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电加热的方法中什么方法热效率最高?

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时间:2024-08-17 10:52:01
热度:

电加热的方法中什么方法热效率最高?【专家解说】:因为电流的热效应的公式是:Q=UIt,所以热效率与电热器的种类等无关。又因为,热效率公式是:W有Q放=η,故电加热时,尽量损失较少的

【专家解说】:因为电流的热效应的公式是:Q=UIt,所以热效率与电热器的种类等无关。又因为,热效率公式是:W有/Q放=η,故电加热时,尽量损失较少的热量则可达到更高值的热效率。

热效率的含义是:
对于特定热能转换装置,其有效输出的能量与输入的能量之比,是无量纲指标,一般用百分比表示。常见的有发电装置、锅炉装置、发动机装置等,有以下三种定义方法:发电效率,装置效率,循环效率。在锅炉中,一般不将鼓风机、引风机、炉排运动等小号的能量计入输入能量,而是单独计算和衡量。
发动机中转变为机械功的热量与所消耗的热量的比值。发动机的热效率分为指示热效以及有效热效率两种。指示热效率是指发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。有效热效率是指实际循环的有效功与所消耗的热量的比值,是衡量发动机经济性能的重要指标。

提高热效率的途径:

能源物质或发动机的效率η,可以表示为做功W或A与能量E或热Q的比,即
η= W/E = A/E
由⑶--⑺式,及⑼-⑿式的E=Q+W=PE+(1-P)E,W=A=(1-P)E,则
η= 1-P = 1-Wi/Ω = q ⒁

η= 1-lnW/lnΩ = -lnP/lnΩ ⒂
= 1-S/klnΩ ⒃
由统计熵S=k`-`B`!`lnW,和P=W/Ω得
W=EXP(S/k`-`B`!`)
P=EXP(S/k`-`B`!`)
则效率还可以用熵表示
η=1-EXP(S/k`-`B`!`)/Ω ⒄
将P=2/3代入⒁式,就得到与η=1-Q`-`2`!`/Q`-`1`!`=1/3同样的结果
η=1-P=1-2/3=1/3
即单级无序热机的效率极限1/3。对于多级热机,后级热机所具有的总能量Ei+1,是前级热机排放出的热量Qi,Ei+1=Qi;他的效率就是前级热机效率的1/3,ηi+1=ηi(1/3),则n级热机的复合效率
ηn=∑∏ηi
对ηi=1/3的n级热机,他的复合效率的极限
limηn=lim∑(1/3)n=1/2
n→∞ n→∞
只有当P=0时,系统的微观状态高度有序,η=1-P=1,则发动机的效率为100%,这是单级发动机的效率。
如果用多级发动机,要想使发动机的效率达到1,只需每单级发动机的效率,即有序度为P=1/2就行,
limηn=lim∑(1/2)n=1
求解
若只想使用有限级的发动机就能使效率达到100%,利用复合效率公式,及其等比级数的和式S=a[(1-qn)/(1-q)]就能推出所需的单级发动机的效率或有序度P。通常,应有a=q=η,S=1。只用两级发动机,即n=2,就要使机组的效率趋向100%时,则S=a[(1-q2)/(1-q)]式有
η2+ η - 1 = 0
`.`解得
η1=-(1+51/2)/2
η2=(51/2-1)/2
因η≯1,η≮0,故舍弃η1=-(1+51/2)/2,保留η=(51/2-1)/2的解。即只需发动机的单级效率η=(51/2-1)/2或P=1-η=(3-51/2)/2,就可使二级有序发动机的组合效率达到100%。此种组合的不完全有序因有序度P=(3-51/2)/2,较之完全有序P=1小得多,故实现起来相对于P=1要容易些、可能性更大些。其他级数的发动机也可仿此处理,他们的单级效率通常在(3-51/2)/2<P<1/2或(51/2-1)/2<;η<1/2之间。当然,单级有序发动机的效率越高越好如η=2/3,η=1,P=0最好。
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