A hatásfok a rendelkezésre álló energia felhasználásának mértéke.
A hatásfok számítása:
ahol:
A befektetett energia és a hasznosult energia különbsége az EV veszteség (amely hőként, hangként vagy egyéb formában a környezetbe távozik):
Az energiamegmaradás törvényéből következik, hogy a hatásfok 1-nél, vagy százalékban kifejezve 100%-nál nagyobb nem lehet. Gyakorlatilag a hatásfok mindig kisebb 100%-nál. A javítása a veszteség csökkentésével vagy egy részének hasznosításával történik.
A hétköznapi szóhasználatban az energia szó szerepel, de a valóságban többnyire a teljesítmény értékét számítjuk (bevezetett, kinyert teljesítmény és teljesítményveszteség). Ebben az értelemben a következő forma is helyes: ahol P a teljesítmény.
A mértékegységekkel és fizikai mennyiségekkel foglalkozó nemzetközi intézmények (BIPM, NIST, IUPAC) ezzel a kérdéssel nem foglalkoznak, mert a hatásfok az egy mértékegységű és egy dimenziójú mennyiségek közé tartozik. Az IUPAC Green Book harmadik kiadása magyarázat nélkül csupán a nevét említi az egy dimenziójú mennyiségekről szóló fejezetben (97. oldal: 3.10.1. Fractions (relative values, yields, and efficiencies).
A veszteségek több forrásból keletkezhetnek, ezt szemléletesen az energiafolyam diagramban (Sankey-diagram)
szokták ábrázolni. Az energia áramlását százalékos értékével arányos vastagságú nyíllal jelölik, melyből az egyes veszteségek elágaznak, esetleg valamilyen energiahasznosító művelet segítségével visszaáramolnak a rendszerbe. Példaképpen egy kombinált ciklusú erőmű egyszerűsített energiafolyam ábrája látható, ahol az erőműbe bevezetett energiából a gázturbina által hajtott generátor szolgáltatta elektromos energia (GT) és a gőzturbina generátorának elektromos energiája a hasznos energia. Az erőmű összhatásfoka az ábra jelöléseivel:Az egyes veszteségek hatását részhatásfokkal lehet figyelembe venni. Az ilyen módon számolt hatásfokokkal az összhatásfok a részhatásfokok szorzatával egyenlő:
Az ideális Carnot-ciklus hatásfoka : , ahol
Carnot tétele szerint semmilyen termikus folyamat hatásfoka nem lépheti túl ezt az értéket.
Ha a ciklusok számának mértékegysége , akkor a munka és a hőmennyiség mértékegysége .
Ugyanezt a hatásfokot kapjuk, ha a munkavégző közeg tömegére vonatkoztatjuk a munkát és a hőmennyiséget, tehát mértékegységeik:
Egy adott berendezés (erőgép vagy munkagép) hatásfokát több tényező befolyásolhatja, így környezeti tényezők (például légnyomás, külső hőmérséklet), de jelentősen változhat a hatásfok a terhelés függvényében. Sok veszteség nem, vagy csak kis mértékben függ a berendezés pillanatnyi teljesítményétől, vagyis a bevezetett energiától. Egy forgó villanymotor súrlódási vesztesége független attól, hogy teljes teljesítménnyel dolgozik vagy éppen üresjáratban forog. Az első esetben a hatásfoka a legnagyobb, a másodikban értéke zéró. A műszaki adatok között közölt hatásfok értékek általában a legkedvezőbb esetre értendők. Egy olyan gép értékelésénél, mely gyakran jár részterhelésen, tehát nemcsak a katalógusban megadott hatásfokot kell mérlegelni.
A hatásfok mértékegysége 1 (egy). Az SI-mértékegységrendszer az egy dimenziójú és egy mértékegységű mennyiségek mértékegységét az 1-es számjeggyel jelöli, és, ahol szükségtelen, ott el is hagyja. Aktuálisan 1-et kapunk akár energia mértékegységeket osztunk el egymással, akár teljesítmény mértékegységeket.
A tévedés onnan származik, hogy a Sankey-diagramban szereplő energia-mennyiségek mindig azonos időszakra vonatkoznak, tehát valójában a teljesítmény értékét fejezik ki.
This article uses material from the Wikipedia Magyar article Hatásfok, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). A lap szövege CC BY-SA 4.0 alatt érhető el, ha nincs külön jelölve. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Magyar (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.