Siltuma dzinēju raksturlielumi un aprēķinu sakarības — teorija. Fizika (Skola2030), Fizika II.

Galvenie siltuma dzinēju darbību raksturojošie lielumi ir:

a) siltuma dzinēja veiktais darbs (sk. zīm.)

A = Q_{1} - Q_{2}

, kur

\(A\) - dzinēja veiktais darbs, \(J\)

Q_{1}

- no sildītāja saņemtais siltuma daudzums, \(J\)

Q_{2}

- dzesētājam atdotais siltuma daudzums, \(J\)

b) siltuma dzinēja lietderības koeficients

Siltuma dzinēja lietderības koeficients rāda, kādu daļu no sildītājā saņemtā siltuma daudzuma, dzinējs pārvērš darbā:

η = \frac{A}{Q_{1}} = \frac{Q_{1} - Q_{2}}{Q_{1}} = 1 - \frac{Q_{2}}{Q_{1}}

, kur

\(η\) - dzinēja lietderības koeficients, %

Tā kā dzesētājam vienmēr tiek atdots zināms siltuma daudzums (praksē, diemžēl, vairāk par pusi no saņemtā), dzinēja lietderības koeficients vienmēr ir mazāks par \(100\)\(%\).

c) siltuma dzinēju maksimāli lielākais iespējamais lietderības koeficients

Franču inženieris Sadī Karno (1796 - 1832) ir pierādījis, ka reālo siltuma dzinēju lietderības koeficients nevar būt lielāks par

η_{\max} = \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{1}} = 1 - \frac{T_{2}}{T_{1}}

, kur

T_{1}

- sildītāja absolūtā temperatūra, \(K\)

T_{2}

- dzesētāja absolūtā temperatūra, \(K\).

Lietderības koeficients var sasniegt šādu vērtību, ja pilnībā novērsti siltuma zudumi berzes, siltumvadīšanas un izstarošanas dēļ. Bez tam darba vielai jābūt ideālai gāzei un darbības ciklam jāsastāv no \(2\) izotermām un \(2\) adiabātām.

Citas sakarības, kas noder siltuma mašīnu uzdevumu risināšanā:

a) kurināmā - degvielas sadegšanas siltums:

\(Q\) = \(qm\), kur

\(Q\) - siltuma daudzums, kas izdalās kurināmam-degvielai sadegot, \(J\)

\(q\) - īpatnējais kurināmā sadegšanas siltums, \(J/kg\)

\(m\) - kurināmā - degvielas masa, \(kg\)

b) degvielas masas \(m\) aprēķins:

\(m\) = \(ρV\), kur

\(ρ\) - degvielas blīvums, \(kg/m^3\)

\(V\) - degvielas tilpums, \(m^3\)

c) dzinēja veiktā darba \(A\) aprēķins, izmantojot tā attīstīto vilcējspēku \(F\):

\(A\) = \(Fscosα\), kur