Efficienza Energetica

 

 

In fisica e ingegneria (includendo ingegneria meccanica e ingegneria elettrica ) l'efficienza energetica è un numero adimensionale con un valore compreso tra 0 e 1 oppure, quando moltiplicato per 100, è espresso in percentuale. L'efficienza energetica di un processo è definita come:

\mathrm{efficienza} \ \eta = \mathrm{{potenza \ in \ uscita} \over \mathrm{potenza \ in \ entrata}} \ (= lavoro \ W / energia \ E)

dove W è la quantità di lavoro utile eseguito dal processo (in joule ), e "energia" E è la quantità di energia (ancora in joule) assorbita dal processo.

Per la legge di conservazione dell'energia , l'efficienza energetica in un sistema chiuso non può mai superare il 100%.

Fonte [Wikipedia]

 

IL RENDIMENTO TERMODINAMICO

In una conversione di energia il rendimento termodinamico' o efficienza termodinamica è il rapporto tra il lavoro compiuto e l'energia fornita al sistema ( Q ass , energia assorbita da parte del sistema dall'ambiente esterno verso l'interno del sistema):

\eta = \frac{L}{|Q_{ass}|}

Il rendimento è espresso come valore compreso tra zero e uno o sotto forma di percentuale.

Esempi

Nel caso per esempio del motore di una automobile , il rendimento è il rapporto tra l'energia meccanica ottenuta con quel combustibile e l' energia chimica contenuta del combustibile utilizzato.

  • In un ciclo termodinamico il rendimento è definito da:

\eta = \frac{L}{|Q_{ass}|} = \frac{|Q_{ass}| - |Q_{ced}|}{|Q_{ass}|} = 1 - \frac{|Q_{ced}|}{|Q_{ass}|}

dove L è il lavoro meccanico compiuto nel ciclo e Q ced , Q ass è il calore ceduto e assorbito dal sistema, rispettivamente, presi sempre in modulo (altrimenti il rendimento non sarebbe sempre positivo).

  • Il rendimento termico di una caldaia è definito come:

\eta_t = {P_u \over {\dot m_c H_i}}

dove P u è la potenza utile ottenuta, \dot m_cè la portata di combustibile e H i è il potere calorifico inferiore.

  • Le pompe reali non sono in grado di trasferire al fluido tutta l'energia che ricevono. Infatti a causa di attriti, dissipazioni e turbolenze, la potenza assorbita sarà maggiore di quella effettivamente acquistata dal fluido. Il rapporto tra potenza utile (N u ) e la potenza assorbita (N ass ) definisce il rendimento ? della pompa.

\eta = {N_u \over N_{ass}} < 1

Considerazioni

Per la macchina termica , Carnot ha scoperto che il rendimento della macchina di Carnot è funzione delle temperature assolute delle sorgenti tra cui essa lavora:

\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1}

 

\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}


dove T 1 > T 2 .

Il Secondo principio della termodinamica sancisce l'impossibilità teorica di realizzare un sistema con rendimento maggiore o uguale a 1, quindi nessuna macchina può eccedere il rendimento della macchina di Carnot.

Altri tipi di rendimento

Il rendimento isoentropico in un compressore centrifugo per fluidi comprimibili vale: \eta_{is} = {\Delta H_{is} \over \Delta H}

Fonte [Wikipedia]

IL RENDIMENTO TERMICO

Il rendimento termico è l'espressione dell'estrazione di calore rispetto a quella potenzialmente disponibile e il suo valore non può essere superiore a 1, ma al massimo pari ad 1 o piu generalmente inferiore a esso.

Uso e accorgimenti

Questo termine viene usato per definire il maggiore sfruttamento delle potenzialità del combustibile utilizzato ed è influenzato da diversi fattori che influiscono con la combustione.

I fattori che pesano sul rendimento termico sono:

  • Camera di combustione elemento che influenza notevolmente tale rendimento, dato che influisce in modo particolare con la sua forma
    • Rapporto di compressione maggiore sarà il suo valore e maggiore sarà il rendimento
    • Cilindro , Testata e Pistone sono gli elementi (non sono sempre presenti tutti e tre come nel caso del motore boxer a cilindri contrapposti) che determinano la camera di combustione e che possono essere muniti di diversi accorgimenti
  • Carburazione / Stechiometria più la miscela aria combustibile sarà ricca d'aria e maggiore sarà il rendimento termico

Questi fattori oltre a modificare la quantità del calore sviluppato, migliorano anche la velocità con la quale viene generato, fattore importante per poter sfruttare l'energia termica disponibile, dato che a seconda del tempo impiegato per avere quanto piu calore estratto dal combustibile, si ha uno sfruttamento dinamico differente, infatti impiegando la metà del tempo riuscendo a generare la stessa quantità di calore dalla stessa quantità di carburante, permette d'avere un rendimento termodinamico piu elevato, migliorandone quindi il valore globale.

In una conversione di energia il rendimento termodinamico' o efficienza termodinamica è il rapporto tra il lavoro compiuto e l'energia fornita al sistema ( Q ass , energia assorbita da parte del sistema dall'ambiente esterno verso l'interno del sistema):

\eta = \frac{L}{|Q_{ass}|}

Il rendimento è espresso come valore compreso tra zero e uno o sotto forma di percentuale.

Esempi

Nel caso per esempio del motore di una automobile , il rendimento è il rapporto tra l'energia meccanica ottenuta con quel combustibile e l' energia chimica contenuta del combustibile utilizzato.

  • In un ciclo termodinamico il rendimento è definito da:

\eta = \frac{L}{|Q_{ass}|} = \frac{|Q_{ass}| - |Q_{ced}|}{|Q_{ass}|} = 1 - \frac{|Q_{ced}|}{|Q_{ass}|}

dove L è il lavoro meccanico compiuto nel ciclo e Q ced , Q ass è il calore ceduto e assorbito dal sistema, rispettivamente, presi sempre in modulo (altrimenti il rendimento non sarebbe sempre positivo).

  • Il rendimento termico di una caldaia è definito come:

\eta_t = {P_u \over {\dot m_c H_i}}

dove P u è la potenza utile ottenuta, \dot m_cè la portata di combustibile e H i è il potere calorifico inferiore.

  • Le pompe reali non sono in grado di trasferire al fluido tutta l'energia che ricevono. Infatti a causa di attriti, dissipazioni e turbolenze, la potenza assorbita sarà maggiore di quella effettivamente acquistata dal fluido. Il rapporto tra potenza utile (N u ) e la potenza assorbita (N ass ) definisce il rendimento ? della pompa.

\eta = {N_u \over N_{ass}} < 1

Considerazioni

Per la macchina termica , Carnot ha scoperto che il rendimento della macchina di Carnot è funzione delle temperature assolute delle sorgenti tra cui essa lavora:

\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1}

 

\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}


dove T 1 > T 2 .

Il Secondo principio della termodinamica sancisce l'impossibilità teorica di realizzare un sistema con rendimento maggiore o uguale a 1, quindi nessuna macchina può eccedere il rendimento della macchina di Carnot.

Altri tipi di rendimento

Il rendimento isoentropico in un compressore centrifugo per fluidi comprimibili vale: \eta_{is} = {\Delta H_{is} \over \Delta H}

Fonte [Wikipedia]

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