производства была бы выше? Ответ неоднозначен: и да, и нет. Все эти факторы действительно могли бы существенно улучшить передачу энергии на полезную работу. Но доставка на нужной высоте даже тысячи тонн до сих пор стоит невероятно дорого. Даже если такой завод проработает пятьсот лет, он не окупит затрат на подъем оборудования, именно поэтому авторы научной фантастики так активно эксплуатируют идею космического лифта – это значительно упростило бы задачу и сделало бы перевод заводов в космос коммерчески целесообразным.

Эффективность, по определению, представляет собой отношение полученной энергии к потребляемой. Если двигатель сжигает бензин и только треть вырабатываемого тепла преобразуется в энергию движения автомобиля, то КПД равен одной трети или (округляя до ближайших) 33%. Если электрическая лампочка дает световой энергии в пятьдесят раз меньше, чем потребляемая электрическая, то ее КПД составляет 1/50 или 2%. Однако сразу же возникает вопрос: А что, если лампочка продается как инфракрасный обогреватель? После того, как продажа ламп накаливания была запрещена, устройства, которые были точно такими же по конструкции, стали продаваться как “инфракрасные обогреватели”, так как более 95% электроэнергии преобразуется в тепло.

Полезное тепло

Обычно тепло, выделяемое в процессе эксплуатации чего-либо, записывается в убыток. Но это далеко не наверняка. Электростанция, например, преобразует в электричество около трети тепла, выделяемого при сжигании газа или угля, однако другая часть энергии может пойти на нагрев воды. Если горячее водоснабжение и теплые батареи также зафиксированы в полезных результатах работы ТЭЦ, то КПД увеличится на 10-15%.

Похожим примером является автомобильная “печка”: она передает часть тепла, вырабатываемого при работе двигателя, в салон автомобиля. Эта теплота может быть полезной и необходимой, а также может рассматриваться как потери: по этой причине она обычно не фигурирует в расчетах КПД автомобильного двигателя.

Отдельно стоят такие устройства, как тепловые насосы. Их эффективность, если рассматривать ее с точки зрения соотношения потребляемой тепловой и электрической энергии, составляет более 100%, но это не опровергает основ термодинамики. Тепловой насос передает тепло от менее нагретого тела к более горячему и расходует на него энергию, так как без расходования энергии такое перераспределение тепла запрещено той же термодинамикой. Если тепловой насос принимает киловатты от выхода, и производит 5 киловатт жары, то 4 киловатта будут приняты от воздуха, воды или почвы вне дома. Окружающая среда в том месте, из которого устройство вытягивает тепло, остывает, и дом прогревается. Но тогда это тепло вместе с энергией, затраченной насосом, все равно рассеется в пространстве.

Внешний контур теплового насоса: по этим пластиковым трубам прокачивается жидкость, забирая тепло из водяного столба в отапливаемое здание. Марк Джонсон / Викимедиа

Много или эффективно?

Некоторые устройства обладают очень высоким КПД, но в то же время – неадекватной мощностью.

Электродвигатели тем эффективнее, чем их больше, однако поставить электровоз в детскую игрушку физически невозможно и экономически бессмысленно. Поэтому КПД двигателей в Локомотиве превышает 95%, а в Малой машине на радиоуправлении – от силы 80%. Кроме того, в случае электродвигателя его эффективность также зависит от нагрузки: недогруженный или перегруженный двигатель работает с меньшим КПД. Правильный выбор оборудования может означать даже больше, чем просто выбор устройства с максимальной заявленной эффективностью.

Самый мощный производственный Локомотив, шведский IORE. Второе место занимает советский электровоз ВЛ-85. Кабельщик / Викимедиа

Если электродвигатели выпускаются для самых разных целей, от вибраторов в телефонах до электровозов, то ионный двигатель занимает гораздо меньшую нишу. Ионные двигатели эффективны, экономичны и долговечны (они работают без выключения в течение многих лет), но они включаются только в вакууме и дают очень мало тяги. Они идеально подходят для отправки научных аппаратов, которые могут летать к цели в течение нескольких лет в глубоком космосе и для которых экономия топлива важнее, чем затраты времени.

Электродвигатели, кстати, потребляют почти половину всей электроэнергии, вырабатываемой человечеством, поэтому даже разница в одну сотую процента в глобальном масштабе может означать необходимость строительства еще одного ядерного реактора или другой электростанции тепловой электростанции.

Эффективно или дешево?

Энергоэффективность далеко не всегда совпадает с экономической. Хорошим примером могут служить светодиодные лампы, которые до недавнего времени уступали лампам накаливания и люминесцентным “энергосберегателям”.”Сложность изготовления белых светодиодов, высокая стоимость сырья и, с другой стороны, простота лампы накаливания заставили нас выбрать менее эффективные, но дешевые источники света.

Кстати, за изобретение синего светодиода, без которого было бы невозможно сделать яркую белую лампу, японские исследователи получили Нобелевскую премию 2014 года. Это уже не первая премия, присужденная за его вклад в развитие освещения: в 1912 году Нильс Дален, изобретатель, который улучшил ацетиленовые факелы для маяков, был награжден.

Синие светодиоды необходимы для получения белого света в сочетании с красным и зеленым. Эти два цвета научились попадать в довольно яркие светодиоды гораздо раньше; синий долгое время оставался слишком тусклым и дорогим для массового применения

Другим примером эффективных, но очень дорогих устройств являются солнечные элементы на основе арсенида галлия (Gaas semiconductor). Их КПД достигает почти 30%, что в полтора-два раза выше, чем у аккумуляторов, используемых на Земле на основе гораздо более распространенного кремния. Высокая эффективность оправдывает себя только в космосе, где доставка одного килограмма груза может стоить почти как килограмм золота. Тогда экономия на весе батареи будет оправдана.

Эффективность линий электропередач может быть повышена путем замены меди на серебро, которое лучше проводящее, но серебряные кабели слишком дороги и поэтому используются только в изолированных случаях. Но идея строительства сверхпроводящих линий электропередач из дорогостоящей и редкоземельной керамики, требующих охлаждения жидким азотом, в последние годы неоднократно выдвигалась на практике. В частности, такой кабель уже проложен и подключен в немецком городе Эссен. Он рассчитан на 40 мегаватт электрической мощности при напряжении десять киловольт. Помимо того, что тепловые потери сводятся к нулю (впрочем, криогенные установки должны питаться взамен), такой кабель гораздо компактнее обычного и за счет этого можно сэкономить на покупке дорогостоящей земли в центре города или отказаться от прокладки дополнительных тоннелей.

Не в соответствии с общими правилами

Многие люди помнят из школьного курса, что КПД не может превышать 100% и что он тем выше, чем больше разница температур между холодильником и обогревателем. Однако это справедливо только для так называемых тепловых двигателей: парового двигателя, двигателя внутреннего сгорания, реактивных и ракетных двигателей, газовых и паровых турбин.

Электродвигатели и все электрические устройства не подчиняются этому правилу, так как они не являются тепловыми двигателями. Для них справедливо только то, что эффективность не может превышать ста процентов, а конкретные ограничения в каждом конкретном случае определяются по-разному.

В случае солнечной батареи потери определяются как квантовыми эффектами при поглощении фотонов, так и потерями на отражение света от поверхности батареи и на поглощение в фокусирующих зеркалах. Расчеты показали, что солнечная батарея в принципе не может выйти за пределы 90%, но на практике значения порядка 60-70% достижимы, причем даже при очень сложной структуре фотоэлементов.

Отличная эффективность топливных элементов. Эти вещества получают определенные вещества, которые вступают в химическую реакцию друг с другом и дают электрический ток. Этот процесс, опять же, не является циклом работы теплового двигателя, поэтому КПД довольно высок, порядка 60%, в то время как дизельный или бензиновый двигатель обычно не выходит за пределы 50%.

Это были топливные элементы, которые были на космическом корабле Apollo, летящем на Луну, и они могут работать, например, на водороде и кислороде. Их единственный недостаток заключается в том, что водород должен быть достаточно чистым и к тому же его нужно где-то хранить и каким-то образом передавать с завода потребителям. Технологии, позволяющие заменить обычный метан водородом, еще не были доведены до массового применения. Только экспериментальные машины и определенное количество подводных лодок работают на водороде и топливных элементах.

Плазменные двигатели серии SPD. Они производятся конструкторским бюро “Факел” и используются для удержания спутников на заданной орбите. Тяга создается за счет потока ионов, возникающих после ионизации инертного газа электрическим разрядом. КПД этих двигателей достигает 60 процентов

Ионные и плазменные двигатели уже существуют, но также работают только в вакууме. Кроме того, их тяга слишком мала и на порядки меньше веса самого аппарата – они не взлетели бы с Земли даже в отсутствие атмосферы. Но во время межпланетных полетов, длящихся многие месяцы и даже годы, слабая тяга компенсируется экономичностью и надежностью.

Работа равнодействующей силы, тяжести, трения, упругости. Мощность, коэффициент полезного действия. Примеры, формулы

Тестирование онлайн

Работа

Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле

Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.

Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.

Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.

Угол между вектором силы и перемещением

1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.

На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.

Работа силы тяжести

Работа реакции опоры

Работа силы трения

Работа силы натяжения веревки

Работа равнодействующей силы

Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере
2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок

Работа силы упругости

Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.

Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу

Мощность

Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле

Коэффициент полезного действия

КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время

Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.

КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.

Главное запомнить

1) Формулы и единицы измерения;
2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения

Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.

Есть условия, при которых нельзя использовать формулу
Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:

Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.

Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей

Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей

Подробности

Просмотров: 978

«Физика — 10 класс»

Что такое термодинамическая система и какими параметрами характеризуется её состояние.
Сформулируйте первый и второй законы термодинамики.

Именно создание теории тепловых двигателей и привело к формулированию второго закона термодинамики.

Запасы внутренней энергии в земной коре и океанах можно считать практически неограниченными. Но для решения практических задач располагать запасами энергии ещё недостаточно. Необходимо так же уметь за счёт энергии приводить в движение станки на фабриках и заводах, средства транспорта, тракторы и другие машины, вращать роторы генераторов электрического тока и т. д. Человечеству нужны двигатели — устройства, способные совершать работу. Большая часть двигателей на Земле — это тепловые двигатели.

Тепловые двигатели — это устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую работу.

Принцип действия тепловых двигателей.

Для того чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Во всех тепловых двигателях эта разность давлений достигается за счёт повышения температуры рабочего тела (газа) на сотни или тысячи градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Такое повышение температуры происходит при сгорании топлива.

Одна из основных частей двигателя — сосуд, наполненный газом, с подвижным поршнем. Рабочим телом у всех тепловых двигателей является газ, который совершает работу при расширении. Обозначим начальную температуру рабочего тела (газа) через T₁. Эту температуру в паровых турбинах или машинах приобретает пар в паровом котле. В двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах повышение температуры происходит при сгорании топлива внутри самого двигателя. Температуру Т₁ называют температурой нагревателя.

Роль холодильника.

По мере совершения работы газ теряет энергию и неизбежно охлаждается до некоторой температуры Т₂, которая обычно несколько выше температуры окружающей среды. Её называют температурой холодильника. Холодильником является атмосфера или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара — конденсаторы. В последнем случае температура холодильника может быть немного ниже температуры окружающего воздуха.

Таким образом, в двигателе рабочее тело при расширении не может отдать всю свою внутреннюю энергию на совершение работы. Часть тепла неизбежно передаётся холодильнику (атмосфере) вместе с отработанным паром или выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.

Эта часть внутренней энергии топлива теряется. Тепловой двигатель совершает работу за счёт внутренней энергии рабочего тела. Причём в этом процессе происходит передача теплоты от более горячих тел (нагревателя) к более холодным (холодильнику). Принципиальная схема теплового двигателя изображена на рисунке 13.13.

Рабочее тело двигателя получает от нагревателя при сгорании топлива количество теплоты Q₁, совершает работу А’ и передаёт холодильнику количество теплоты Q₂ < Q₁.

Для того чтобы двигатель работал непрерывно, необходимо рабочее тело вернуть в начальное состояние, при котором температура рабочего тела равна Т₁. Отсюда следует, что работа двигателя происходит по периодически повторяющимся замкнутым процессам, или, как говорят, по циклу.

Цикл — это ряд процессов, в результате которых система возвращается в начальное состояние.

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя.

Невозможность полного превращения внутренней энергии газа в работу тепловых двигателей обусловлена необратимостью процессов в природе. Если бы тепло могло самопроизвольно возвращаться от холодильника к нагревателю, то внутренняя энергия могла бы быть полностью превращена в полезную работу с помощью любого теплового двигателя. Второй закон термодинамики может быть сформулирован следующим образом:

Второй закон термодинамики:
невозможно создать вечный двигатель второго рода, который полностью превращал бы теплоту в механическую работу.

Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем, равна:

А’ = Q₁ — |Q₂|,         (13.15)

где Q₁ — количество теплоты, полученной от нагревателя, a Q2 — количество теплоты, отданной холодильнику.

Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы А’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя:

Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передаётся холодильнику, то η < 1.

Максимальное значение КПД тепловых двигателей.

Законы термодинамики позволяют вычислить максимально возможный КПД теплового двигателя, работающего с нагревателем, имеющим температуру Т₁, и холодильником с температурой Т₂, а также определить пути его повышения.

Впервые максимально возможный КПД теплового двигателя вычислил французский инженер и учёный Сади Карно (1796—1832) в труде «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1824).

Карно придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Идеальная тепловая машина Карно работает по циклу, состоящему из двух изотерм и двух адиабат, причем эти процессы считаются обратимыми (рис. 13.14). Сначала сосуд с газом приводят в контакт с нагревателем, газ изотермически расширяется, совершая положительную работу, при температуре Т₁, при этом он получает количество теплоты Q₁.

Затем сосуд теплоизолируют, газ продолжает расширяться уже адиабатно, при этом его температура понижается до температуры холодильника Т₂. После этого газ приводят в контакт с холодильником, при изотермическом сжатии он отдаёт холодильнику количество теплоты Q₂, сжимаясь до объёма V₄ < V₁. Затем сосуд снова теплоизолируют, газ сжимается адиабатно до объёма V₁ и возвращается в первоначальное состояние. Для КПД этой машины было получено следующее выражение:

Как следует из формулы (13.17), КПД машины Карно прямо пропорционален разности абсолютных температур нагревателя и холодильника.

Главное значение этой формулы состоит в том, что в ней указан путь увеличения КПД, для этого надо повышать температуру нагревателя или понижать температуру холодильника.

Любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Т₁, и холодильником с температурой Т₂, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины: Процессы, из которых состоит цикл реальной тепловой машины, не являются обратимыми.

Формула (13.17) даёт теоретический предел для максимального значения КПД тепловых двигателей. Она показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем больше разность температур нагревателя и холодильника.

Лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1. Кроме этого доказано, что КПД, рассчитанный по формуле (13.17), не зависит от рабочего вещества.

Но температура холодильника, роль которого обычно играет атмосфера, практически не может быть ниже температуры окружающего воздуха. Повышать температуру нагревателя можно. Однако любой материал (твёрдое тело) обладает ограниченной теплостойкостью, или жаропрочностью. При нагревании он постепенно утрачивает свои упругие свойства, а при достаточно высокой температуре плавится.

Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счёт уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д.

Для паровой турбины начальные и конечные температуры пара примерно таковы: Т₁ — 800 К и Т₂ — 300 К. При этих температурах максимальное значение коэффициента полезного действия равно 62 % (отметим, что обычно КПД измеряют в процентах). Действительное же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40 %. Максимальный КПД — около 44% — имеют двигатели Дизеля.

Охрана окружающей среды.

Трудно представить современный мир без тепловых двигателей. Именно они обеспечивают нам комфортную жизнь. Тепловые двигатели приводят в движение транспорт. Около 80 % электроэнергии, несмотря на наличие атомных станций, вырабатывается с помощью тепловых двигателей.

Однако при работе тепловых двигателей происходит неизбежное загрязнение окружающей среды. В этом заключается противоречие: с одной стороны, человечеству с каждым годом необходимо всё больше энергии, основная часть которой получается за счёт сгорания топлива, с другой стороны, процессы сгорания неизбежно сопровождаются загрязнением окружающей среды.

При сгорании топлива происходит уменьшение содержания кислорода в атмосфере. Кроме этого, сами продукты сгорания образуют химические соединения, вредные для живых организмов. Загрязнение происходит не только на земле, но и в воздухе, так как любой полёт самолёта сопровождается выбросами вредных примесей в атмосферу.

Одним из следствий работы двигателей является образование углекислого газа, который поглощает инфракрасное излучение поверхности Земли, что приводит к повышению температуры атмосферы. Это так называемый парниковый эффект. Измерения показывают, что температура атмосферы за год повышается на 0,05 °С. Такое непрерывное повышение температуры может вызвать таяние льдов, что, в свою очередь, приведёт к изменению уровня воды в океанах, т. е. к затоплению материков.

Отметим ещё один отрицательный момент при использовании тепловых двигателей. Так, иногда для охлаждения двигателей используется вода из рек и озёр. Нагретая вода затем возвращается обратно. Рост температуры в водоёмах нарушает природное равновесие, это явление называют тепловым загрязнением.

Для охраны окружающей среды широко используются различные очистительные фильтры, препятствующие выбросу в атмосферу вредных веществ, совершенствуются конструкции двигателей. Идёт непрерывное усовершенствование топлива, дающего при сгорании меньше вредных веществ, а также технологии его сжигания. Активно разрабатываются альтернативные источники энергии, использующие ветер, солнечное излучение, энергию ядра. Уже выпускаются электромобили и автомобили, работающие на солнечной энергии.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Основы термодинамики. Тепловые явления — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Насыщенный пар — Давление насыщенного пара — Влажность воздуха — Примеры решения задач по теме «Насыщенный пар. Влажность воздуха» — Кристаллические тела — Аморфные тела — Внутренняя энергия — Работа в термодинамике — Примеры решения задач по теме «Внутренняя энергия. Работа» — Количество теплоты. Уравнение теплового баланса — Примеры решения задач по теме: «Количество теплоты. Уравнение теплового баланса» — Первый закон термодинамики — Применение первого закона термодинамики к различным процессам — Примеры решения задач по теме: «Первый закон термодинамики» — Второй закон термодинамики — Статистический характер второго закона термодинамики — Принцип действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей — Примеры решения задач по теме: «КПД тепловых двигателей»

Коэффициент полезного действия Определение — Энциклопедия по машиностроению XXL

Определение механического коэффициента полезного действия  [c.175]

На основании указанных в пп. Г и 2° настоящего параграфа общих формул получаются формулы для определения механических коэффициентов полезного действия одноступенчатых планетарных редукторов.  [c.176]

Рис. 94. К примеру 1. Определение коэффициента полезного действия наклонной плоскости.

В большинстве механизмов движущие силы и силы сопротивления в течение времени установившегося движения непостоянны.Поэтому для определения коэффициента полезного действия подсчитывают работу всех движущих сил и производственных сопротивлений за один полный цикл времени установившегося движения машины. Например, если задан график  [c.310]

Рассмотрим теперь вопрос об определении коэффициента полезного действия нескольких механизмов, соединенных последовательно друг с другом. Пусть имеется п последовательно связанных между собой механизмов (рис. 14.3). Первый механизм приводится в движение движущими силами, совершающими работу Л д. Так как полезная работа каждого предыдущего механизма, затрачиваемая на производственные сопротивления, является работой движущих сил для каждого последующего, то коэффициент полезного действия rii первого механизма равен  [c.310]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ 313  [c. 313]

Определение коэффициентов полезного действия типовых механизмов  [c.313]

Из формулы (14.19) следует, что для определения коэффициентов полезного действия отдельных механизмов необходимо каждый раз определять работу или мощность, затрачиваемые на преодоление всех сил непроизводственных сопротивлений за один полный цикл установившегося движения. Для этого определяют для ряда положений механизма соответствующие силы непроизводственных сопротивлений. Для большинства механизмов — это силы трения. Далее, по известным скоростям движения отдельных звеньев механизма определяются мощности, затрачиваемые на преодоление сил трения. По полученным значениям мощностей определяют среднюю мощность, затрачиваемую в течение одного полного цикла установившегося движения на преодоление сил трения. Тогда, если мощность движущих сил будет известна, коэффициент полезного действия определится по формуле (14.19).  [c.313]

[c. 315]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ 317  [c.317]

Только что выведенные формулы применяются также для приближенного определения коэффициента полезного действия винтовых и червячных механизмов. В случае передачи от червяка к колесу применяется формула (14.25), а в случае передачи от колеса к червяку —формула (14.26). Все следствия, вытекающие из этих формул для наклонной плоскости, остаются действительными и для винтовых и червячных механизмов.  [c.319]

Рассмотрим, далее, вопрос об определении коэффициента полезного действия планетарных зубчатых механизмов на примере механизма, показанного на рис. 14.9, а.  [c.319]

Рис 14.9. К определению коэффициента полезного действия планетарного зубчатого механизма а) схема механизма 6) отдельные звенья с приложенными к ним силами  [c.319]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ 321  [c.321]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ 323  [c. 323]

Ознакомление с методикой определения эффективного коэффициента полезного действия нагрева изделия дугой.  [c.21]

При более точных (проверочных) расчетах принимаются во внимание факторы, которые учитываются коэффициентом полезного действия. Последний определяется из следующих предположений. Потеря мощности в планетарной передаче образуется из потерь на трение в зацеплениях, опорах и потерь на размешивание и разбрызгивание масла. Расчетным путем относительно точно можно определить потери в зацеплении и опорах. Аналитическое определение гидравлических потерь сложно и приближенно, поэтому их определяют опытным путем. Обычно они составляют небольшую часть от потерь в зацеплении и в расчетах часто не учитываются.  [c.165]

Для определения потерь и коэффициента полезного действия кинематических пар 5-го класса, содержащих тела качения — шарики или ролики, также используют приведенные выше формулы.  [c.325]

Термодинамика возникла из потребностей теплотехники . Развитие производительных сил стимулировало ее создание. Широкое применение в начале XIX в. паровой машины поставило перед наукой задачу теоретического изучения работы тепловых машин с целью повышения их коэффициента полезного действия. Это исследование было проведено в 1824 г. французским физиком, инженером Сади Карно, доказавшим теоремы, определяющие наибольший коэффициент полезного действия тепловых машин. Эти теоремы позволили впоследствии сформулировать один из основных законов термодинамики — второе начало. В 40-х годах XIX в. в результате исследований Майера и Джоуля был установлен механический эквивалент теплоты и на этой основе открыт закон сохранения и превращения энергии, называемый в термодинамике ее первым началом. Энгельс назвал его великим основным законом движения , устанавливающим основные положения материализма. Закон сохранения и превращения энергии имеет как количественную, так и качественную стороны. Количественная сторона закона сохранения и превращения энергии состоит в утверждении, что энергия системы является однозначной функцией ее состояния и при любых процессах в изолированной системе сохраняется, превращаясь лишь в строго определенном количественном соотношении эквивалентности из  [c. 10]

Коэффициент полезного действия насоса Пн. определенный по формуле  [c.461]

Основные параметры лопастных насосов (подача Q, напор Я, мощность N, коэффициент полезного действия т) и частота вращения вала рабочего колеса п) находятся в определенной зависимости, которая лучше всего уясняется из рассмотрения характеристических кривых.  [c.196]

Определить мощность N на валу насоса, если его полный. коэффициент полезного действия т] = 0,8. Для определения потерь  [c.88]

По указанию пре подавателя регулирующим вентилем К устанавливается определенный расход жидкости через насос. При этом расходе (который в данном случае удобнее замерять по водомеру Вентури) определяются показания манометра М и вакуумметра В, электрическая мощность на зажимах электродвигателя, приводящего в действие насос (см. 7.6). Затем вычисляются напор насоса по формулам (6.2) — (6.5), потребляемая насосом мощность -Ы и коэффициент полезного действия насоса т] по формуле (7.16). По данным испытаний строятся графики, характер которых должен соответствовать графикам, изображенным на рис. 7.5.  [c.314]

При наличии абсолютной величины утечек можно приступить к определению объемного коэффициента полезного действия по формулам (111.31)—(111.36).  [c.72]

Для определения коэффициента полезного действия рассматриваемой фрикционной передачи предварительно подсчитаем идеальный момент Мч на валу 1  [c.96]

Изложенный в этом параграфе метод обеспечивает определение подвижности механизмов с учетом сил нормального взаимодействия элементов кинематических пар на стадии выбора принципиальной схемы механизма. Полноценное и окончательное суждение о подвижности механизма, спроектированного по выбранной схеме,. может быть сделано лишь после определения коэффициента полезного действия механизма, т. е. с учетом сил трения элементов кинематических пар, что возможно после определения геометрических форм и-размеров сопрягаемых элементов кинематических пар. КПД механизма является полноценной и объективной характеристикой возможности движения механической системы и в любом ее положении должен быть больше нуля.  [c.28]

Динамика машин является разделом общей теории механизмов и машин, в котором движение механизмов и машин изучается с учетом действующих сил и свойств материалов, из которых изготовлены звенья-упругости, внешнего и внутреннего трения и др. Важнейшими задачами динамики машин являются задачи определения функций движения звеньев машин с учетом сил и пар сил инерции звеньев, упругости их материалов, сопротивления среды движению звеньев, уравновешивания сил инерции, обеспечения устойчивости движения, регулирования хода машин. Как и в других разделах теории машин, в динамике можно выделить два класса задач — анализ и синтез механизмов и машин по динамическим критериям. Весьма существенные критерии эффективности и работоспособности машин — их энергоемкость и коэффициент полезного действия также изучаются в разделе Динамика машин .  [c.77]

Энергетический фактор содержит определение коэффициента полезного действия передачи.  [c.550]

Теория циклов. Исторически второй закон термодинамики возник как рабочая гипотеза тепловой машины, устанавливающая условия превращения теплоты в работу с точки зрения максимума этого превращения, т. е. получения максимального значения коэффициента полезного действия тепловой машины. Анализ второго закона термодинамики показывает, что малая величина этого коэффициента является следствием не технического несовершенства тепловых машин, а особенностью теплоты, которая ставит определенные ограничения в отношении величины его. Теоретически тепловые машины работают по круговым термодинамическим процессам, или циклам. Поэтому для того, чтобы шире раскрыть содержание второго закона термодинамики и провести детальный анализ его, необходимо исследовать эти круговые процессы.  [c.59]

Если подводимая извне энергия W тепловая, то полный полетный коэффициент полезного действия, идеальный или фактический, определенный равенством (10.6), всегда можно представить в виде  [c.135]

При определении общего коэффициента полезного действия последовательно соединенных механизмов необходимо остерегаться того, чтобы одни и те же сопротивления не были одновременно учтены в коэффициентах полезного действия двух механизмов. Так, если рассматривать некоторый механизм г, то в соединениях его с механизмами (г — 1) и (t + 1) имеют место потери, которые при определении коэффициентов полезного действия iJli-b (+1 должны быть отнесены либо к механизму i, либо к (i — 1), либо к (г + 1). Чтобы избежать такой ошибки, можно отдельно подсчитать коэффициент полезного действия для каждого механизма без учета потерь в соединениях с соседними механизмами и отдельно коэффициенты полезного действия для  [c.311]

Из формулы (14.25) следует, что кoэффицнeF т полезного действия наклонной плоскости при подъеме груза обращается в нуль при р = О и при Р = я/2 — ф. В промежутке между значениями Р = О и р = я/2 — ф коэффициент полезного действия положителен, а при р > л/2 — ф — отрицателен в последнем случае движение ползуна под действием силы F невозможно. Для определения угла р, при котором ii будет максимальным, берем производную от по углу р и приравниваем ее нулю  [c.318]

Полученные формулы являются приближенными формулами для определения коэффициента полезного действия планетарных механизмов. Для больц[инства механизмов указанные формулы дают значения коэффициента полезного действия, незначительно отклоняющиеся от действительных величин, за исключением тех механизмов, для которых передаточное отношение й в обращенном движении близко к единице. В этом случае передача  [c.322]

При анализе реальных конструкций и их кинематических схем выявляются либо дополнительные подвижности И/ , либо избыточные структурные связи q относительно основной схемы механизма с заданным числом степеней свободы U/.i. Из дополнительных подвижностей выделяют местные подвижности звена и местные подвижности группы звеньев W,. Местную подвижность имеют [1лавающие оси, втулки и пальцы, кольца некоторых типов подшипников, блоки, шкивы, ролики в кулачковых механизмах и т. п. Особенность местной подвижности звена заключается в том (см. рис. 2.11, а), что реализация ее не вызывает перемешения остальных звеньев механизма. Местная подвижность звена имеет определенное функциональное назначение, ибо она позволяет, например, уменьшать износ элементов кинематической пары, улучшить условия смазки, повысить коэффициент полезного действия (к.п.д.), надежность, долговечность узлов машин. Общее число местных подвижностей звеньев в кинематической цепи следует выявлять на первоначальной стадии структурного анализа и синтеза механизма.  [c.53]

Мгновенный КПД — это отношение полезной мощности отводимой с ведомого звена, к мощности Pi внешних сил (сил движущих), затраченной на ведущем звене. Так как для преодоления потерь в силовом потоке механизма от ведущего звена к ведомому затрач[шают определенную мош.ность Рве, а мощность, которую необходимо подвести к ведущему звену. Pi = Рг + Рис, то коэффициент полезного действия будет  [c.321]

Если КПД и коэс х )ициент потерь каждой кинематической пары находят по формулам (26.1) и (26.4), то из рассмотрения потерь в силовом потоке получают зависимости для определения коэфхри-циентов т и ф для всего механизма. Также, полагая известным КПД и КП каждого механизма, определяют полный КПД машины. На рис. 26.1, а показано последовательное соединение п механизмов е коэффициентами полезного действия т , Цз,. .., т . Первый механизм затрачивает работу движущих сил Ах и совершает полезную работу Лз = Л г 1. Второй механизм затрачивает работу дви-  [c.322]

Значительно большие возможности повышения коэффициента полезного действия дают газоразрядные источники света. Например, ртутные лампы высокого давления имеют в 3—4 раза более высокую экономичность, чем лампы накаливания, и более длительный срок службы. Коэффициент полезного действия натриевого разряда низкого давления достигает при определенных условиях высоких значений, составляющих 60—70 % подводимой электрической мощности. Однако, несмотря на значительно более высокий коэффициент полезного действия, эти лампы обладают существенным недостатком, связагг-ным с линейчатым характером спектра излучения, сильно искажающим цветопередачу.  [c.154]

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 η_P – 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 (А_ДВi ). 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 КПД

Машинный агрегат — Совокупность 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.

Определение коэффициента полезного действия электрического нагревательного прибора

Учитель физики поставил перед нами проблему под названием: «Определение коэффициента полезного действия бытового электрического нагревательного прибора». После продолжительных поисков бытового электрического нагревательного прибора (электрическая плитка, электрический утюг, кондиционер, электрическая сушилка, тепловентилятор, электрокалорифер и так далее), мы решили вычислить коэффициент полезного действия электрического чайника типа TEFAL и получили одобрение учителя. Мы вспомнили формулу коэффициента полезного действия

ŋ = ―― ,

A З где ŋ — коэффициент полезного действия,

А п — полезная работа,

А з — затраченная работа.

Повторили темы по физике темы: «Электричество», «Теплота» и пришли к выводу, что в качестве полезной работы можно использовать количество теплоты, а в качестве затраченной работы следует использовать работу электрического тока.

Расчетная формула представлена в следующем виде:

ŋ = ―― ,

A где ŋ — коэффициент полезного действия,

Q – количество теплоты, полученное водой,

А – работа электрического тока.

Количество теплоты вычисляется по формуле:

Q = cm(t2°-t1°), где с – удельная теплоёмкость воды, m – масса воды, t2° = 100 °C – температура кипения воды, t1° – начальная температура воды (измеряется термометром ).

Работа электрического тока вычисляется по формуле:

А = Р t, где А – работа электрического тока.

Р – электрическая мощность нагревательного прибора, t – промежуток времени, в течение которого нагревается вода.

В школе под руководством учителя мы познакомились с устройством и принципом действия электрического чайника, изучили правила техники безопасности. Возвратившись из школы домой, мы приступили к выполнению лабораторной работы в домашних условиях, предварительно получив разрешение родителей на проведение эксперимента на кухне.

Домашняя лабораторная работа.

Определение коэффициента полезного действия электрического чайника

Приборы и материалы:

1) электрический чайник типа TEFAL,

2) источник электрического тока (розетка квартирной электропроводки),

3) водопроводная вода,

4) термометр,

5) часы с секундной стрелкой (секундомер),

6) калькулятор.

Порядок выполнения работы.

Электрический чайник отключен от электрической сети. Берем в руки пустой чайник, переворачиваем его, изучаем паспорт чайника, записываем значение мощности нагревательного элемента

Опыт № 1.

1) Открываем крышку чайника, наливаем в него воду из крана объемом 1 литр ( 1 килограмм ).

2) Термометр помещаем в чайник с водой.

3) Измеряем температуру воды в чайнике

4) Вынимаем термометр из воды и помещаем его в футляр.

5) Плотно закрываем крышку чайника.

6) Ставим чайник на платформу.

7) Включаем чайник и засекаем время по часам. Вода в чайнике нагревается. Следим за показаниями часов.

8) Отмечаем момент автоматического отключения чайника (момент закипания воды).

9). Вычисляем промежуток времени, в течение которого нагревалась вода от начальной температуры до кипения

10) Осторожно снимаем с платформы чайник с горячей водой. Выливаем воду из чайника в раковину.

11). Рассчитываем работу электрического тока по формуле .

12). Вычисляем количество теплоты по формуле .

13) Рассчитываем коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника по формуле .

14) Полученный результат выражаем в процентах и делаем вывод: а) коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника равен 78,6 % ( Клементьев Александр ).

б) коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника равен 72,3 % ( Щукин Иван ).

Примечание: в этой работе представлена для того, чтобы любой преподаватель, снявший копию с описания лабораторной работы, без особых затруднений предложил своим ученикам определить коэффициент полезного действия чайника, используемого в домашних условиях.

Efficiency — Energy Education

Слово может иметь множественные и неоднозначные значения в повседневном языке, но в науке они имеют точные значения. Эффективность в физике (и часто в химии) — это сравнение выходной энергии с вложенной энергией в данной системе.Он определяется как процентное отношение выходной энергии к входной энергии, определяемое уравнением:

Это уравнение обычно используется для представления энергии в виде тепла или мощности.

«Эффективность» часто путают с «эффективностью», и при анализе энергетических систем их следует различать. Энергоэффективность измеряет, сколько система извлекает из потока топлива или первичной энергии, которую она использует.Если энергетическая система эффективна, она использует эту энергию для достижения правильной цели. Например, автомобиль является очень эффективным средством передвижения, поскольку он может перемещать людей на большие расстояния и в определенные места. Однако автомобиль может не очень эффективно перевозить людей из-за того, как он расходует топливо. ^[2]

Типы эффективности

Тепловой КПД

Эффективность очень часто используется в науке для описания эффективности теплового двигателя и называется термической эффективностью. ^[3] Этот КПД описывает, сколько работы двигатель может получить от используемого топлива. Согласно второму закону термодинамики, известному как КПД Карно, существуют верхние пределы того, насколько эффективными могут быть двигатели. Этот КПД Карно зависит только от температуры источника тепла и поглотителя холода и предназначен для идеального (невозможного) двигателя, у которого нет изменения энтропии. Хотя такой двигатель мог бы максимизировать эффективность , с точки зрения эффективности он ужасно непрактичен, поскольку его идеализированные процессы требуют так много времени для выполнения значительного объема работы.По словам Шредера, «не беспокойтесь об установке двигателя Карно в свой автомобиль; хотя это увеличит ваш расход бензина, вас будут обгонять пешеходы». ^{[4] [5]}

Эффективность передачи электроэнергии

Электроэнергия имеет тенденцию терять энергию в электрической сети, поскольку она передается из одного места в другое, в зависимости от величины электрического тока, конкретных проводников и длины линии передачи. По мере увеличения напряжения эти потери значительно снижаются из-за их связи с током.Типичные потери от электростанции для пользователя в их доме колеблются от 8% до 15%. ^[6]

КПД ветряной турбины

Ветровые турбины ограничены максимальным теоретическим КПД 59,3%, который известен как предел Беца. ^[7] Этот закон получен путем анализа сохранения массы и количества движения в потоке жидкости вокруг привода ветряной турбины. Эффективность ветряной турбины означает, сколько энергии она может получить от ветра, проходящего через роторы.

Последствия

Эффективность используется для описания энергии, которую определенная система может извлекать и использовать из своего источника энергии. К таким системам относятся силовые установки, двигатели и турбины. Любая система , которая использует энергию топлива или первичного потока, имеет определенный КПД.

КПД электростанций, работающих на угле и природном газе, составляет от 32% до 42%. ^[8] Если электростанция имеет КПД 35%, то на каждые 100 Дж тепла от угля около 35 Дж превращается в электричество, а остальные 65 Дж — в тепло.Это тепло идет на нагревание атмосферы или, возможно, водоема, такого как река или озеро.

Это не технический сбой, а ограничение, налагаемое термодинамикой, с максимальной эффективностью таких установок, определяемой КПД Карно. Чем ниже эффективность таких установок, тем более пагубно они воздействуют на окружающую среду, поскольку необходимо использовать больше этих видов топлива для удовлетворения энергетических потребностей. Возможность повышения эффективности является предметом текущих исследований, в первую очередь из-за того, что возможность повышения эффективности снизит воздействие на окружающую среду от использования энергии и сократит потребности в ресурсах в будущем.Наряду с эффективностью для окружающей среды и здоровья людей важно, чтобы подходящие виды топлива были доступны.

Когенерационные установки используют отходящее тепло электростанций и других тепловых систем (например, двигатель автомобиля с обогревателем) для питания других частей системы, тем самым повышая общий КПД. ^[9]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ Сделано внутри команды энциклопедии
2. ↑ Diffen, Эффективность и эффективность [Онлайн], Доступно: http: // www.diffen.com/difference/Effectiveness_vs_Efficiency
3. ↑ Р. Вольфсон, «Энтропия, тепловые двигатели и второй закон термодинамики» в Энергия, окружающая среда и климат , 2-е изд., Нью-Йорк, Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, гл. 4, сек. 7. С. 81-84.
4. ↑ Hyperphysics, Cycle Carnot [Online], Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/carnot.html
5. ↑ McMaster Physics and Astronomy, Цикл Карно [Online], Доступно: http: // www.Physics.mcmaster.ca/~morozov/3K03/Lecture9.pdf
6. ↑ IEC, ЭФФЕКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ [Онлайн], Доступно: http://www.iec.ch/about/brochures/pdf/technology/transmission.pdf
7. ↑ Программа WindPower, The Betz limit [Online], Доступно: http://www.wind-power-program.com/betz.htm
8. ↑ Bright Hub Engineering, Эффективность различных типов электростанций [Online], Доступно: http: //www.brighthubengineering.ru / электростанции / 72369-сравнить-эффективность-разных-электростанций /
9. ↑ Forbes, Самые эффективные электростанции [Онлайн], Доступно: http://www.forbes.com/2008/07/03/energy-efficiency-cogeneration-biz-energy_cx_jz_0707efficiency_horror.html

Что такое эффективность? — x-engineer.org

Эффективность имеет несколько определений, все они действительны. Мы можем определить эффективность как:

• способность избегать потерь энергии при выполнении определенной работы
• соотношение между полезной работой, выполняемой устройством, и общей потребляемой энергией на входе

Предположим, у нас есть система, которая получает мощность в качестве входа и выдает другую мощность.Эффективность — это соотношение выходной и входной мощности.

Изображение: Эффективность системы

Для определения эффективности используется греческая буква эта (η):

Если мы хотим выразить эффективность в процентах, математическое выражение принимает следующий вид:

Например, если мы возьмем электродвигатель, который получает мощность 1000 Вт от батареи и выдает 900 Вт на роторе, что КПД мотора?

Куда пропали оставшиеся 100 Вт? Почему их нет на выходе двигателя (роторе)?

Ответ прост.Поскольку ротор установлен на некоторых подшипниках, в подшипниках присутствует некоторое трение. Трение поглощает часть подводимой мощности и превращает ее в тепло. Также есть потери в обмотке самого двигателя. Потери на трение вместе с потерями в обмотке снижают выходную мощность двигателя.

Если мы разделим приведенное выше выражение на входную мощность, мы получим:

Если мы знаем входную мощность системы и ее эффективность, мы можем легко вычислить выходная мощность как:

Теперь мы собираемся поработать над примером, который подчеркнет влияние эффективности на производительность системы приведения в действие.Также мы увидим, как использовать КПД для расчета выходной мощности.

Предположим, у нас есть электромеханическая приводная система, состоящая из:

• аккумуляторной батареи
• электродвигателя
• червячной передачи
• прямозубой шестерни

Изображение: электромеханическая приводная система

Зная напряжение и электрический ток батареи, а также КПД двигателя, червячной передачи и прямозубой шестерни, мы можем рассчитать выходную мощность на прямозубой шестерне.

Для лучшего понимания входная и выходная мощность для каждого компонента, мы можем описать вышеупомянутую систему срабатывания блок-схем:

Изображение: Блок-схема электромеханической системы срабатывания

Сначала мы рассчитываем входную мощность, мощность батареи:

Затем мы вычисляем выходную мощность двигателя:

Затем мы вычисляем выходную мощность червячной передачи:

Наконец мы рассчитываем выходную мощность цилиндрической шестерни:

Зная входную мощность и выходную мощность, мы можем вычислить общая эффективность системы:

Общая эффективность системы также может быть рассчитана путем умножения эффективности всех компонентов:

Мы можем рассчитать потери мощности, вычтя выходную мощность из входной:

С учетом потерь мощности мы можем пересчитать общую эффективность как:

В этом упражнении должно быть довольно очевидно, как рассчитывается КПД и как оно влияет на выходную мощность системы.

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Расчет эффективности оператора и эффективности линии

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

(Результат работы / ввод работы) X 100

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.

Эффективность% = (Общее количество произведенных минут X 100) / (Общее количество отработанных часов X 60)

Во второй формуле, вместо того, чтобы считать минуты, мы рассматриваем произведенные предметы одежды как объем производства, а производственные цели для данных часов — как входные. Производственный план рассчитывается на основе SAM одежды. Приведенная ниже формула используется для расчета производственной цели.

Целевая производительность в час (при эффективности 100) = (60 / операция SAM)

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

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

Рассчитать КПД линии

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

Что такое эффективность цикла? — Определение | Значение

Определение: Эффективность цикла, часто сокращенно CE, — это коэффициент, который измеряет эффективность и продуктивность производственного процесса путем сравнения времени добавленной стоимости с общим временем производства.Другими словами, это расчет, который бухгалтеры используют для измерения эффективности производства продукции.

Что означает эффективность цикла?

Формула эффективности цикла вычисляется путем деления времени добавленной стоимости на общее время цикла. Дополнительное время — это фактическое время, потраченное на работу с устройством. Время цикла — это общее время, необходимое для изготовления устройства. Этот расчет показывает время добавления стоимости в процентах от общего времени, затраченного на производство продукта.Таким образом, руководство может проанализировать, сколько фактической работы процесса необходимо и сколько времени тратится впустую.

Руководство может использовать эту формулу для производственного цикла в целом или для отдельного процесса в производственном цикле. Давайте посмотрим на пример.

Пример

Tom’s Manufacturing Co. производит детали гидравлики для больших тракторов и оборудования. Проанализировав производственный процесс каждой гидравлической части, Том оценивает, что текущий процесс занимает следующее количество времени: 16 часов рабочего времени, 8 часов времени проверки, 4 часа рабочего времени и 24 часа ожидания.Таким образом, весь процесс занимает 6,5 рабочих дней или 52 часа.

Единственная добавленная стоимость во всем этом процессе — это 16 часов рабочего времени. Остальные 52 часа — это время, потраченное на непродуктивные дела. Таким образом, КПД цикла составляет 44% (16/36). Только 44 процента от общего времени цикла было фактически потрачено на работу и изготовление устройств. Остальные 56 процентов времени были потрачены на выполнение процедур контроля качества, перемещение единиц из отдела в отдел и ожидание открытия машин или отделов для производства.

Том может использовать это соотношение, чтобы повысить свою эффективность и сосредоточиться на сокращении ненужных процедур.

Экономическая эффективность — обзор, формула, эффективность по Парето

Что такое экономическая эффективность?

С математической точки зрения экономическая эффективность — это функция отношения фактического значения экономической переменной к потенциальному значению той же самой экономической переменной.

Формула экономической эффективности

Экономическая эффективность — это, по сути, просто мера того, насколько хороши дела с экономической точки зрения по сравнению с тем, насколько хорошими они могут быть потенциально.Формула для определения экономической эффективности выглядит следующим образом:

Эффективность по Парето

В экономике наиболее часто используется концепция эффективности по Парето. ситуация, в которой невозможно улучшить положение одной партии. Показатель эффективности назван в честь итальянского инженера и экономиста Вильфредо Парето. Распределение является эффективным по Парето, если с этого момента невозможно улучшить положение кого-то, не ухудшая положение кого-то другого.Результат считается неэффективным по Парето, если возможно улучшить положение хотя бы одного агента без ухудшения положения любого другого агента.

1. Эффективность Парето в индивидуальном потреблении

В поведении потребителей Типы покупателей Типы покупателей — это набор категорий, которые описывают потребительские привычки. Поведение потребителя показывает, как обращаться к людям с разными привычками. Пакет потребления является эффективным по Парето, если невозможно увеличить потребление потребителем одного товара без уменьшения потребления потребителем другого товара.

Графически это означает, что потребитель всегда потребляет на границе своего набора безразличия, а не внутри него. Все внешние точки набора безразличия дают потребителю больше полезности, но они неосуществимы, поскольку потребитель не может себе их позволить.

Пакет эффективного потребления по Парето всегда находится на кривой безразличия. На приведенном выше графике серая заштрихованная область представляет меньшее, чем задано для кривой безразличия (оранжевая кривая) U0.Все точки во внутренней области дают строго меньшую полезность, чем точка на кривой безразличия.

2. Эффективность Парето в индивидуальном производстве

В производственном поведении производственная группа является эффективной по Парето, если невозможно увеличить производство производителем одного товара без уменьшения производства производителем другого товара. Графически это означает, что производитель всегда производит на границе набора своих производственных возможностей.

Эффективный по Парето производственный комплекс всегда находится на границе производственных возможностей Граница производственных возможностей Граница производственных возможностей относится к идее, что в данной экономике факторы производства, такие как рабочая сила и капитал, недостаточны.. На приведенном выше графике серая заштрихованная область представляет меньшее, чем установлено для границы производственных возможностей (оранжевая кривая) Q0. Все точки во внутренней области дают строго меньший объем производства, чем точка на кривой границы производственных возможностей.

3. Эффективность Парето в распределении доходов или богатства

В своем исследовании Вильфредо Парето заметил, что 20% итальянского населения владеют 80% богатства страны. Парето заметил, что распределение богатства, хотя и сомнительно с моральной точки зрения, было эффективным с экономической точки зрения.Распределение богатства эффективно по Парето тогда и только тогда, когда сумма индивидуального богатства равна совокупному богатству. Пока ресурсы не расходуются впустую, один человек, владеющий всем богатством в мире, считается столь же эффективным, как и все население мира, имеющее равное богатство.

Критика экономической эффективности

Концепция эффективности, используемая экономистами, часто подвергается критике со стороны философов и политологов. Критика проистекает не из логической конструкции эффективности по Парето, а из-за того факта, что экономисты склонны обосновывать политические рекомендации на основе повышения эффективности (а не с учетом моральных или социальных вопросов).

Ссылки по теме

CFI является официальным поставщиком услуг аналитика финансового моделирования и оценки (FMVA) ® Стать сертифицированным аналитиком финансового моделирования и оценки (FMVA) ® Сертификация CFI по анализу финансового моделирования и оценки (FMVA) ® поможет вам обрести уверенность в своей финансовой карьере. Запишитесь сегодня! программа сертификации, призванная превратить любого в финансового аналитика мирового уровня.

Для продолжения обучения и развития ваших знаний в области финансового анализа мы настоятельно рекомендуем дополнительные ресурсы CFI, указанные ниже:

• Использование производственных мощностей Использование производственных мощностей Использование производственных мощностей относится к производственным и производственным возможностям, которые используются страной или предприятием в любой момент
• Экономика производства Экономика производства Под производством понимается количество единиц, выпускаемых фирмой за определенный период времени.С точки зрения микроэкономики, фирма, которая работает эффективно. u) — это показатель того, какую выгоду потребители получают от определенных товаров или услуг. От финансового отдела

Расчет энергоэффективности — видео и стенограмма урока

The Formula

А теперь представьте, что вы владелец местной картинной галереи.Вы выставляете все свои произведения искусства с 8 утра до 8 вечера. Вы заинтересованы в энергоэффективности, потому что на самом деле тратите немало денег на питание всех светильников в своей галерее.

Вы хотите знать, сколько электричества, за которое вы платите, фактически превращается вашими лампочками в полезный свет. Чтобы понять это, воспользуйтесь следующей формулой для определения энергоэффективности:

• Греческая буква эта , которая выглядит почти как «н», обозначает вашу энергоэффективность.
• W представляет собой количество работы или энергии в джоулях. Его умножают на 100, чтобы превратить его в процент.

Расчет

Используйте эту формулу, чтобы увидеть, насколько хорошо ваши лампочки выполняют свою работу. Ваши лампочки в настоящее время потребляют 4500 Джоулей энергии каждую минуту. И каждую минуту они излучают 99 Джоулей световой энергии. Итак, получаем:

Вау! Ваши лампочки потребляют много энергии, но не излучают много света.Итак, куда уходит остальная энергия? Помните, закон сохранения энергии гласит, что энергия не теряется и не создается в любой закрытой системе, а просто изменяется.

Итак, поскольку только 2,2% электричества, которое вы даете своим лампочкам, превращается в свет, куда уходят остальные 97,8% электричества? Вы когда-нибудь прикасались к горящей лампочке? Руку обжег, не так ли? Да, эта энергия превращается в тепло, много тепла.

В идеальном процессе вся ваша потребляемая энергия превращалась бы в полезную выходную энергию, а ваша эффективность была бы на уровне 100%, что означает, что вся ваша энергия преобразуется в выходную энергию.Итак, идеальная лампочка превратит всю вашу электрическую энергию в свет и останется прохладной на ощупь. Это не превратит электрическую энергию в тепло.

Пример энергоэффективности

Теперь вы попробуете вычислить энергоэффективность конкретного процесса.

На этот раз процесс повторяется велосипедистом, который едет на своем велосипеде. Велосипедист затрачивает 650 Джоулей работы на то, чтобы крутить педали на своем велосипеде. Велосипед преобразует эту энергию в 150 Джоулей выходной энергии, которая толкает велосипед вперед.Какова энергоэффективность велосипедиста?

Чтобы ответить на этот вопрос, вам сначала нужно найти свои входные и выходные данные. Ваш рабочий вклад — это количество энергии, которое вы вкладываете в процесс. В данном случае 650 Джоулей от велосипедиста. Выходная работа — это энергия, выделяемая процессом, 150 Джоулей энергии, выделяемой велосипедом. Теперь вы можете включить эти числа в свое уравнение.

Энергоэффективность велосипедиста — 23.1%. Опять же, большая часть энергии, вкладываемой в систему, преобразуется во что-то еще. В этом случае его тоже много тепла. Вот почему вы греетесь, когда тренируетесь.

Краткое содержание урока

Определение энергоэффективности — это количество энергии, произведенной в процессе, по сравнению с количеством энергии, отдаваемой процессу. Формула:

Греческая буква эта (которая выглядит как «n») представляет эффективность в процентах.Ваша работа или энергия на входе и выходе (Вт) выражаются в джоулях.

Чтобы использовать эту формулу, найдите объем вашей работы и затраты на нее и вставьте их в формулу для оценки.

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 максимальным использованием ресурсов при сохранении хорошего качества продукции.

Производственные предприятия осознают важность рентабельности. Однако это может стать проблемой, 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 квадратных метра / 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 количества работы в единицу времени (например,г., квадратных метров окрашивания 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.

Возьмите 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 производственной эффективностью и эффективностью распределения?

Эффективность производства и распределения сравнивает, 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.