Mi korlátozza a mechanikai gépek hatásfokát?

" ... nem vitatkozok. A hatásfokban a tömegnek nincs szerepe. Szerepe van a vesztességeknek, ilyen a súrlódás, elektromos ellenállás, stb..."

Háát igen ... Ide vezet amikor mondasz valamit és nem vagy hajlandó elismerni más igazát, és kifejteni a saját elképzelésed ... Veszteségek. Erről beszélünk, ezt kértem fejtsd ki, hogy konkrétan mit nevezünk veszteségnek. És ugyan gondold már végig, szerinted a súrlódás miért alakul ki ? És egy MECHANIKAI gépnél ugyan miért emlegeted fel az elektromos ellenállást ?

És el kell keserítselek, a tömegnek igenis van szerepe a hatásfoknál ...

maci

Még egy gondolatmenet:

Ugyan miért törekednek a motor építők, hogy a forgó tengelyek rendszerek olyan szépen ki legyenek egyensúlyozva? Csak nem azért hogy ne "rázzon" a motor: Csak nem azért, hogy egyenletesebb legyen a járása? És ha mégis ezért, ugyan miért jó ha egyenletes a járása?(azaz jól ki van egyensúlyozva) Csak nem azért hogy a fellépő veszteségek kisebbek legyenek? És ugyan hogy lehet ezt elérni ? csak nem egy jó "TÖMEGELOSZLÁSSAL"? Nahát mégiscsak a tömeg? Ejj-ejj ... Vagy miért törekednek arra, hogy a mozgó alkatrészek a lehető legkisebb tömegűek legyenek? Miért törekednek mindenáron a szerkezeti kialakítással arra hogy könnyebbek legyenek a gyorsan rotáló, alternáló alkatrészek? Csak nem itt is a VESZTESÉGEK csökkentése a cél? Nahát és itt megint a tömeg miatt van mindez.

Lássuk a súrlódást. Miért is súrlódik egy dugattyú? Gondoljuk hát végig. ideális eset amikor a furat mérete megegyezik a dugattyúéval. Ideális esetben ez persze tömítettséget is jelent, tehát nem kell azzal foglalkozni hogy szökik a robbanás ereje. No de a dugattyú és a henger fala között fellép súrlódás... vajon miért. A dugattyúra egy eléggé összetett erőrendszer hat. Ez megpróbálja elmozdítani a dugattyút valamerre. Hopp várjunk csak van tömege a dugattyúnak akkor az erő elmozdítja, mégpedig az a "TÖMEG"-től függő gyorsulással. Igenám, de ott a henger fala, nem tud elmozdulni a dugattyú (mármint a falak irányában) Hát akkor ez bizony azt jelenti hogy a dugattyú nyomni fogja a henger falát, és az bizony súrlódni fog. És lám az a csúnya "TÖMEG" ismét szerepet kap. Hiszen ha nem volna tömege a legkisebb erő is azonnal "helyre tenné" a dugattyút, és nem volna súrlódás sem. Persze a valóságban ez nincs így, gyűrűk vannak, azok tömítenek, a dugattyú kicsit tud kotyogni a hengerben. és fellép a súrlódás. Ezt elkerülni nem lehet, de minimalizálni igen. És pl egy kétszer olyan nagy tömegű dugattyút kétszer akkora erővel lehet csak a mozgása során felgyorsítani (magyarul a TÖMEGÉTŐL függően nagyobb a vesztesége).

Ha te ezt nem vagy hajlandó elismerni, és továbbra is azt állítod, hogy a veszteségek nagyságánál nincs szerepe a tömegnek, sajnállak, de nem sok közöd lehet a fizikához, a mechanikához. És ezek után kérlek ne szólj le engem, se olyanokat, akik (ezek szerint) kicsit jobban a dolgokba látnak. És főleg ne mondj olyat, hogy ne vezessük már félre a kérdezőt, mikor te magad azt teszed ....

maci

Öregem, neked nincs közöd a fizikához. Milyen iskolába jártál?

Hagyjuk ezt a hülyeséget, nem jövök ide többet.

V É G E

Mi a mechanikai munka? Egy tömegnek valamilyen szinten történő megmozgatása. Most mindegy hogy egyszerűen arrébb toljuk, vagy belsőégésű motorról van szó. Egyébként a belsőégésű motor már nem tisztán mechanikus gép, ott vegyi folyamatok zajlanak.

Van egy befektetett energia, és van egy munkavégzésre fordított hasznos munka, mondjuk egy tömeg felgyorsítása.

Ha mindkettő 1, akkor a hatásfok 100 %. Ha nagy a tömeg, persze hogy nagyobb a befektetett munka. A hatásfok ekkro is lehet 99 % , és lehet 50 %. Ugyanisvan légellenállás, van súrlódás.

A hatásfok nem azt jelenti, hogy mekkora befektetett munka szükséges.

Ugyan mikor olvassa már egy felsőfokú végzettségű valaki az itt összehordott hülyeségedet.

Én gépész mérnökként végeztem, de ez a te meggyőzésedhez kevés.

Ugyan tisztázd már magadban a fogalmakat, mielőtt hozzászólsz. Abszolúte dilettalizmus.

Itt lehet tanulmányozni az Otto motorok hatásfok mechanizmusát. De a fő kérdés nem is erre irányult (olyan távol van a mechanikai munkától mint az elektromotor. Ez vegyi reakció, vagyis égés, robbanás.)

Itt is lehet tanulmányozni a termodinamikai hatásfok alakulását, amiről regéltem:

[link]

De ha ezt letöltöd, még szakszerűbb magyarázatot kapsz:

www.didactic.ro/files/4/termodinamika_smolekl_risfizika.doc

Hát, bizonyára észrevetted már, hogy a tömeg sehol nem szerepel hatásfok meghatározóként.

Várom a szakirodalmat, linkeket, ahol bizonyítod a hülyeségedet.

Csak egy gondolatkísérlet:

Van két motorunk az egyik rendesen gyártott, hétköznapi alkatrészekből összerakott motor. A másik tökéletes mása az elsőnek, azzal a különbséggel, hogy a forgó alkatrészeinek tömege, a dugattyúk, hajtókarok tömege mondjuk legyen 10-szerese az elsőnek. Szerinted melyik motor fogja jobban gyorsítani a járművet? Nyilván az első, mert annak kisebbek a veszteségei. Ez a nagyobb veszteség a második motor esetében miből adódik? Nyilván a nagyobb tömegű alkatrészekből, és csakis abból, hiszen ez az egyetlen, amiben a két motor különbözik. És itt a pont.

Nos akkor felelj, ezen gondolatkísérletnél melyik motor fog jobban gyorsítani bármit, melyik lesz képes több munkát végezni ugyanannyi "befektetett energiával", és miért ? (de ha azt mondod, egyforma, hamar add vissza a diplomád ...)

Gépészként igazán beláthatnád már, hogy ez így van. Ha ezt képtelen vagy elismerni, tényleg feleslegesen lóbáljuk az arcunkat. Semmilyen tudományos link nem kell ennek az elismeréséhez, elég a józan paraszti ész. A Termodinamikai hatásfokok magyarázatánál, meg ugyan miért szerepelne bármi, ami a mechanikához lenne köthető? Főleg hogy a motorok tervezésénél mindent elkövetnek a jó kiegyensúlyozás érdekében, a lehető legkisebb tömegű alkatrészek megvalósítása érdekében. Könnyen belátható hogy a jelenlegi technikának van egy határa, amivel ezek a paraméterek ésszerű ráfordítással, már nem hoznak lényeges javulást, és mindenki törekszik ezen határok megközelítésére. Nyilván ott (mechanikai dolgok) megtettek (szinte) mindent ami a hatásfokot növelheti, marad az üzemanyaggal való manipulálás, a gyújtással való manipulálás. Én egyébként a hatásfok említésénél mondjuk egy motornál a TENGELYEN KINYERHETŐ munkavégző képességet arányosítom a belső égés során "befektetett energiával". Hogy aztán az egy járművet gyorsít, vagy légellenállást győz le, vagy épp emelkedőn növeli egy jármű helyzeti energiáját, vagy puha kerekeken gyorsít valamit, avagy keményre fújt kerekeken, az már egy teljesen más kérdés! És nem a motor hatásfokát befolyásolja, hanem a komplett rendszerét.

maci

Az a baj, nagyon elkanyarodtunk az eredeti kérdéstől, ami az volt: "Mi korlátozza a mechanikai gépek hatásfokát." Erre volt az alapvető válasz: surlódás. Az, hogy egy mai versenymotort akkor adja a legjobb literteljesítményt, ha minél kisebb a tömege, az egy dolog, és igaz is.

Én is mondok egy idealizát dolgot: képzeljük el , hogy nics surlódás. Van egy motor, amibe igen nagy tömegű lendkereket építettek. Ezt ugye csak egyszer kell felgyorsítani, de ez hozzátartozik a normális üzemmenethez.

Ezután surlódás nélkül a végtelenségig forogna. Tulajdonképpen jótékonyan működik közre a hajtás egyenletességének fenntartásának biztosítására. Újabban kis szerkentyűket építenek az autókba, ami ugyan növeli a tömeget, de a fékezésnél elvesző energiát eltárolja, ami lehet elektronikus, de lehet lendkerekes rendszer is. És a hatásfokot növeli ez is. Én nem tagadtam, és tagadom a tömeg szerepét egy jó konstrukció kialakításánál, én csak azt mondom, hogy egy klasszikus általános iskolai feladatnál a címben feltett kérdésre véletlenül se válaszoljuk azt, hogy a tömeg befolyásolja a hatásfokot. A hatásfoka befektetett és a hasznos munka különbsége,a tömeg pedig maga a gép, ami hasznos munkát végzi. Ennek a tömege pont akkora, amekkora a célnak megfelel. Na jó, akkor annyit engedek, hogy egy rosszul, nagy tömegűre tervezett gép hatásfoka biztosan nem lesz jó. lehet hogy ebben tértünk el egymástól, hogy te egy komplexebb értelemben értelmezted a kérdést. Ebben az esetben neked is igazad van. :-)

Egyébként meg jól elbeszélgettünk. :-)

Na igen.

Talán még egy, egyszerű gépen keresztül jól látható, hogy mire gondoltam. Legyen a "gépünk" egy gémeskút (egyszerű mechanikus kivitelű, valóban tisztán mechanikai "gép"). Ebben az esetben a befektetett energia az én testi erőmből adódik. Ha azt nézem, a vödröt lefelé kell tolnom, az ellensúllyal szemben, majd amikor teli lesz vízzel fel kell emelnem. Maga a gém súrlódik, valamint a vödörnek a gémnek, a rúdnak van tömege, amiket "gyorsítanom" kell. És a hatásos munka jelenleg az amikor a vödröt immár vízzel teli fel kell emelnem. Az összes többi munka a veszteségekre megy el.

De ... Ha nem volna tömege a vödörnek, a rúdnak, a gémnek, az ellensúlynak, akkor ugye munkát kizárólag a víz felemelésére kellene fordítanom (nincs tömeg, a vízen kívül, amit gyorsítani kell, ergo nincs felesleges munkavégzés). És még súrlódás se volna, hiszen a tömeg hiánya miatt nincs nyomóerő sem. Magyarul, ahogy írtam is, minden veszteség az adott esetben is a tömegre (vödör, rúd, ellensúly, gém) vezethető vissza. Sőt még a rúd, vödör, ellensúly levegő ellenállása is a tömegre vezethető vissza, hiszen pont a levegő tömege miatti tehetetlensége miatt van egyáltalán a légellenállás is!!! Persze a víz tömege miatt súrlódás itt is lenne, de azt nem tekintem a veszteségnek, hiszen az már a konkrét "munka tárgya" miatt kialakult munka-összetevő (ugyanúgy, mint a víz tömege miatti, gyorsításhoz szükséges munkavégzés). Magyarul ebben az esetben is az ÖSSZES fellépő veszteség a tömegre vezethető vissza.

Hát ennyi... és nem több ...

maci