Що таке ккд?
Коефіцієнт корисної дії (ККД) - термін, що можна застосувати, мабуть, до кожної системі і пристрою. Навіть у людини є ККД, правда, напевно, поки не існує об`єктивної формули для його знаходження. У цій статті розповімо докладно, що таке ККД і як його можна розрахувати для різних систем.
ККД-визначення
ККД - це показник, що характеризує ефективність тієї чи іншої системи щодо віддачі або перетворення енергії. ККД - безмірна величина і представляється або числовим значенням в діапазоні від 0 до 1, або у відсотках.
Загальна формула
ККД позначається символом .
Загальна математична формула знаходження ККД записується в такий спосіб:
= А / Q, де А - корисна енергія / робота, виконана системою, а Q - енергія, споживана цією системою для організації процесу отримання корисного виходу.
Коефіцієнт корисної дії, на жаль, завжди менше одиниці або дорівнює їй, оскільки, відповідно до закону збереження енергії, ми не можемо отримати роботи більше, ніж витрачено енергії. Крім того, ККД, насправді, вкрай рідко дорівнює одиниці, так як корисна робота завжди супроводжується наявністю втрат, наприклад, на нагрів механізму.
ККД теплового двигуна
Тепловий двигун - це пристрій, що перетворює теплову енергію в механічну. У тепловому двигуні робота визначається різницею кількості теплоти, отриманого від нагрівача, і кількості теплоти, відданої охолоджувача, а тому ККД визначається за формулою:
- = Qн-Qх / Qн, де Qн - кількість теплоти, отримана від нагрівача, а Qх - кількість теплоти, віддане охолоджувача.
Вважається, що високий ККД забезпечують двигуни, що працюють за циклом Карно. В даному випадку ККД визначається за формулою:
- = T1-T2 / T1, де Т1 - температура гарячого джерела, T2 - температура холодного джерела.
ККД електричного двигуна
Електричний двигун - це пристрій, який перетворює електричну енергію в механічну, так що ККД в даному випадку - це коефіцієнт ефективності пристрою щодо перетворення електричної енергії в механічну. Формула знаходження ККД електричного двигуна виглядає так:
- = P2 / P1, де P1 - підведена електрична потужність, P2 - корисна механічна потужність, вироблена двигуном.
Електрична потужність знаходиться як добуток струму і напруги системи (P = UI), а механічна - як відношення роботи до одиниці часу (P = A / t)
ККД трансформатора
Трансформатор - це пристрій, який перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм іншої напруги, зберігаючи частоту. Крім того, трансформатори також можуть перетворювати змінний струм в постійний.
Коефіцієнт корисної дії трансформатора знаходиться за формулою:
- = 1/1 + (P0 + PL * n2) / (P2 * n), де P0 - втрати режиму холостого ходу, PL - навантажувальні втрати, P2 - активна потужність, що віддається навантаженні, n - відносна ступінь навантаження.
ККД або НЕ ККД?
Варто зауважити, що крім ККД існує ще ряд показників, які характеризують ефективність енергетичних процесів, і іноді ми можемо зустріти описи типу - ККД близько 130%, проте в даному випадку потрібно розуміти, що термін застосований не зовсім коректно, і, найімовірніше, автор або виробник розуміє під цією абревіатурою дещо іншу характеристику.
Наприклад, теплові насоси відрізняються тим, що вони можуть віддавати більше теплоти, ніж витрачають. Так, холодильна машина може відвести від охолоджуваного об`єкта більше теплоти, ніж витрачено в енергетичному еквіваленті на організацію відведення. Показник ефективності холодильної машини називається холодильним коефіцієнтом, позначається буквою і визначається за формулою: = Qx / A, де Qx - тепло, що відводиться від холодного кінця, A - робота, витрачена на процес відведення. Однак іноді холодильний коефіцієнт називають і ККД холодильної машини.
Цікаво також, що ККД котлів, що працюють на органічному паливі, розраховується зазвичай по нижчій теплоті згоряння, при цьому він може вийти більше одиниці. Проте, його все одно традиційно називають ККД. Можна визначати ККД котла по вищій теплоті згоряння, і тоді він завжди буде менше одиниці, проте в даному випадку незручно буде порівнювати показники котлів з даними інших установок.
Читайте також статтю закони термодинаміки.
