Коэффициент полезного действия определение: Коэффициент полезного действия (кпд) — формулы, обозначение, расчет

Содержание

Коэффициент полезного действия (кпд) — формулы, обозначение, расчет

КПД: понятие коэффициента полезного действия

Представьте, что вы пришли на работу в офис, выпили кофе, поболтали с коллегами, посмотрели в окно, пообедали, еще посмотрели в окно — вот и день прошел. Если вы не сделали ни одного дела по работе, то можно считать, что ваш коэффициент полезного действия равен нулю.

В обратной ситуации, когда вы сделали все запланированное — КПД равен 100%.

По сути, КПД — это процент полезной работы от работы затраченной.

Вычисляется по формуле:

Формула КПД

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Есть такое философское эссе Альбера Камю «Миф о Сизифе». Оно основано на легенде о неком Сизифе, который был наказан за обман. Его приговорили после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх на гору, откуда этот булыжник скатывался, после чего Сизиф тащил его обратно в гору. То есть он делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Есть даже выражение «Сизифов труд», которое описывает какое-либо бесполезное действие.

Давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень с горы не скатился. Тогда, во-первых, Камю бы не написал об этом эссе, потому что никакого бесполезного труда не было. А во-вторых, КПД в таком случае был бы не нулевым.

Полезная работа в этом случае равна приобретенной булыжником потенциальной энергии. Потенциальная энергия прямо пропорционально зависит от высоты: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. То есть, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше потенциальная энергия, а значит и полезная работа.2

Затраченная работа здесь — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная?

Все очень просто! Задаем два вопроса:

  1. За счет чего происходит процесс?
  2. Ради какого результата?

В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы). Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.

КПД в механике

Главный секрет заключается в том, что эта формула подойдет для всех видов КПД.

Запоминаем!

КПД не может быть больше 100%. В реальной жизни и 100 не встречается, но больше сотни даже в задачах нет. Это значит, что если в задаче получается значение больше 100%, то мы в ответ пишем 100. И никак иначе.

КПД

η = (Aполезная/Aзатраченная) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Дальше мы просто заменяем полезную и затраченную работы на те величины, которые ими являются.2

За счет чего процесс происходит?

За счет мальчика, он же тянет санки. Значит затраченная работа равна механической работе

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

Заменим формуле КПД полезную работу на потенциальную энергию, а затраченную — на механическую работу:

η = Eп/A * 100% = mgh/FS * 100%

Подставим значения:

η = 4*9,8*2/15*12 * 100% = 78,4/180 * 100% ≃ 43,6 %

Ответ: КПД процесса приблизительно равен 43,6 %

КПД в термодинамике

В термодинамике КПД — очень важная величина. Она полностью определяет эффективность такой штуки, как тепловая машина.

  • Тепловой двигатель (машина) – это устройство, которое совершает механическую работу циклически за счет энергии, поступающей к нему в ходе теплопередачи.

Схема теплового двигателя выглядит так:

У теплового двигателя обязательно есть нагреватель, который (не может быть!) нагревает рабочее тело, передавая ему количество теплоты Q1 или Qнагревателя (оба варианта верны, это зависит лишь от учебника, в котором вы нашли формулу).

  • Рабочее тело — это тело, на котором завязан процесс (чаще всего это газ). Оно расширяется при подводе к нему теплоты и сжимается при охлаждении. Часть переданного Q1 уходит на механическую работу A. Из-за этого производится движение.

Оставшееся количество теплоты Q2 или Qхолодильника отводится к холодильнику, после чего возвращается к нагревателю и процесс повторяется.

КПД такой тепловой машины будет равен:

КПД тепловой машины

η = (Aполезная/Qнагревателя) * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа (механическая) [Дж]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Если мы выразим полезную (механическую) работу через Qнагревателя и Qхолодильника, мы получим:

A = Qнагревателя — Qхолодильника.

Подставим в числитель и получим такой вариант формулы.

КПД тепловой машины

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Qнагревателя — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Qхолодильника — количество теплоты, отданное холодильнику [Дж]

А возможно ли создать тепловую машину, которая будет работать только за счет охлаждения одного тела?

Точно нет! Если у нас не будет нагревателя, то просто нечего будет передавать на механическую работу. Любой такой процесс — когда энергия не приходит из ниоткуда — означал бы возможность существования вечного двигателя.

Поскольку свидетельств такого процесса в мире не существует, то мы можем сделать вывод: вечный двигатель невозможен. Это второе начало термодинамики.

Запишем его, чтобы не забыть:

Невозможно создать периодическую тепловую машину за счет охлаждения одного тела без изменений в других телах.

Задача

Найти КПД тепловой машины, если рабочее тело получило от нагревателя 20кДж, а отдало холодильнику 10 кДж.

Решение:

Возьмем формулу для расчета КПД:

η = Qнагревателя — Qхолодильника/Qнагревателя * 100%

Подставим значения:

η = 20 — 10/20 *100% = 50%

Ответ: КПД тепловой машины равен 50%

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

Давайте еще чуть-чуть пофантазируем: какая она — идеальная тепловая машина. Кажется, что это та, у которой КПД равен 100%.

На самом деле понятие «идеальная тепловая машина» уже существует. Это тепловая машина, у которой в качестве рабочего тела взят идеальный газ. Такая тепловая машина работает по циклу Карно. Зависимость давления от объема в этом цикле выглядит следующим образом

А КПД для цикла Карно можно найти через температуры нагревателя и холодильника.

КПД цикла Карно

η = Tнагревателя — Tхолодильника /Tнагревателя *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Tнагревателя — температура нагревателя[Дж]

Tхолодильника — температура холодильника [Дж]

КПД в электродинамике

Мы каждый день пользуемся различными электронными устройствами: от чайника до смартфона, от компьютера до робота-пылесоса — и у каждого устройства можно определить, насколько оно эффективно выполняет задачу, для которой оно предназначено, просто посчитав КПД.

Вспомним формулу:

КПД

η = Aполезная/Aзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Aполезная — полезная работа [Дж]

Aзатраченная — затраченная работа [Дж]

Для электрических цепей тоже есть нюансы. Давайте разбираться на примере задачи.

Задачка, чтобы разобраться

Найти КПД электрического чайника, если вода в нем приобрела 22176 Дж тепла за 2 минуты, напряжение в сети — 220 В, а сила тока в чайнике 1,4 А.

Решение:

Цель электрического чайника — вскипятить воду. То есть его полезная работа — это количество теплоты, которое пошло на нагревание воды. Оно нам известно, но формулу вспомнить все равно полезно 😉

Количество теплоты, затраченное на нагревание

Q = cm(tконечная-tначальная)

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Работает чайник, потому что в розетку подключен.2)/R *t = UIt

A — работа электрического тока [Дж]

I — сила тока [А]

U — напряжение [В]

R — сопротивление [Ом]

t — время [c]

То есть в данном случае формула КПД будет иметь вид:

η = Q/A *100% = Q/UIt *100%

Переводим минуты в секунды — 2 минуты = 120 секунд. Теперь намм известны все значения, поэтому подставим их:

η = 22176/220*1,4*120 *100% = 60%

Ответ: КПД чайника равен 60%.

Давайте выведем еще одну формулу для КПД, которая часто пригождается для электрических цепей, но применима ко всему. Для этого нужна формула работы через мощность:

Работа электрического тока

A = Pt

A — работа электрического тока [Дж]

P — мощность [Вт]

t — время [c]

Подставим эту формулу в числитель и в знаменатель, учитывая, что мощность разная — полезная и затраченная. Поскольку мы всегда говорим об одном процессе, то есть полезная и затраченная работа ограничены одним и тем же промежутком времени, можно сократить время и получить формулу КПД через мощность.

КПД

η = Pполезная/Pзатраченная *100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Pполезная — полезная мощность [Дж]

Pзатраченная — затраченная мощность [Дж]



 

Коэффициент полезного действия (КПД), что это такое

Коэффициент полезного действия (КПД), что это такое

Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах.

Коэффициент полезного действия (сокращенно — КПД) электрической установки показывает, какая доля активной электрической энергии Q, безвозвратно расходуемой данной установкой, приходится на полезную работу A, совершаемую этой установкой по назначению (если речь идет о преобразователе или о потребителе), либо какая доля подводимой к установке механической энергии (или энергии иной формы, например химической или световой) преобразуется в ней в полезную энергию (работу).

Таким образом КПД является безразмерной величиной, значение которой всегда меньше единицы, и может быть записано в виде десятичной дроби, или в виде числа (количества процентов) — от 0% до 100%.

Нагревательные приборы

Наибольшим КПД (близким к 100%) обладают электрические нагревательные приборы, в которых энергия электрического тока преобразуется непосредственно в тепло. Практически это — так называемое джоулево тепло, которое выделяется по закону Джоуля-Ленца на нагревательном элементе (например на нихромовой спирали) при прохождении через него электрического тока, и является в данном случае полезной работой.

Пример такого прибора — масляный радиатор. Если, скажем, в электродвигателе или в трансформаторе нагрев обмоток является чистыми потерями, то в масляном радиаторе нагрев — это и есть полезная работа, других (неполезных) потерь здесь нет.

Асинхронные двигатели

У асинхронных электродвигателей КПД обычно не превышает 80-90%. Полезной работой здесь является механическая работа, выполняемая валом двигателя.

К двигателю подводится переменный ток из сети, этот ток, проходя по обмотке статора, порождает в магнитопроводе (статора) переменное магнитное поле, которое, действуя на ротор, вращает его. При этом неизбежно возникают активные потери мощности в проводе обмотки (джоулево тепло) и в магнитопроводе (вихревые токи, нагревающие металл статора и ротора).

По этой причине корпус работающего под нагрузкой двигателя всегда разогревается. Для отвода тепла, на роторе двигателя устанавливается крыльчатка вентилятора, а снаружи на корпусе делаются радиаторные ребра для лучшего охлаждения — для отвода тепловых потерь и сохранения рабочих характеристик двигателя на приемлемом уровне.

КПД электродвигателя можно узнать из шильдика (паспортной таблички).

Светодиод

В осветительном светодиоде полезной работой является производство видимого света. КПД таких светодиодов достигает сегодня 35%, это значит, что 65% подводимой к нему электрической энергии все же теряется в форме тепла. Поэтому данные светодиоды всегда имеют металлическую подложку как часть корпуса, при помощи которой они плотно крепятся к радиатору, либо просто массивные выводы, чтобы обеспечить необходимый отвод тепла.

Солнечная батарея

Рассмотрим случай генерации электроэнергии из солнечного света при помощи солнечной батареи на основе кремния. КПД обычной монокристаллической солнечной батареи находится в районе от 9 до 24%. Это значит, что в зависимости от количества падающих на солнечный элемент фотонов, ее КПД будет больше или меньше.

Так или иначе, не все фотоны, попадающие на элемент приводят к генерации электрического тока, а только те, что имеют наиболее адекватную для данного элемента длину волны. Другие фотоны просто отражаются, приводят к нагреву, или даже мешают генерации тока. Ученые многих стран мира непрерывно ведут исследования в поиске технологии создания более эффективных солнечных элементов.

Ранее ЭлектроВести писали, что китайскими учеными был разработан полимер, который значительно повышает производительность органических фотоэлементов — технологии, которая до тепершнего открытия проигрывала по КПД другим перспективным разработкам для получения энергии солнца.

По материалам: electrik.info.

Коэффициент полезного действия | 7 класс Онлайн

Конспект по физике для 7 класса «Коэффициент полезного действия «. ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое полная и полезная работа. Что такое коэффициент полезного действия механизма. Как определить КПД простого механизма.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Коэффициент полезного действия

На предыдущих уроках мы познакомились с простыми механизмами. Изучая их принцип действия, мы не учитывали вес рычагов, блоков и других частей механизмов, а также существующую силу трения и т.п. Условия работы механизмов, при которых не учитывают все эти факторы, называют идеальными. В этих условиях вся работа, совершённая приложенной силой (эту работу называют полной или совершённой), равна полезной работе по подъёму грузов или преодолению какого-либо сопротивления.

ПОЛНАЯ И ПОЛЕЗНАЯ РАБОТА

На практике совершённая с помощью механизма полная работа всегда несколько больше полезной работы.

При использовании наклонной плоскости часть от полной работы тратится на работу против сил трения.

При работе рычага часть полной работы затрачивается на совершение работы против сил трения, а также на совершение работы по перемещению самого рычага, на который действует сила тяжести.

При подъёме грузов с помощью блоков часть полной работы также затрачивается на работу против сил трения. Другая часть полной работы тратится на перемещение перекинутой через блок веревки. Если же мы используем подвижный блок, то ещё совершаем дополнительную работу по его подъёму, так как на него действует сила тяжести.

Какой бы механизм мы не взяли, полезная работа Ап, совершённая с его помощью, всегда составляет лишь часть полной (затраченной) работы Аз:   Ап < Аз,   или Апз < 1.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

Характеристику механизма, определяющую какую долю полезная работа составляет от полной, называют коэффициентом полезного действия механизма — КПД.

Для определения КПД нужно полезную работу разделить на полную. КПД обозначают греческой буквой η (читается «эта»). КПД можно выражать либо в процентах, либо числом, которое меньше единицы.

КПД любого механизма всегда меньше 100 %. Конструируя механизмы, люди стремятся увеличить их КПД. Для этого, например, уменьшают массу движущихся частей и трение между деталями. Созданы машины и механизмы, у которых КПД достигает 95–99 %. Но построить машину с КПД, равным 100 %, невозможно.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

Пусть на коротком плече рычага закреплён груз массой 100 кг. Для его подъёма к длинному плечу приложили силу, равную 250 Н. Груз подняли на высоту h1 = 0,08 м, при этом точка приложения движущей силы опустилась на высоту h2 = 0,4 м. Найдите КПД рычага. Запишем условие задачи и решим её.

Ответ: КПД рычага η = 78,4 %.

В настоящее время наиболее распространённым способом получения электроэнергии является способ её производства на тепловых электростанциях. В котлах сжигается топливо и образуется пар. который вращает паровую турбину, соединённую с электрогенератором, вырабатывающим электрический ток. При этом КПД лучших котлов составляет 50-55 %, КПД паровых турбин — 30-40 %. КПД современных генераторов достигает 95 %, а КПД передающих электрических линий — 60-70 %. При получении электричества таким способом общий КПД будет 11–16%.

Для двигателя легкового автомобиля КПД составляет 25– 30%. Это значит, что 25–30 % сгоревшего топлива используется на передвижение автомобиля с грузом. Полезный груз — пассажиры — составляет максимум 30% от веса гружёного автомобиля. Тогда полезное использование топлива в автомобилях получается равным от 4,5 до 7,5 %.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Коэффициент полезного действия «: .
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

Пройти онлайн-тест «»

Урок 25. тепловые двигатели. кпд тепловых двигателей — Физика — 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 25. Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) Понятие теплового двигателя;

2)Устройство и принцип действия теплового двигателя;

3)КПД теплового двигателя;

4) Цикл Карно.

Глоссарий по теме

Тепловой двигатель – устройство, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую.

КПД (коэффициент полезного действия) – это отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

Двигатель внутреннего сгорания – двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя.

Реактивный двигатель – двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.

Цикл Карно – это идеальный круговой процесс, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов.

Нагреватель – устройство, от которого рабочее тело получает энергию, часть которой идет на совершение работы.

Холодильник – тело, поглощающее часть энергии рабочего тела (окружающая среда или специальные устройства для охлаждения и конденсации отработанного пара, т.е. конденсаторы).

Рабочее тело — тело, которое расширяясь, совершает работу (им является газ или пар)

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 269 – 273.

2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. -М.: Дрофа,2014. – С. 87 – 88.

Открытые электронные ресурсы по теме урока

http://kvant.mccme.ru/1973/12/teplovye_mashiny.htm

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сказки и мифы разных народов свидетельствуют о том, что люди всегда мечтали быстро перемещаться из одного места в другое или быстро совершать ту или иную работу. Для достижения этой цели нужны были устройства, которые могли бы совершать работу или перемещаться в пространстве. Наблюдая за окружающим миром, изобретатели пришли к выводу, что для облегчения труда и быстрого передвижения нужно использовать энергию других тел, к примеру, воды, ветра и т.д. Можно ли использовать внутреннюю энергию пороха или другого вида топлива для своих целей? Если мы возьмём пробирку, нальём туда воду, закроем её пробкой и будем нагревать. При нагревании вода закипит, и образовавшие пары воды вытолкнут пробку. Пар расширяясь совершает работу. На этом примере мы видим, что внутренняя энергия топлива превратилась в механическую энергию движущейся пробки. При замене пробки поршнем способным перемещаться внутри трубки, а саму трубку цилиндром, то мы получим простейший тепловой двигатель.

Тепловой двигатель – тепловым двигателем называется устройство, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую.

Вспомним строение простейшего двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, внутри которого перемещается поршень. Поршень с помощью шатуна соединяется с коленчатым валом. В верхней части каждого цилиндра имеются два клапана. Один из клапанов называют впускным, а другой – выпускным. Для обеспечения плавности хода поршня на коленчатом вале укреплен тяжелый маховик.

Рабочий цикл ДВС состоит из четырех тактов: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Во время первого такта открывается впускной клапан, а выпускной клапан остается закрытым. Движущийся вниз поршень засасывает в цилиндр горючую смесь.

Во втором такте оба клапана закрыты. Движущийся вверх поршень сжимает горючую смесь, которая при сжатии нагревается.

В третьем такте, когда поршень оказывается в верхнем положении, смесь поджигается электрической искрой свечи. Воспламенившаяся смесь образует раскаленные газы, давление которых составляет 3 -6 МПа, а температура достигает 1600 -2200 градусов. Сила давления толкает поршень вниз, движение которого передается коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок маховик будет дальше вращаться по инерции, обеспечивая движение поршня и при последующих тактах. Во время этого такта оба клапана остаются закрытыми.

В четвертом такте открывается выпускной клапан и отработанные газы движущимся поршнем выталкиваются через глушитель (на рисунке не показан) в атмосферу.

Любой тепловой двигатель включает в себя три основных элемента: нагреватель, рабочее тело, холодильник.

Для определения эффективности работы теплового двигателя вводят понятие КПД.

Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной работы, совершенной данным двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

Q1 – количество теплоты полученное от нагревания

Q2 – количество теплоты, отданное холодильнику

– работа, совершаемая двигателем за цикл.

Этот КПД является реальным, т.е. как раз эту формулу и используют для характеристики реальных тепловых двигателей.

Зная мощность N и время работы t двигателя работу, совершаемую за цикл можно найти по формуле

Передача неиспользуемой части энергии холодильнику.

В XIX веке в результате работ по теплотехнике французский инженер Сади Карно предложил другой способ определения КПД (через термодинамическую температуру).

Главное значение этой формулы состоит в том, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Т1, и холодильником с температурой Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины. Сади Карно, выясняя при каком замкнутом процессе тепловой двигатель будет иметь максимальный КПД, предложил использовать цикл, состоящий из 2 адиабатных и двух изотермических процессов

Цикл Карно — самый эффективный цикл, имеющий максимальный КПД.

Не существует теплового двигателя, у которого КПД = 100% или 1.

Формула дает теоретический предел для максимального значения КПД тепловых двигателей. Она показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника. Лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1.

Но температура холодильника практически не может быть ниже температуры окружающего воздуха. Повышать температуру нагревателя можно. Однако любой материал (твердое тело) обладает ограниченной теплостойкостью, или жаропрочностью. При нагревании он постепенно утрачивает свои упругие свойства, а при достаточно высокой температуре плавится.

Сейчас основные усилия инженеров направлены на повышение КПД двигателей за счет уменьшения трения их частей, потерь топлива вследствие его неполного сгорания и т. д. Реальные возможности для повышения КПД здесь все еще остаются большими.

Повышение КПД тепловых двигателей и приближение его к максимально возможному — важнейшая техническая задача.

Тепловые двигатели – паровые турбины, устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном – поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном – двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины; на железнодорожном – тепловозы с дизельными установками; в авиационном – поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.

Сравним эксплуатационные характеристики тепловых двигателей.

КПД:

Паровой двигатель – 8%.

Паровая турбина – 40%.

Газовая турбина – 25-30%.

Двигатель внутреннего сгорания – 18-24%.

Дизельный двигатель – 40– 44%.

Реактивный двигатель – 25%.

Широкое использование тепловых двигателей не проходит бесследно для окружающей среды: постепенно уменьшается количество кислорода и увеличивается количество углекислого газа в атмосфере, воздух загрязняется вредными для здоровья человека химическими соединениями. Возникает угроза изменения климата. Поэтому нахождение путей уменьшения загрязнения окружающей среды является сегодня одной из наиболее актуальных научно-технических проблем.

Примеры и разбор решения заданий

1. Какую среднюю мощность развивает двигатель автомобиля, если при скорости 180 км/ч расход бензина составляет 15 л на 100 км пути, а КПД двигателя 25%?

Дано: v=180км/ч = 50 м/с, V = 15 л = 0,015 м3, s = 100 км = 105 м, ɳ = 25% = 0,25, ρ = 700 кг/м3, q = 46 × 106 Дж/кг.

Найти: N.

Решение:

Запишем формулу для расчёта КПД теплового двигателя:

Работу двигателя, можно найти, зная время работы и среднюю мощность двигателя:

Количество теплоты, выделяющееся при сгорании бензина, находим по формуле:

Учитывая всё это, мы можем записать:

Время работы двигателя можно найти по формуле:

Из формулы КПД выразим среднюю мощность:

.

Подставим числовые значения величин:

После вычислений получаем, что N=60375 Вт.

Ответ: N=60375 Вт.

2. Тепловая машина имеет КПД 25 %. Средняя мощность передачи теплоты холодильнику составляет 4 кВт. Какое количество теплоты рабочее тело получает от нагревателя за 20 с?

Дано: ɳ = 25%, N = 4000 Вт, t = 20 с.

Найти: Q1.

Решение

  =

– это количество теплоты, отданное холодильнику

Коэффициент полезного действия механизма

Определение и формула коэффициента полезного действия механизма

В жизни человек сталкивается с проблемой и необходимостью превращения разных видов энергии. Устройства, которые предназначены для преобразований энергии, называют энергетическими машинами (механизмами). К энергетическим машинам, например, можно отнести: электрогенератор, двигатель внутреннего сгорания, электрический двигатель, паровую машину и др.

В теории любой вид энергии может полностью превратиться в другой вид энергии. Но на практике помимо преобразований энергии в машинах происходят превращения энергии, которые названы потерями. Совершенство энергетических машин определяет коэффициент полезного действия (КПД).

Коэффициент полезного действия можно определить через работу, как отношение (полезная работа) к A (полная работа):

   

Кроме того, можно найти как отношение мощностей:

   

где — мощность, которую подводят механизму; — мощность, которую получает потребитель от механизма. Выражение (3) можно записать иначе:

   

где — часть мощности, которая теряется в механизме.

Из определений КПД очевидно, что он не может быть более 100% (или не моет быть больше единицы). Интервал в котором находится КПД: .

Коэффициент полезного действия используют не только в оценке уровня совершенства машины, но и определения эффективности любого сложного механизма и всякого рода приспособлений, которые являются потребителями энергии.

Любой механизм стараются сделать так, чтобы бесполезные потери энергии были минимальны (). С этой целью пытаются уменьшить силы трения (разного рода сопротивления).

КПД соединений механизмов

При рассмотрении конструктивно сложного механизма (устройства), вычисляют КПД всей конструкции и коэффициенты полезного действия всех его узлов и механизмов, которые потребляют и преобразуют энергию.

Если мы имеем n механизмов, которые соединены последовательно, то результирующий КПД системы находят как произведение КПД каждой части:

   

При параллельном соединении механизмов (рис.1) (один двигатель приводит в действие несколько механизмов), полезная работа является суммой полезных работ на выходе из каждой отдельной части системы. Если работу затрачиваемую двигателем обозначить как , то КПД в данном случае найдем как:

   

Рис. 1

Единицы измерения КПД

В большинстве случаев КПД выражают в процентах

   

Примеры решения задач

Коэффициент полезного действия ?, формула КПД в физике. Как найти КПД⚡


Автор Даниил Леонидович На чтение 7 мин. Просмотров 37.3k. Опубликовано
Обновлено

Что такое КПД

Коэффициент полезного действия машины или механизма – это важная величина, характеризующая энергоэффективность данного устройства. Понятие используется и в повседневной жизни. Например, когда человек говорит, что КПД его усилий низкий, это значит, что сил затрачено много, а результата почти нет. Величина измеряет отношение полезной работы ко всей совершенной работе.

Согласно формуле, чтобы найти величину, нужно полезную работу разделить на всю совершенную работу. Или полезную энергию разделить на всю израсходованную энергию. Этот коэффициент всегда меньше единицы. Работа и энергия измеряется в Джоулях. Поделив Джоули на Джоули, получаем безразмерную величину. КПД иногда называют энергоэффективностью устройства.

Если попытаться объяснить простым языком, то представим, что мы кипятим чайник на плите. При сгорании газа образуется определенное количество теплоты. Часть этой теплоты нагревает саму горелку, плиту и окружающее пространство. Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем. Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.

Данная величина всегда ниже единицы. Например, для любой атомной электростанции она не превышает 35%. Причиной является то, что электростанция представляет собой паровую машину, где нагретый за счет ядерной реакции пар вращает турбину. Большая часть энергии идет на нагрев окружающего пространства. Тот факт, что η не может быть равен 100%, следует из второго начала термодинамики.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу. Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

Единицы измерения

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

От чего зависит величина КПД

Эта величина зависит от того, насколько общая совершенная работа может переходить в полезную. Прежде всего, это зависит от самого устройства механизма или машины. Инженеры всего мира бьются над тем, чтобы повышать КПД машин. Например, для электромобилей коэффициент очень высок – больше 90%.

А вот двигатель внутреннего сгорания, в силу своего устройства, не может иметь η, близкий к 100 процентам. Ведь энергия топлива не действует непосредственно на вращающиеся колеса. Энергия рассеивается на каждом передаточном звене. Слишком много передаточных звеньев, и часть выхлопных газов все равно выходит в выхлопную трубу.

Как обозначается

В русских учебниках обозначается двояко. Либо так и пишется – КПД, либо обозначается греческой буквой η. Эти обозначения равнозначны.

Символ, обозначающий КПД

Символом является греческая буква эта η. Но чаще все же используют выражение КПД.

Мощность и КПД

Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная. Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.

Напрашивается вопрос, почему через мощность нельзя узнать КПД устройства. На упаковке с оборудованием всегда указана номинальная мощность. Она показывает, сколько энергии потребляет устройство из сети. Но в каждом конкретном случае невозможно будет предсказать, сколько конкретно потребуется энергии для нагрева даже одного литра воды.

Например, в холодной комнате часть энергии потратится на обогрев пространства. Это связано с тем, что в результате теплообмена чайник будет охлаждаться. Если, наоборот, в комнате будет жарко, чайник закипит быстрее. То есть КПД в каждом из этих случаев будет разным.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

Это интересно

Наукой обосновано, что коэффициент полезного действия любого механизма всегда меньше единицы. Это связано со вторым началом термодинамики.

Для сравнения, коэффициенты полезного действия различных устройств:

  • гидроэлектростанций 93-95%;
  • АЭС – не более 35%;
  • тепловых электростанций – 25-40%;
  • бензинового двигателя – около 20%;
  • дизельного двигателя – около 40%;
  • электрочайника – более 95%;
  • электромобиля – 88-95%.

Наука и инженерная мысль не стоит на месте. постоянно изобретаются способы, как уменьшить теплопотери, снизить трение между частями агрегата, повысить энергоэффективность техники.

КПД светильника — новости АО «ВИЛЕД»

02.06.2017

Автор: ViLED

 

 

Поговорим о КПД светильника. Что это такое, как вычисляется и применимо ли это определение к светодиодным светильникам? Какой вклад вносят те или иные компоненты в конечную эффективность светильника. Ответы на эти вопросы в нашем ролике.

Приятного просмотра!

Согласно определению которое дано в ГОСТ (55392-2012). Коэффициент полезного действия — это величина, определяемая отношением светового потока ОП к суммарному световому потоку установленных в нем ИС.

Не секрет, что отражатели в светильнике возвращают не 100% падающего на них света, а рассеиватели пропускают не весь световой поток. При чем, все это усугубляется с течением времени. В результате лампы без светильника имеют значительно более высокий световой поток, чем у собранного прибора.
Итак, разделив световой поток собранного светильника на суммарный световой поток ламп мы получим КПД светильника.

Все вышесказанное имеет отношение только к светильникам с заменяемыми лампами, но теперь перейдем к светодиодным.
О них можно прочесть в примечании о КПД в том же ГОСТе
«Характеристику, имеется ввиду кпд, НЕ применяют для ОП, у которых оптическая система и ИС, представляют собой единое целое, например лампы-светильника, неразборного ОП со светодиодами.»
Нельзя отделять световой поток светодиодов от светового потока светильника с рассеивателем. В таком случае как же определить эффективность этого самого неразборного ОП со светодиодами.
Ответ прост — использовать величину светоотдачи.
Мы о ней уже говорили, но тем не менее, световая отдача ОП — это величина, определяемая отношением светового потока ОП к потребляемой им электрической мощности. А вот тут как раз нужное нам примечание:
«Характеристику применяют, как правило, для ОП у которых оптическая система и источник света представляет собой единое целое, например лампы светильника, неразборного ОП со светодиодами.»
Госты гостами, но все же интересно, какой вклад вносят те или иные компоненты в конечную эффективность.

Светодиодная плата питается через блок питания, он же драйвер. На его работу тратится порядка 10, 20% поступающей энергии.
Это означает, что светильник мощностью 100 Вт, отдает на светодиоды около 85 Вт, 15 Ватт теряются в самом драйвере.
Кстати, чем мощнее блок питания, тем эффективнее он работает.
Далее энергия идет к светодиодам. Именно выбор правильного режима работы светодиодов определяет их эффективность. Какой он должен быть, смотрите в предыдущих роликах.
(Если питать светодиод на 30% его максимальной мощности, то у него будет очень высокая светоотдача, но для высокого светового потока светодиодов потребуется больше.)
Наверно стоит рассказать про световой поток указанный на упаковке со светодиодами. Зачастую этот поток указывается производителем для температуры кристалла 25 градусов.
Измерение производится следующим образом: подается короткий импульс тока, и в этот момент фиксируется значение светового потока. Температура кристалла при этом не успевает вырасти.
Этот процесс вы видели в ролике о производстве светодиодов Оптоган.
При реальной эксплуатации, в процессе работы, температура кристалла может достигать 80 и более градусов. Хочу подчеркнуть, температура именно кристалла, а не корпуса светодиода. А с каждым десятком градусов, свыше 25, светоотдача падает на 2,5 — 3 %. Перейдем к рассеивателям и линзам.
В зависимости от типа они могут задерживать от 5 до 50% светового потока. Меньше всего задерживает стекло. Это значит что задерживаемая энергия выделится в виде тепла на самой оптике, тем самым нагревая ее.

Подведя итог попробуем собрать общую картину эффективности начиная от светодиода и заканчивая собранным светильником.
Для примера возьмем светодиоды с заявленной светоотдачей 160 лм/Вт.
При температуре кристалла в 70 градусов она упадает на 11,3% и составит 142 лм/Вт.
Подключив плату со светодиодами к источнику питания с КПД 87%, она снизится до 123,5 лм/Вт.
А поместив всю электронику в корпус и закрыв рассеивателем мы потеряем еще 10% светового потока. В итоге из 160 лм/Вт мы получим светоотдачу светильника около 111,2 лм/Вт.
Проследив всю цепочку снижения светоотдачи от значения на упаковке до реального устройства, попробуйте ответить на вопрос: насколько важна информация которая указанная на упаковке со светодиодами, если известна светоотдача готового устройства?
Она вообще не нужна, ни по ГОСТу ни по здравому смыслу.
Главное, чтобы это была именно светоотдача готового устройства на свой температурный режим работы, без всяких звездочек и оговорок.

Определение эффективности Merriam-Webster

ef · fi · cien · cy

| \ i-ˈfi-shən-sē

\

: эффективная работа

б (1)

: эффективная работа, измеряемая путем сравнения производства с затратами (такими как энергия, время и деньги)

(2)

: отношение полезной энергии, поставляемой динамической системой, к энергии, подаваемой в нее.

Определение и значение эффективности | Словарь.com

[ih-fish-uhn-see] SHOW IPA

/ ɪˈfɪʃ ən si / PHONETIC RESPELLING


существительное, множественное число ef · fi · cien · cies.

состояние или качество эффективности или способности выполнить что-либо с наименьшей тратой времени и усилий; компетентность в исполнении.

выполнение или способность выполнить работу с минимальными затратами времени и усилий: сборочная линия повысила эффективность отрасли.

отношение проделанной работы или энергии, развиваемой машиной, двигателем и т. Д., к подводимой к нему энергии, обычно выражаемой в процентах.

ВИКТОРИНА

СПРИНТ НА ​​ФИНИШ С ЭТОЙ ВИКТОРИНОЙ ОЛИМПИАДЫ!

Примите участие в нашей викторине об Олимпийских играх, чтобы узнать, сможете ли вы забрать домой золотую медаль в области знаний об Олимпийских играх.

Вопрос 1 из 10

Где впервые проводились Олимпийские игры?

Происхождение эффективности

1585–95; efficientia, эквивалент эффективного- (см. эффективный) + -ia-y 3

ДРУГИЕ СЛОВА ИЗ эффективности

non · ef · fi · cien · cy, существительное · per · ef · fi · cien · cy, существительное, множественное число su · per · ef · fi · cien · cies.

Слова рядом эффективность

эффективный, Effexor, действенный, действенный, действенный, результативный, эффективный, квартира эффективности, действенный, действенный, действенный

Dictionary.com Unabridged
На основе Несокращенного словаря Random House, © Random House, Inc. 2021

узнать больше об эффективности

Слова, относящиеся к эффективности

готовность, продуктивность, способности, энергия, талант, способности, опыт, производительность, навыки, компетентность, адаптивность, способность, способность, сила, адекватность, тщательность, компетентность, полнота, эффективность, пригодность

Как использовать эффективность в предложении

.expandable-content {display: none;}. css-12x6sdt.expandable.content-extended> .expandable-content {display: block;}]]>

  • С тех пор рост рынков электронной коммерции вызвал серьезный сдвиг в дизайне пути потребителя, призванном уменьшить трение и повысить эффективность.

  • Все более умные навигационные средства в кабине экипажа значительно повысили точность и эффективность планирования маршрута.

  • Его рассказы были построены с безжалостной повествовательной эффективностью.

  • Это была самая сложная глобальная система слежения из когда-либо созданных, и она работала со смертельным исходом.

  • Во-вторых, — сказал сенатор Пол, — аргумент Милтона Фридмана об эффективности.

  • Термин «эффективность» может показаться безжалостным, но он имеет значение.

  • Можно ли сравнить образовательную эффективность этих двух методов?

  • Таким образом, оценка содержания твердых веществ дает важный ключ к пониманию функциональной эффективности почек.

  • Насколько эффективна наша нынешняя образовательная система на уровне колледжа?

  • Во всех деловых вопросах ему требовалась жесткая экономия, но никогда не за счет эффективности.

  • Приняв научные принципы, компания Hope-Jones увеличила эффективность боксов Swell в десять раз.

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ ПРИМЕРОВ СМОТРЕТЬ МЕНЬШЕ ПРИМЕРОВ



популярных статейli {-webkit-flex-based: 49%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 49%; гибкая основа: 49%;} @media только экран и (max-width: 769px) {.css-2jtp0r> li {-webkit-flex-базис: 49%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 49%; гибкий-базис: 49%;}} @ media only screen and (max-width: 480px) { .css-2jtp0r> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкий-базис: 100%;}}]]>

Определения эффективности в Британском словаре


существительное множественное число

качество или состояние эффективности; компетентность; эффективность

отношение полезной работы, выполняемой машиной, двигателем, устройством и т. д., к подаваемой на него энергии, часто выражается в процентах См. также термический КПД

Collins English Dictionary — Complete & Unabridged 2012 Digital Edition
© William Collins Sons & Co.Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins
Издательство 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Медицинские определения эффективности


н.

Получение желаемых эффектов или результатов с минимальными затратами времени, усилий или навыков.

Мера эффективности; в частности, полезная выходная работа, деленная на вложенную энергию в любой системе.

Медицинский словарь American Heritage® Stedman’s
Авторские права © 2002, 2001, 1995 компании Houghton Mifflin.Опубликовано компанией Houghton Mifflin.

Научные определения эффективности


Отношение энергии, поставляемой (или выполняемой) машиной, к энергии, необходимой (или требуемой) для ее работы. КПД любой машины всегда меньше единицы из-за сил, таких как трение, которые непродуктивно расходуют энергию. См. Также механическое преимущество.

Отношение эффективного или полезного выхода к общему входу в любой системе.

Научный словарь американского наследия®
Авторские права © 2011.Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Прочие — это Readingli {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;} @ media only screen и (max-width: 769px) {. Css -1uttx60> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкий-базис: 100%;}} @ экран только мультимедиа и (max-width: 480px) {. css-1uttx60> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; гибкий базис: 100%;}}]]>

Определение эффективности

Что такое эффективность?

Эффективность означает пиковый уровень производительности, при котором используется наименьшее количество входных данных для достижения максимальной производительности.Эффективность требует сокращения количества ненужных ресурсов, используемых для получения определенного результата, включая личное время и энергию. Это измеримая концепция, которую можно определить с помощью отношения полезного выхода к общему входу. Это сводит к минимуму трату ресурсов, таких как физические материалы, энергия и время, при достижении желаемого результата.

Ключевые выводы

  • Эффективность — это фундаментальное сокращение количества потерянных ресурсов, которые используются для производства определенного количества товаров или услуг (продукции).
  • Экономическая эффективность является результатом оптимизации использования ресурсов для наилучшего обслуживания экономики.
  • Эффективность рынка — это способность цен отражать всю доступную информацию.
  • Операционная эффективность — это показатель того, насколько хорошо фирмы конвертируют операции в прибыль.

Понимание эффективности

В общем, что-то эффективно, если ничего не тратится зря и все процессы оптимизированы. В финансах и экономике эффективность может использоваться по-разному для описания различных процессов оптимизации.

Экономическая эффективность означает оптимизацию ресурсов для наилучшего обслуживания каждого человека в этом экономическом состоянии. Отсутствие установленного порога определяет эффективность экономики, но показатели экономической эффективности включают товары, поставляемые на рынок с наименьшими возможными затратами, и рабочую силу, обеспечивающую максимально возможный выпуск продукции.

Рыночная эффективность описывает, насколько хорошо цены интегрируют доступную информацию. Таким образом, рынки считаются эффективными, когда вся информация уже включена в цены, и поэтому нет никакого способа «обыграть» рынок, поскольку отсутствуют недооцененные или переоцененные ценные бумаги.Эффективность рынка была описана в 1970 году экономистом Юджином Фама, чья гипотеза эффективного рынка (EMH) гласит, что инвестор не может превзойти рынок и что рыночных аномалий не должно существовать, потому что они будут немедленно устранены арбитражем.

Операционная эффективность показывает, насколько хорошо получается прибыль в зависимости от операционных затрат. Чем выше операционная эффективность, тем прибыльнее фирма или вложение. Это связано с тем, что предприятие может получать больший доход или прибыль при тех же или более низких затратах, чем альтернативный вариант.На финансовых рынках операционная эффективность достигается за счет снижения транзакционных издержек и комиссий.

Исторический образ

Прорывы в экономической эффективности часто совпадали с изобретением новых инструментов, дополняющих рабочую силу. Ранние примеры включают колесо и ошейник для лошади. Ошейник для лошади перераспределяет вес на спине лошади, чтобы животное могло переносить большие грузы, не будучи перегруженным. Паровые двигатели и автомобили, появившиеся во время промышленной революции, позволили людям двигаться дальше за меньшее время и способствовали повышению эффективности путешествий и торговли.Промышленная революция также представила новые источники энергии, такие как ископаемое топливо, которые были дешевле, эффективнее и универсальнее.

Такие движения, как промышленная революция, также повысили эффективность во времени. Например, заводская система, в которой каждый участник сосредотачивается на одной задаче в производственной линии, позволяла операциям увеличивать выпуск продукции, экономя время. Многие ученые также разработали методы оптимизации выполнения конкретных задач. Известным примером стремления к эффективности в массовой культуре является биографический роман Фрэнка Банкера Гилбрета-младшего «Дешевле на дюжину».и Эрнестин Гилбрет Кэри. В книге Гилбрет-младший разрабатывает системы, позволяющие добиться максимальной эффективности даже в самых обыденных задачах, таких как чистка зубов.

Влияние эффективности

Эффективное общество способно лучше обслуживать своих граждан и действовать в условиях конкуренции. Качественно произведенные товары продаются по более низкой цене. Достижения в результате повышения эффективности способствовали повышению уровня жизни, например, благодаря обеспечению домов электричеством, водопроводом и предоставлению людям возможности путешествовать.Эффективность снижает голод и недоедание, потому что товары перевозятся дальше и быстрее. Кроме того, повышение эффективности позволяет повысить производительность за более короткое время.

Эффективность — важный атрибут, потому что все ресурсы недостаточны. Время, деньги и сырье ограничены, и важно сохранить их при сохранении приемлемого уровня производства.

Пример из реального мира

Индустрия 4.0 — это четвертая промышленная революция, характеризующаяся цифровизацией.Производственные процессы, производство и сфера услуг стали более эффективными с появлением мощных компьютеров, облачных вычислений, промышленного Интернета вещей (IIoT), аналитики данных, робототехники, искусственного интеллекта и машинного обучения.

Например, аналитика данных может применяться в промышленных условиях, чтобы информировать заводов или руководителей заводов, когда оборудование будет нуждаться в обслуживании или замене. Этот тип профилактического обслуживания может существенно снизить эксплуатационные расходы.Исследование Accenture, на которое ссылаются Джей Ли, Чао Джин, Зонгчан Лю и Хоссейн Давари Ардакани в их статье «Введение в основанные на данных методологии для прогнозирования и управления здравоохранением», показывает, что использование аналитики данных для прогнозируемого обслуживания приводит к снижению затрат на 30%. и на 70% меньше простоев оборудования. Регистрация данных показывает использование системы в реальном времени, и, используя исторические данные, накопленные с течением времени, менеджеры могут выявлять и исправлять неэффективные системы.

Что такое эффективность? Определение и значение

Эффективность рассматривает то, что производится в настоящее время, и сравнивает это с тем, что может быть достигнуто при существующем потреблении ресурсов, т.е.е. труд, время, деньги, машины и т. д. Это один из основных факторов при определении производительности, однако производительность ориентирована на количество, а эффективность — на качество и устранение расточительности. Он означает уровень производительности, который описывает процесс, который использует минимум входных данных для создания наибольшего количества выходных данных, то есть получение большего из меньшего.

Проще говоря, эффективность — это способность — часто измеряемая — не тратить впустую энергию, деньги, усилия, материалы и время на выполнение чего-либо или на получение желаемого результата.Умение делать вещи безупречно и без потерь — умение делать их хорошо.

Эффективность — это наилучшее использование имеющихся ресурсов. Эффективные компании максимизируют отдачу от заданных вложений, тем самым сводя к минимуму свои затраты. Когда эффективность компании повышается, ее затраты снижаются, а ее конкурентоспособность повышается, если основное внимание уделяется также производительности.

Dictionary.com имеет следующее определение «эффективности»:

«1.Состояние или качество эффективности или способности достичь чего-либо с наименьшей тратой времени и усилий; компетентность в исполнении. 2. Выполнение или способность выполнять работу с минимальными затратами времени и усилий ».



Эффективность в сравнении с производительностью

В простейшей форме разница между производительностью и эффективностью — это разница между количеством и качеством. Достичь 100% качества при максимальном уровне производства не всегда возможно.

Компаниям необходимо найти правильное сочетание эффективности и производительности, чтобы оптимизировать производительность и в то же время минимизировать отходы.

Производительность: обычно измеряется как выпуск за сопоставимые периоды — производство за минуту, час, день, неделю и т. Д. Например, если рабочий производит 100 рубашек за одну неделю, а затем 110 рубашек на следующей неделе, его или ее производительность увеличилась на 10%.

Производственная эффективность заключается в производстве продуктов и предоставлении услуг с оптимальным сочетанием затрат для получения максимального результата при минимальных затратах.Это уровень, на котором экономика больше не может производить больше товаров без снижения объемов производства другого товара.

Эффективность: оценивает качество проделанной работы, что обычно включает создание продукции с меньшими отходами, меньшими затратами денег и меньшими ресурсами.

Иногда эффективность более желательна, чем производительность. Например, представьте себе двух человек, Джудит и Боб, они оба продают промышленную арматуру. Боб продает клапаны на сумму 20 000 долларов каждую неделю и требует 3 000 долларов на покрытие деловых расходов.Он посещает клиентов, водит их на обед, устраивает выставки, арендует площадки, нанимает специализированных докладчиков и т. Д.

Джудит продает клапаны только на сумму 21 000 долларов каждую неделю. Однако все это она делает по телефону, никогда не вставая со своего рабочего места. Ее расходы меньше 50 долларов.

В то время как производительность Боба — производительность на сотрудника — выше, Джудит более эффективна, она тратит меньше денег. Джудит зарабатывает больше денег для своей компании.

Билл Гейтс, соучредитель Microsoft, которая стала крупнейшей в мире компанией-разработчиком программного обеспечения для ПК, однажды сказал: «Первое правило любой технологии, используемой в бизнесе, заключается в том, что автоматизация, применяемая к эффективной работе, увеличит эффективность.Во-вторых, автоматизация, применяемая к неэффективным операциям, увеличивает неэффективность ». (Изображение: twitter.com/BillGates)

Как эффективность может быть связана с качеством? Эффективность связана с количеством отходов — чем меньше отходов, тем эффективнее компания или сотрудник. Если John Doe Ltd. производит 1000 клапанов каждую неделю со 100 сотрудниками, а Mary Smith Inc. производит 1100 клапанов каждую неделю со 100 рабочими, Mary Smith Inc. явно демонстрирует превосходную производительность.

Однако, если Мэри Смит производит 200 неисправных клапанов каждую неделю по сравнению с 20 клапанами Джона Доу, Джон Доу более эффективен — Джон Доу заканчивает каждую неделю с 980 клапанами хорошего качества, которые можно продать по сравнению с 900 клапанами Мэри Смит.

Уравновешивание эффективности с производительностью

Иногда слишком много внимания уделяется производительности — выплачивая комиссионные и бонусы за проданные или произведенные объемы — может быть связано с риском для качества. Когда люди слишком стараются повысить продуктивность, они могут стать менее осторожными.

Олдос Хаксли (1894-1963), британский писатель, философ и видный член семьи Хаксли, однажды сказал: «Злейший враг жизни, свободы и обычных приличий — это полная анархия; их второй злейший враг — полная эффективность.”(Изображение: mmlafleur.com)

Если качество вашей продукции превышает количество имеющихся у вас проблем, это может быть неплохо.

Например, если вы будете настаивать на резком увеличении выпуска, количество дефектов и возвратов может вырасти на 10%. Однако если работа с такой скоростью означает, что увеличение производства качественных единиц того стоит, то производительность — это хорошо.

Чрезмерная концентрация на эффективности может подорвать производительность труда работников до такой степени, что они будут слишком бояться совершать ошибки и работать в медленном темпе, чтобы убедиться, что что-то никогда не пойдет не так.Однако это приводит к экспоненциальному снижению производительности, что плохо для любого бизнеса.

определение эффективности по The Free Dictionary

приготовление пищи на газу Работа с максимальной эффективностью; работает хорошо, работает без сбоев; действительно в ритме или на правильном пути. Выражение, вероятно, происходит от эффективности газа как средства для приготовления пищи (в отличие от угля, дров, керосина, электричества и т. Д.). Иногда фраза шутливо обновляется такими вариантами, как готовка с помощью электричества или готовка с помощью радара .

наезд на все шесть для плавной работы; правильно функционировать; работать на полную мощность; быть в хорошей физической форме и ухоженном состоянии. Этот американизм первоначально использовался, говоря о двигателях внутреннего сгорания, в частности о работе цилиндров, которые в более ранних автомобилях часто давали сбои. Когда образное использование получило распространение, слово цилиндр было исключено из конца выражения. Варианты включают хитов на все четыре и другие кратные двум.

Современная наука предлагает вам естественных средств, чтобы держать вас в курсе «всех шести» — каждую минуту дня. ( Saturday Evening Post , 10 марта 1928 г.)

в канавке В полном разгаре, бесперебойно, в отличной форме. Это американское сленговое выражение появилось в эпоху джаза. Groove первоначально назывался канавками граммофонных пластинок. В 1930-х и 1940-х годах in the groove означал, чтобы играть джазовую музыку пылко и профессионально или ценить такую ​​музыку и по ассоциации считаться «здоровым» и утонченным.

Джазовые музыканты не выступали на трибуне; они просто получили отличный ожог от игры в грув. ( Fortune , август 1933 г.)

Со временем в канавке и groovy превратились в «современный» или «модный», хотя это использование в настоящее время постепенно сокращается из текущего сленга. Когда используется в канавке , как в следующей цитате из Webster’s Third , это подчеркивает качество нахождения в превосходной форме, а не изысканность или модность.

Не имело значения, когда он был в пазу, о чем он хотел говорить. (Генри Миллер)

точно так же, как Нью-Йорк Это американское сленговое выражение, обычно единичный комментарий об успешной работе, имеет широкий спектр столь же расплывчатых эквивалентов, таких как , отлично, хорошо, путь к успеху . Речь идет о Нью-Йорке как о воплощении успеха, общества и моды.

Живописные выражения: тематический словарь, 1-е издание.© 1980 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Эффективность — образование в области энергетики

Рис. 1. Потребляемая мощность в тепловом двигателе измеряется в МВт, а выходная мощность, полученная в виде электричества, измеряется в МВт. [1] Отношение выходной мощности к входящей — это КПД.

Слово может иметь множественные и неоднозначные значения в повседневном языке, но в науке они имеют точные значения. Эффективность в физике (и часто в химии) — это сравнение выходной энергии с вложенной энергией в данной системе.Он определяется как процентное отношение выходной энергии к входной энергии, определяемое уравнением:

[math] Эффективность = \ frac {E_ {out}} {E_ {in}} \ times 100 \% [/ math]

Это уравнение обычно используется для представления энергии в виде тепла или мощности.

«Эффективность» часто путают с «эффективностью», и при анализе энергетических систем их следует различать друг от друга. Энергоэффективность измеряет, сколько система извлекает из потока топлива или первичной энергии, которую она использует.Если энергетическая система эффективна, она использует эту энергию для достижения правильной цели. Например, автомобиль является очень эффективным средством передвижения, поскольку он может перемещать людей на большие расстояния и в определенные места. Однако автомобиль может не очень эффективно перевозить людей из-за того, как он расходует топливо. [2]

Типы КПД

Тепловой КПД

Эффективность очень часто используется в науке для описания эффективности теплового двигателя и называется термической эффективностью. [3] Этот КПД описывает, сколько работы двигатель может получить от используемого топлива. Согласно второму закону термодинамики, известному как КПД Карно, существуют верхние пределы того, насколько эффективными могут быть двигатели. Этот КПД Карно зависит только от температуры источника тепла и поглотителя холода и предназначен для идеального (невозможного) двигателя, у которого нет изменения энтропии. Хотя такой двигатель мог бы максимизировать эффективность , с точки зрения эффективности он ужасно непрактичен, поскольку его идеализированные процессы требуют очень много времени для выполнения значительного объема работы.По словам Шредера, «не беспокойтесь об установке двигателя Карно в свой автомобиль; хотя это увеличит расход топлива, вас будут обгонять пешеходы». [4] [5]

Эффективность передачи электроэнергии

Электроэнергия имеет тенденцию терять энергию в электрической сети, поскольку она передается из одного места в другое, в зависимости от величины электрического тока, конкретных проводников и длины линии передачи. По мере увеличения напряжения эти потери значительно снижаются из-за их связи с током.Типичные потери от электростанции для пользователя в их доме колеблются от 8% до 15%. [6]

КПД ветряной турбины

Ветровые турбины ограничены максимальным теоретическим КПД 59,3%, который известен как предел Беца. [7] Этот закон получен путем анализа сохранения массы и количества движения в потоке жидкости вокруг привода ветряной турбины. Эффективность ветряной турбины означает, сколько энергии она может получить от ветра, проходящего через роторы.

Последствия

Эффективность используется для описания энергии, которую определенная система может извлекать и использовать из своего источника энергии. К таким системам относятся силовые установки, двигатели и турбины. Любая система , использующая энергию топлива или основного потока, имеет определенный КПД.

КПД угольных и газовых электростанций составляет от 32% до 42%. [8] Если электростанция имеет КПД 35%, то на каждые 100 Дж тепла от угля около 35 Дж превращается в электричество, а остальные 65 Дж — в тепло.Это тепло идет на нагревание атмосферы или, возможно, водоема, такого как река или озеро.

Это не технический сбой, а ограничение, установленное термодинамикой, с максимальной эффективностью таких установок, определяемой КПД Карно. Чем ниже эффективность таких установок, тем более пагубно они воздействуют на окружающую среду, поскольку необходимо использовать больше этих видов топлива для удовлетворения энергетических потребностей. Возможность повышения эффективности является предметом текущих исследований, в первую очередь из-за того, что возможность повышения эффективности снизит воздействие на окружающую среду от использования энергии и уменьшит потребности в ресурсах в будущем.Наряду с эффективностью для окружающей среды и здоровья людей важно, чтобы подходящие виды топлива были доступны.

Когенерационные установки используют отходящее тепло электростанций и других тепловых систем (например, двигатель автомобиля с обогревателем) для питания других частей системы, тем самым повышая общий КПД. [9]

Для дальнейшего чтения

Ссылки

  1. Сделано внутри команды энциклопедии
  2. ↑ Diffen, Эффективность и эффективность [Онлайн], Доступно: http: // www.diffen.com/difference/Effectiveness_vs_Efficiency
  3. ↑ Р. Вольфсон, «Энтропия, тепловые двигатели и второй закон термодинамики» в Энергия, окружающая среда и климат , 2-е изд., Нью-Йорк, Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, гл. 4, сек. 7. С. 81-84.
  4. ↑ Hyperphysics, Цикл Карно [Online], Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/carnot.html
  5. ↑ McMaster Physics and Astronomy, Цикл Карно [Online], Доступно: http: // www.Physics.mcmaster.ca/~morozov/3K03/Lecture9.pdf
  6. ↑ IEC, ЭФФЕКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ [Онлайн], Доступно: http://www.iec.ch/about/brochures/pdf/technology/transmission.pdf
  7. ↑ Программа WindPower, The Betz limit [Online], Доступно: http://www.wind-power-program.com/betz.htm
  8. ↑ Bright Hub Engineering, Эффективность различных типов электростанций [Online], Доступно: http: //www.brighthubengineering.ru / электростанции / 72369-сравнить-эффективность-разных-электростанций /
  9. ↑ Forbes, Самые эффективные электростанции [Онлайн], Доступно: http://www.forbes.com/2008/07/03/energy-efficiency-cogeneration-biz-energy_cx_jz_0707efficiency_horror.html

Эффективность

— Econlib

Для экономистов эффективность — это взаимосвязь между целями и средствами. Когда мы называем ситуацию неэффективной, мы утверждаем, что могли бы достичь желаемых целей с меньшими средствами или что использованные средства могут привести к большему количеству желаемых целей.«Меньше» и «больше» в этом контексте обязательно означают все меньшую и большую ценность. Таким образом, экономическая эффективность измеряется не соотношением между физическими количествами целей и средств, а соотношением между ценностью целей и стоимостью средств.

Такие термины, как «техническая эффективность» или «объективная эффективность» не имеют смысла. С чисто технической или физической точки зрения каждый процесс совершенно эффективен. Отношение физического выхода (целей) к физическому входу (средствам) обязательно равно единице, как напоминает нам основной закон термодинамики.Рассмотрим инженера, который считает, что одна машина более эффективна, чем другая, потому что одна производит больше работы на единицу затраченной энергии. Инженер неявно считает только проделанную полезную работу. «Полезно», конечно, оценочный термин.

Неизбежно оценочный характер концепции поднимает фундаментальный вопрос для каждой попытки говорить об эффективности любого процесса или учреждения: чьи оценки мы используем и как они должны быть взвешены? Экономическая эффективность использует денежные оценки.Это относится к соотношению между денежной стоимостью целей и денежной стоимостью средств. Следовательно, учитываются оценки тех, кто желает и может поддержать свои предпочтения, предлагая деньги.

С этой точки зрения земельный участок используется с максимальной экономической эффективностью, когда он находится под контролем стороны, которая желает (что подразумевает возможность) заплатить наибольшую сумму денег, чтобы получить этот контроль. Доказательством того, что конкретный ресурс используется эффективно, является то, что никто не готов платить больше, чтобы направить его на другое использование.

Те, кто возражают против того, что это чрезвычайно узкое определение эффективности, часто не понимают, что каждое понятие эффективности должно использовать некоторую меру ценности. Денежная мера, используемая в экономической науке, оказывается одновременно широкой и полезной. Это позволяет нам принимать во внимание и сравнивать оценки, сделанные многими разными людьми, и давать соответствующие ответы.

Какое строение должно быть на угловом участке Пятого и Главного: заправочная станция, кондоминиум, цветочный магазин или ресторан? Владелец может принять оправданное решение, даже если у всех в городе разные предпочтения.Владелец просто принимает самую высокую денежную ставку, которую делают за нее различные потенциальные пользователи земли (флорист, ресторатор и т. Д.). Эффективное социальное сотрудничество требует межличностных сравнений ценностей, а денежные ценности дают нам общий знаменатель, который работает замечательно.

Важнейшими предпосылками для создания этих денежных значений являются частная собственность на ресурсы и относительно неограниченные права на обмен собственности. Когда эти условия удовлетворяются, конкурирующие желания использовать ресурсы устанавливают денежные цены, которые указывают на ценность каждого ресурса при его текущем использовании.Те, кто считает, что определенные ресурсы можно было бы более ценно (более эффективно) использовать каким-либо другим способом, могут поднять цену и отвести их от текущих пользователей.

В 1930-х, например, небольшая группа людей, которые высоко ценили ястребов, купила гору в Пенсильвании и тем самым превратила ее из района охоты на ястребов в ястребиный заповедник. Сегодня наши законы защищают ястребов и других хищников, но в 1930-х годах ястребы находились под угрозой исчезновения, потому что на них охотились как на паразитов, поедающих цыплят.Если бы единственным вариантом для тех, кто сформировал Ассоциацию заповедников Ястребиных гор в 1934 году, было убедить политиков и общественность изменить законы, ястребы вполне могли бы исчезнуть сегодня в этой области. Ассоциация смогла спасти ястребов, потому что ее члены продемонстрировали посредством конкурирующих денежных предложений, что святилище было наиболее эффективным, то есть самым ценным в денежном отношении видом использования горы.

Возможно, важность частной собственности для достижения экономической эффективности можно наиболее ясно увидеть, посмотрев на то, что происходит, когда мы пытаемся работать вместе без эффективной системы определения денежной стоимости ресурсов.Возьмем, к примеру, городское автомобильное движение. Как мы можем прийти к суждению об общей эффективности или неэффективности процесса поездки на работу, если нам нужно сравнить удобство одного человека с задержкой другого, время, сэкономленное для одних за счет угарного газа, вдыхаемого другими, интенсивное недовольство одного человека удовольствиями другого человека? Чтобы выяснить, ценит ли Джек чистый воздух больше, чем Джилл ценит быструю поездку на работу, требуется большой набор индикаторов ценности межличностного общения. Городские поездки создают в нашем обществе заторы, а также проблемы с загрязнением воздуха, потому что мы не разработали работоспособную процедуру для взвешивания и сравнения положительных и отрицательных оценок разных людей.

Ключевым недостающим элементом является частная собственность. Поскольку многие ключевые ресурсы, используемые пассажирами, не находятся в частной собственности, пассажиры не обязаны участвовать в торгах за их использование и платить цену, которая отражает их ценность для других. Пользователи не платят деньги за такие ресурсы, как городской воздух и городские улицы. Следовательно, эти товары используются, как если бы они были бесплатными ресурсами (см. Трагедию общин). Но их использование требует затрат для всех остальных, кто лишился их использования.При отсутствии денежных цен на такие скудные ресурсы, как улицы и воздух, городских жителей «невидимая рука ведет к достижению цели, которая не входила в их намерения», если применить знаменитое обобщение Адама Смита. Однако в этом случае цель — не общественный интерес, а результат, который никому не нужен.

Критики экономической эффективности утверждают, что она является плохим руководством для государственной политики, поскольку игнорирует важные ценности, кроме денег. Они указывают, например, что богатая вдова, которая отдает скудное молоко матери недоедающего младенца, чтобы помыть свои бриллианты, способствует экономической эффективности.Пример натянутый, не в последнюю очередь потому, что стремление к экономической эффективности почти всегда делает молоко доступным как для младенца, так и для вдовы. Большинство экономистов согласятся, что такие драматические примеры могут напомнить нам, что экономическая эффективность не является высшим благом в жизни, но это не означает, что мы должны отказаться от этой концепции.

Моральная интуиция, которая позволяет нам легко выбирать между голодом ребенка и тщеславием вдовы, не может начать решать бесчисленное множество проблем, которые возникают каждый день, когда сотни миллионов людей пытаются сотрудничать, используя скудные средства с разнообразным использованием для достижения разных целей.Более того, замечательные подвиги социального сотрудничества, которые фактически делают полноценное молоко доступным для голодных младенцев, находящихся далеко от коров, были бы невозможны в отсутствие денежных ценностей, которые выражают и способствуют экономической эффективности.

Социальная полезность четко определенных прав собственности, свободного обмена и системы относительных денежных цен, которая возникает из этих условий, возможно, наиболее убедительно продемонстрирована катастрофическим провалом в двадцатом веке обществ, которые пытались функционировать без них ( см социализм).


Об авторе

Покойный Пол Хейн был старшим преподавателем экономики Вашингтонского университета в Сиэтле. Он имел докторскую степень. по этике и обществу из Школы богословия Чикагского университета. Умер в 2000 году.


Дополнительная литература

Хайек, Фридрих А. «Использование знаний в обществе». Американский экономический обзор 35, нет. 4 (1945): 519–530. Перепечатано у Хайека, Индивидуализм и экономический порядок. Chicago: University of Chicago Press, 1948. Доступно в Интернете по адресу: http://www.econlib.org/library/Essays/hykKnw1.html

Jouvenel, Bertrand de. «Эффективность и удобство». Лекция в память Эрла Грея, прочитанная в Королевском колледже, Ньюкасл-апон-Тайн, Англия, 1960. Перепечатано в Кеннете Дж. Эрроу и Тиборе Скитовски, ред., Readings in Welfare Economics. Homewood, Ill .: Ричард Д. Ирвин, 1969. Стр. 100–112.

1923. Найт, Фрэнк Х. «Этика конкуренции». Ежеквартальный журнал экономики 37 (1923): 579–624.Перепечатано в Knight, The Ethics of Competition and Other Essays. Чикаго: Чикагский университет Press, 1935.

Строуп, Ричард Л. и Джейн С. Шоу. «Свободный рынок и окружающая среда». Public Interest 97 (осень 1989 г.): 30–43.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.