Otwórz menu główne
Zobacz też: sprawność fizyczna w medycynie sportowej.
Energia wyjściowa jest zawsze mniejsza od energii wejściowej

Sprawność, sprawność energetycznaskalarna bezwymiarowa wielkość fizyczna określająca w jakim stopniu w danym procesie przekształcana jest energia jednego rodzaju w energię innego rodzaju; jest to parametr określający efektywność wykorzystania paliwa. Sprawność to stosunek ilości energii wychodzącej z procesu do ilości energii wchodzącej do procesu[1].

W praktyce sprawność charakteryzuje urządzenia, które realizują proces przemiany jakiejś postaci energii. Tak określoną sprawność można wyznaczyć następująco:

gdzie:

– sprawność,
– energia przetworzona w dżulach [J],
– energia dostarczona [J].

Sprawność wyrażana jest w jednostkach względnych (tzn. bez tak zwanego miana) jako ułamek, często w zapisie procentowym (w procentach). Z zasady zachowania energii, której wyrazem w termodynamice jest pierwsza zasada termodynamiki, wynika, że sprawność nie może być większa od jedności, czyli od 100%. II zasada termodynamiki narzuca ograniczenie na maksymalną wartość sprawności procesów termodynamicznych[a]. Ograniczenie to można przedstawić wzorem:

gdzie to temperatura tzw. grzejnicy (źródła energii cieplnej), a temperatura tzw. chłodnicy. Grzejnica i chłodnica są niezbędnymi elementami każdego zamkniętego cyklu przemian energii cieplnej w energię mechaniczną (zob. cykl Carnota). Temperatury w tym wzorze muszą mieć wartość podaną w skali Kelwina, czyli w kelwinach.

Porównanie dwóch historycznych obiegów pary-wody (typowe obiegi w elektrowniach w latach 1900 i 2000)[potrzebny przypis]

Sprawność 1900 2000
cyklu 0,34 0,58
turbiny 0,60 0,92
generatora 0,91 0,987
kotła 0,83 0,92
układów pomocniczych 0,97 0,93[b]
SPRAWNOŚĆ 0,15 0,45


Wzrost sprawności turbin – Historycznie[potrzebny przypis]

  • 1900 – 60%
  • 1920 – 68%
  • 1940 – 77%
  • 1960 – 83%
  • 1980 – 88%
  • 2000 – 92%

Zobacz teżEdytuj

UwagiEdytuj

  1. W roku 2014 opublikowano pracę teoretyczną, w której wykazano, że ograniczenie to w pewnych szczególnych warunkach nie jest spełnione dla kwantowego cyklu Otta[2], co nie łamie jednak II zasady termodynamiki[3].
  2. W nowoczesnych układach sprawność układów pomocniczych została znacznie zredukowana z powodu dostosowania bloku do wymogów ochrony środowiska oraz rozbudowanego układu pomp zasilających.

PrzypisyEdytuj

  1. Sprawność. W: Aniela Topulos, Jolanta Iwańska, Elżbieta Tabaczkiewicz, Elżbieta Gontarz: Mały ilustrowany leksykon techniczny. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1982, s. 516. ISBN 83-204-0425-8.
  2. J. Rossnagel, O. Abah, F. Schmidt-Kaler, K. Singer i inni. Nanoscale Heat Engine Beyond the Carnot Limit. „Phys. Rev. Lett.”. 112 (3), s. 030602, 2014. DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.030602. 
  3. Robert Alicki. Comment on „Nanoscale Heat Engine Beyond the Carnot Limit”. „arXiv (Quantum Physics)”, 2014.