Преобразователей энергии

Размерность энергии

В системе единиц СИ единицей энергии является джоуль, 1 Дж = 1 Н∙м.

В расчетах, связанных с теплотой, обычно в качестве единицы энергии используют внесистемную единицу калорию (кал) и килокалорию (ккал), 1 кал = 4,1868 Дж.

Иногда для оценки запасов источников энергии в качестве единицы энергии применяется тонна условного топлива – угля (т у. т.). При полном сгорании этого количества топлива выделяется энергия – 7∙10⁶ ккал. При переходе одного вида энергии в другой количественные соотношения устанавливаются экспериментально.

В ядерной физике для измерения энергии используется электронвольт (ЭВ) 1 ЭВ = 1,6∙10^-19 Дж.

Внесистемной единицей энергии является эрг, 1 эрг = 1 дин∙1 см = 10^-5Н∙10^-2м = 10^-7Дж.

Физическая природа электричества рассматривается в двух аспектах: корпускулярном (т. е. в виде потока электронов) и волновом (т. е. в виде электромагнитного поля), имеющих различные проявления в электроэнергетике. При корпускулярном аспекте за единицу электроэнергетики принимают 1 МэВ, а при волновом – 1 кВт∙ч.

1 МэВ = 4,42∙10^-20 кВт∙ч.

В электроэнергетике электрическая энергия рассматривается в волновом аспекте.

Соотношения между единицами измерения в энергетике

1 Дж = 1В∙А∙с = 1 Вт∙с = 0,238 кал = 1 Н∙м = 0,102 кг/см.

1 кВт∙ч = 3600 кДж = 367,2∙10³ кг∙м.

0,278 кВт = 1 МДж.

27,8 Вт∙ч = 100 кДж.

0,1 кВт∙ч = 360 кДж.

Тепловые величины

Количество теплоты, энергии, работы:

1 кал = 4,187 Дж.

1 ккал = 4,187 кДж.

1 Мкал = 4,187 МДж.

1 Гкал = 4,187 ГДж.

1 кВт∙час = 3600 КДж.

Расход теплоты (тепловая мощность):

1 ккал/час = 1,163 Вт.

1 Мкал/час = 1,163 кВт.

1 Гкал/час = 1,163 МВт.

1 МВт = 0,86 Гкал/час.

1 л. с. (лошадиная сила) = 0,736 кВт.

Давление:

1 ат = 1 кг/см² = 105 Па = 0, 1 МПа = 10 м вод. ст.

1 кг/м² = 1 мм вод. ст. = 9,81 Па.

Условное топливо – топливо, теплота сгорания которого составляет 7000 ккал/кг или 29310 кДж/кг.

По теплоте сгорания:

1 т у. т. эквивалентна 0,875 тыс. м³ природного газа.

1 т у. т. эквивалентна 0,73 т топочного мазута.

Выработка энергоносителей:

1 т пара соответствует 0,66 Гкал.

1 Гкал соответствует 143 кг у. т.

Для выработки 1 Гкал теплоты в котельной с КПД 90 % необходимо затратить 159 кг у. т.

Для выработки 1 кВт∙ч электрической энергии на тепловой электростанции необходимо затратить 0,34 кг у. т. (средний показатель).

Из 1 т у. т. вырабатывается в котельной 6,3 Гкал.

Из 1 т у. т. вырабатывается на ТЭС 2941 кВт∙ч электрической энергии.

КПД преобразования энергии:

КПД ,

,

где Э₁ – затраченная энергия; Э₂ – выходная энергия; ∆Э – потери энергии.

Мощность – скорость передачи энергии:

, ,

где F – сила; ℓ – расстояние; ∆t – время передачи энергии.

Энергия вращающейся массы m, находящейся от оси вращения на расстоянии r:

, , .

Центробежная сила F_ц = m rω².

Энергия деформируемых твердых тел, энергия сжатых газовых объемов:

F_д = -к∆х, , Э_д = F_ср∆х = ,

к (для пружин) = ,

где n – количество витков; Д – диаметр; Е – модуль упругости; d – диаметр проволоки.

Разгон тела массой m под действием силы F:

, V = at, ;

,

где а – ускорение тела; V – скорость тела; t – время разгона; ℓ – путь, пройденный телом; Э_к – энергия, затраченная на разгон.

Сила торможения, передаваемая препятствию при остановке движущегося тела:

,

где t – время падения скорости до нуля.

Сила взаимодействия двух зарядов q₁ и q₂ массой m₁ и m₂:

.

Энергия перемещения заряда:

F = Еq; U = Еℓ; .

, q = It; Э = q U = It U = Р_эt.

Энергия конденсатора:

, , ε₀ = 8,85 10^-12Ф/м;

.

Энергия индуктивного накопителя энергии (ИНЭ):

.

Удельная энергия ИНЭ:

.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: