आज हम आपको बताएंगे कि दक्षता (दक्षता कारक) क्या है, इसकी गणना कैसे की जाती है और यह अवधारणा कहां लागू होती है।
मनुष्य और तंत्र
वॉशिंग मशीन और कैनरी में क्या समानता है? एक व्यक्ति की अपने आप को सब कुछ करने की आवश्यकता से खुद को मुक्त करने की इच्छा। भाप इंजन के आविष्कार से पहले, लोगों के पास केवल उनकी मांसपेशियां थीं। उन्होंने सब कुछ खुद किया: उन्होंने जोता, बोया, पकाया, मछली पकड़ी, सन को बुना। लंबी सर्दी के दौरान जीवित रहने के लिए, किसान परिवार के प्रत्येक सदस्य ने दो साल की उम्र से उसकी मृत्यु तक दिन के उजाले घंटे काम किया। सबसे छोटे बच्चे जानवरों की देखभाल करते थे और वयस्कों की मदद कर रहे थे (लाओ, बताओ, बुलाओ, ले लो)। लड़की को पहली बार पांच साल की उम्र में चरखा के पीछे रखा गया था! यहां तक कि गहरे बूढ़े लोग भी चम्मच काटते हैं और बास्ट के जूते बुनते हैं, और सबसे बुजुर्ग और कमजोर दादी करघे और चरखा पर बैठ जाती हैं, अगर उनकी दृष्टि की अनुमति है। उनके पास यह सोचने का समय नहीं था कि तारे क्या हैं और वे क्यों चमकते हैं। लोग थक गए: स्वास्थ्य, दर्द और मनोबल की स्थिति की परवाह किए बिना हर दिन उन्हें जाना और काम करना पड़ा। स्वाभाविक रूप से, वह व्यक्ति ऐसे सहायकों को खोजना चाहता था जो कम से कम उसके अधिक काम करने वाले कंधों को थोड़ा राहत दे सकें।
मजेदार और अजीब
उन दिनों सबसे उन्नत तकनीक घोड़ा और चक्की का पहिया था। लेकिन उन्होंने इंसान से सिर्फ दो या तीन गुना ज्यादा काम किया। लेकिन पहले आविष्कारक ऐसे उपकरणों के साथ आने लगे जो बहुत ही अजीब लगते थे। फिल्म "द स्टोरी ऑफ इटरनल लव" में, लियोनार्डो दा विंची ने पानी पर चलने के लिए अपने पैरों में छोटी नावें लगाईं। इससे कई मज़ेदार घटनाएं हुईं जब वैज्ञानिक अपने कपड़े पहनकर झील में गिर गया। हालांकि यह एपिसोड सिर्फ पटकथा लेखक का एक आविष्कार है, लेकिन ऐसे आविष्कार कुछ ऐसे ही दिखते होंगे - हास्यपूर्ण और मज़ेदार।
19वीं सदी: लोहा और कोयला
लेकिन 19वीं सदी के मध्य में सब कुछ बदल गया। वैज्ञानिकों ने भाप के विस्तार के दबाव बल को महसूस किया है। उस समय का सबसे महत्वपूर्ण सामान बॉयलर के निर्माण के लिए लोहा और उनमें पानी गर्म करने के लिए कोयला था। उस समय के वैज्ञानिकों को यह समझना था कि भाप और गैस भौतिकी में दक्षता क्या है और इसे कैसे बढ़ाया जाए।
सामान्य स्थिति में गुणांक का सूत्र है:
η=ए/क्यू
η - दक्षता, ए - उपयोगी कार्य, क्यू - ऊर्जा व्यय।
काम और गर्मजोशी
दक्षता (संक्षिप्त दक्षता) एक आयामहीन मात्रा है। इसे प्रतिशत के रूप में परिभाषित किया जाता है और इसकी गणना उपयोगी कार्य के लिए खर्च की गई ऊर्जा के अनुपात के रूप में की जाती है। उत्तरार्द्ध शब्द अक्सर लापरवाह किशोरों की माताओं द्वारा उपयोग किया जाता है जब वे उन्हें घर के आसपास कुछ करने के लिए मजबूर करते हैं। लेकिन वास्तव में, यह खर्च किए गए प्रयास का वास्तविक परिणाम है। यानी अगर मशीन की दक्षता 20% है, तो यह प्राप्त ऊर्जा का केवल पांचवां हिस्सा ही क्रिया में परिवर्तित करता है। अब खरीदते समयकार, पाठक के मन में यह सवाल नहीं होना चाहिए कि इंजन की दक्षता क्या है।
यदि गुणांक की गणना प्रतिशत के रूप में की जाती है, तो सूत्र है:
η=100%(ए/क्यू)
η - दक्षता, ए - उपयोगी कार्य, क्यू - ऊर्जा व्यय।
नुकसान और हकीकत
निश्चित रूप से ये सभी तर्क हैरान करने वाले हैं। ऐसी कार का आविष्कार क्यों नहीं किया जो अधिक ईंधन ऊर्जा का उपयोग कर सके? काश, असली दुनिया ऐसी नहीं होती। स्कूल में, बच्चे उन समस्याओं को हल करते हैं जिनमें कोई घर्षण नहीं होता है, सभी सिस्टम बंद हो जाते हैं, और विकिरण सख्ती से मोनोक्रोमैटिक होता है। विनिर्माण संयंत्रों में वास्तविक इंजीनियरों को इन सभी कारकों की उपस्थिति को ध्यान में रखना पड़ता है। उदाहरण के लिए, गर्मी इंजन की दक्षता क्या है, और इस गुणांक में क्या शामिल है, इस पर विचार करें।
इस मामले में सूत्र इस तरह दिखता है:
η=(क्यू1-क्यू2)/क्यू1
इस मामले में, Q1 ताप की मात्रा है जो इंजन को हीटिंग से प्राप्त होती है, और Q2 की मात्रा है गर्मी जो इसने पर्यावरण को दी (आमतौर पर रेफ्रिजरेटर के रूप में जाना जाता है)।
ईंधन गर्म होता है और फैलता है, बल पिस्टन को धक्का देता है जो रोटरी तत्व को चलाता है। लेकिन ईंधन किसी बर्तन में निहित है। गर्म होने पर, यह बर्तन की दीवारों में गर्मी स्थानांतरित करता है। इससे ऊर्जा की हानि होती है। पिस्टन के नीचे उतरने के लिए, गैस को ठंडा किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, इसका एक हिस्सा पर्यावरण में जारी किया जाता है। और यह अच्छा होगा यदि गैस ने उपयोगी कार्य के लिए सारी गर्मी दे दी। लेकिन, अफसोस, यह बहुत धीरे-धीरे ठंडा होता है, इसलिए गर्म भाप निकलती है। ऊर्जा का एक हिस्सा हवा को गर्म करने में खर्च होता है।पिस्टन एक खोखले धातु के सिलेंडर में चलता है। इसके किनारे दीवारों के खिलाफ अच्छी तरह से फिट होते हैं; चलते समय, घर्षण बल खेल में आते हैं। पिस्टन खोखले सिलेंडर को गर्म करता है, जिससे ऊर्जा की हानि भी होती है। रॉड के ऊपर और नीचे ट्रांसलेशनल मूवमेंट को जोड़ों की एक श्रृंखला के माध्यम से एक टॉर्क में प्रेषित किया जाता है जो एक दूसरे के खिलाफ रगड़ते हैं और गर्म होते हैं, यानी प्राथमिक ऊर्जा का हिस्सा भी इस पर खर्च होता है।
बेशक, कारखाने की मशीनों में, सभी सतहों को परमाणु स्तर तक पॉलिश किया जाता है, सभी धातुएं मजबूत होती हैं और इनमें सबसे कम तापीय चालकता होती है, और पिस्टन तेल में सबसे अच्छे गुण होते हैं। लेकिन किसी भी इंजन में, गैसोलीन की ऊर्जा का उपयोग भागों, हवा और घर्षण को गर्म करने के लिए किया जाता है।
पैन और कड़ाही
अब हम यह समझने का प्रस्ताव करते हैं कि बॉयलर की दक्षता क्या है, और इसमें क्या शामिल है। कोई भी गृहिणी जानती है: यदि आप एक बंद ढक्कन के नीचे सॉस पैन में पानी उबालने के लिए छोड़ देते हैं, तो या तो पानी चूल्हे पर टपक जाएगा, या ढक्कन "नृत्य" करेगा। किसी भी आधुनिक बॉयलर को लगभग उसी तरह व्यवस्थित किया जाता है:
- गर्मी पानी से भरे एक बंद कंटेनर को गर्म करती है;
- पानी अत्यधिक गरम भाप बन जाता है;
- विस्तार करते समय, गैस-पानी का मिश्रण टर्बाइनों को घुमाता है या पिस्टन को घुमाता है।
एक इंजन की तरह, बॉयलर, पाइप और सभी जोड़ों के घर्षण को गर्म करने के लिए ऊर्जा खो जाती है, इसलिए किसी भी तंत्र की दक्षता 100% के बराबर नहीं हो सकती।
कार्नोट चक्र के अनुसार काम करने वाली मशीनों का सूत्र ऊष्मा-तापमान की मात्रा के बजाय केवल ऊष्मा इंजन के सामान्य सूत्र की तरह दिखता है।
η=(टी1-टी2)/टी1।
अंतरिक्ष स्टेशन
और अगर आप तंत्र को अंतरिक्ष में लगाते हैं? मुफ्त सौर ऊर्जा 24 घंटे उपलब्ध है, किसी भी गैस को लगभग तुरंत 0o केल्विन तक ठंडा करना संभव है। शायद अंतरिक्ष में उत्पादन की दक्षता अधिक होगी? उत्तर अस्पष्ट है: हाँ और नहीं। ये सभी कारक वास्तव में उपयोगी कार्य के लिए ऊर्जा के हस्तांतरण में काफी सुधार कर सकते हैं। लेकिन एक हजार टन भी वांछित ऊंचाई तक पहुंचाना अभी भी अविश्वसनीय रूप से महंगा है। यहां तक कि अगर ऐसा कारखाना पांच सौ वर्षों तक संचालित होता है, तो यह उपकरण बढ़ाने की लागत का भुगतान नहीं करेगा, यही कारण है कि विज्ञान कथा लेखक अंतरिक्ष लिफ्ट के विचार का सक्रिय रूप से शोषण कर रहे हैं - यह कार्य को बहुत आसान बना देगा और बना देगा यह कारखानों को अंतरिक्ष में स्थानांतरित करने के लिए व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य है।
