КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯдля насоса т] выражается отношением Nu к — эффективной мощности, затрачиваемой в насосе: '
75Ne
К. п. д. насосов следующие: а) для поршневых насосов, если полезную работу относить к передвижению поршня: г; = 0, 90—0, 95; б) для поршневых насосов, если полезную работу относить к валу двигателя: ?? = 0, 80—0, 90; в) для болыпих насосов, приводимыя в движение непосредственно насаженным на вал электромотором: ?? = 0, 85—0, 90; г) для центробежных насосов, непосредственно соединенныя с электромотором: т] = 0, 60—0, 80.
Тепловая энергия превращается в тепловую же. Примером этого вида преобразования энер — гии может служить паровой котел. Кроме потерь от неполного сгорания топлива и потерь тепла в окружающую среду, котел имеет еще главную потерю тепла с уходящими из него горячими газами. Величина последней зависит в значительной степени от конструктора.
Увеличением поверхности нагрева и добавлением подогревателей воды и воздуха можно достигнуть значительного охлаждения отходящих газов, вследствие чего эта потеря снижается до 5 и менее процентов. Однако достигаемое таким путем повышение К. п. д. связано с удорожанием котельной установки и с большими амортизаціонными расходами. Поэтому при расчете котла не добиваются наиболыпего возможного К. п. д., а ограничиваются таким, при котором сумма эксплоатационных и амортизационных издержек была бы наименьшей. На высоту К. п. д. котла сильное влияние оказывает также іонструкция топки и ведение кочегаром процесса горения в ней. При правильной конструкции топки, соответствующей топливу, и умелом ведении огня потери от неполноты горения могут быть сведены к 2—3%; если же кочегар не следит за горением и допускает в топку излишнее количество воздуха, то недожог горючего может достигнуть значительныя размеров, и тогда резко вэзрастут потери тепла с отходящими газами. В хороших, правильно обслуживаемыя установках К. п. д. котлов центральныя электрических станций достигает 0, 85 и выше, в неболыпих котельныя бывает порядка 0, 7, а при неправильном уходе может упасть до 0, 5.
Превращение теплоты в работу в тепловыя машинах. Теоретические основы превращения
тепла в работу изучаются термо динамикой (см.). Непрерывное превращение тепла в работу может происходить только при наличии источника тепла с температурой выше, чем в окружающей среде, или, иначе говоря, для преобразования тепла в работу надо иметь 2 тела разной температуры (в случае паровой машины — котел и холодильник). Без этого условия весь запас тепла, содержащийся в мире, нельзя превратить в работу. Употребляемое для превращения теплоты в работу «рабочее тело» (пар — в паровыя двигателях) совершает нек-рый рабочий цикл. Заимствуя тепло от горячего пара, тепловой двигатель превращает часть его в работу, а остальное тепло отдает холодному телу. Эта отдача части тепла неизбежна. Поэтому К. п. д. тепловой машины всегда меньше единицы, даже при условии отсутствия потерь на трение и на рассеяние тепла. Второй закон термодинамики показывает, что К. п. д. не зависит от природы ра — 516
бочего тела. Максимальный возможный К. п. д. получается по т. н. циклу Карно, для к-рого он равен у = Т1~ -, где и Т2 — абсолютные температуры холодного и горячего тела.
Как видно из формулы, К. п. д. возрастает с увеличением разности этих температур и при достаточной ее величине мог бы достигнуть значѳний 0, 6 и более. Однако затрудненна с получением металлов и смазок, способныя выдерживать высокие температуры, ограничивают эту возможность. Поэтому в действительности тепловые двигатели из-за неиспользования температурного перепада и благодаря потерям на трение и другим имеют значительно более низкиѳ К. п. д. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидких топливах, имеют К. п. д. до 0, 36—0, 40 (дизель), газовые двигатели — порядка 0, 27—0, 30; такой же величины К. п. д. имеют паротурбинные установки высокого давлѳния; паровые машины небольшой мощности, работающие с давлением 15—20 атм. с конденсацией пара, имеют К. п. д. порядка 0, 17—0, 20, без конденсации (напр. паровозная машина) — 0, 07—0, 10. К. п. д. теплового двигателя слагается из разобранного выше термического К. п. д. pt, т. е. отношения энергии, полученной в виде работы L, к затраченной тепловой энергии Q, и из механического К. п. д. г]т, или отношения полезной или эффективной работы Le, отданной на вал машины, к валовой или т. н. индикаторной работе L, развитой машиной (величины L и Le должны быть выражены в тепловыя единицах): У = Vt * Ѵт = Q • т; =
•
Индикаторная работа больше эффективной на величину работы трения в различныя частях машины, к-рую поглощает сама машина. Хорошиѳ паровые машины имеют механический коэффициент полѳзного действия, равный 0, 95—0, 97, газовые двигатели — 0, 87—0, 92, паровые турбины — 0, 98—0, 99.
Превращение механической энергии в электрическую и электрической в механическую.
Теоретически такое превращение может происходить при К. п. д.=1 как в прямом, так и в обратном направлении. Однако электрические машины всегда имеют потери: механические — от трения в подшипниках, вентиляционные — вызываемые сопротивлением воздуха, электрические — от омических потерь в проводниках тока и магнитные — от гистерезиса (см.) в железе сердечника и магнитов. Величина последних может быть сведена до минимума увеличением сечения проводников и т. п., но это чрезмерно повысило бы стоимость машины, и поэтому расчет ведется на некоторый оптимум потерь.
К. п. д. электрических машин, моторов и аппаратов зависит от величины этих устройств: обыкновенно для устройства более крупных — К. п. д. больше, чем для мелких. Аккумуляторные батареи малых размеров (до 4.000 амперчасов) дают К. п. д. до 75%, болыпие же — до 90—95%.
Табл. 1. — К. п. д. электромоторов посто янного тока (750 об/мин.).
Мощность в квт. . 5 10 50 80 100 К. П. Д. В % . . . . 79, 0
82, 0
88, 5
89, 5
90, 0
Заводы и города нуждаются не только в механической Превращение тепла в работу и тепло.
