Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя — отношение полезно используемой энергии Еполезн к общему количеству энергии Е, получаемому системой:
Определяемый таким образом КПД тепловых двигателей называют эффективным КПД. При этом Е = Qполн, где Qполн — количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива.
Степень совершенства преобразования определённой части внутренней энергии нагревателей в механическую работу, происходящего в цилиндрах теплового двигателя, характеризуют термическим (термодинамическим) коэффициентом полезного действия.
Термический коэффициент полезного действия теплового двигателя — отношение работы Ац, совершаемой рабочим телом за цикл, к количеству теплоты Q1, полученному им от нагревателя:
Если Q2 — количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику (Q2 < 0), то Ац = Q1 + Q2 = Q1 – |Q2| и
(15.1)
Из формулы (15.1) следует, что термический КПД теплового двигателя зависит от процессов, в которых участвует рабочее тело, и всегда меньше единицы.
Реальные тепловые двигатели имеют следующие средние значения термического КПД: дизельный двигатель — 40 %; газотурбинные установки — 25–30 %; паровая турбина — 40 %.
В автомобильных двигателях внутреннего сгорания эффективный коэффициент полезного действия определяют по экспериментальной механической мощности Р двигателя и сжигаемому за единицу времени количеству топлива. Так, если за промежуток времени Δt сожжено топливо массой m, имеющее удельную теплоту сгорания q, то
Задача №1. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 220,8 МДж потребовалось 16 кг бензина.
На теплоходе установлен дизельный двигатель мощностью 80 кВт с КПД 30%. На сколько километров пути ему хватит 1 т дизельного топлива при скорости движения 20 км/ч? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 43 МДж/кг.
