The efficiency of an engine can be

The efficiency of an engine can be calculated by dividing the energy output of mechanical work that the engine produces by the energy input to the engine by the burning fuel.

The historical measure of a steam engine's energy efficiency was its "duty". The concept of duty was first introduced by Watt in order to illustrate how much more efficient his engines were over the earlier Newcomen designs. Duty is the number of foot-pounds of work delivered by burning one bushel (94 pounds) of coal. The best examples of Newcomen designs had a duty of about 7 million, but most were closer to 5 million. Watt's original low-pressure designs were able to deliver duty as high as 25 million, but averaged about 17. This was a three-fold improvement over the average Newcomen design. Early Watt engines equipped with high-pressure steam improved this to 65 million.[67]

No heat engine can be more efficient than the Carnot cycle, in which heat is moved from a high temperature reservoir to one at a low temperature, and the efficiency depends on the temperature difference. For the greatest efficiency, steam engines should be operated at the highest steam temperature possible (superheated steam), and release the waste heat at the lowest temperature possible.

The efficiency of a Rankine cycle is usually limited by the working fluid. Without the pressure reaching supercritical levels for the working fluid, the temperature range the cycle can operate over is quite small; in steam turbines, turbine entry temperatures are typically 565 °C (the creep limit of stainless steel) and condenser temperatures are around 30 °C. This gives a theoretical Carnot efficiency of about 63% compared with an actual efficiency of 42% for a modern coal-fired power station. This low turbine entry temperature (compared with a gas turbine) is why the Rankine cycle is often used as a bottoming cycle in combined-cycle gas turbine power stations.[citation needed]

One of the principal advantages the Rankine cycle holds over others is that during the compression stage relatively little work is required to drive the pump, the working fluid being in its liquid phase at this point. By condensing the fluid, the work required by the pump consumes only 1% to 3% of the turbine power and contributes to a much higher efficiency for a real cycle. The benefit of this is lost somewhat due to the lower heat addition temperature. Gas turbines, for instance, have turbine entry temperatures approaching 1500 °C. Nonetheless, the efficiencies of actual large steam cycles and large modern gas turbines are fairly well matched.[citation needed]

In practice, a steam engine exhausting the steam to atmosphere will typically have an efficiency (including the boiler) in the range of 1-10%, but with the addition of a condenser and multiple expansion, and high steam pressure/temperature, it may be greatly improved, historically into the regime of 10-20%, and very rarely slightly higher.

A modern large electrical power station (producing several hundred megawatts of electrical output) with steam reheat, economizer etc. will achieve efficiency in the mid 40% range, with the most efficient units approaching 50% thermal efficiency.[68]

It is also possible to capture the waste heat using cogeneration in which the waste heat is used for heating a lower boiling point working fluid or as a heat source for district heating via saturated low-pressure steam.

Kết quả (Việt) 1:

Hiệu quả của một động cơ có thể được tính bằng cách chia ra năng lượng của cơ khí làm việc mà các công cụ sản xuất của các đầu vào năng lượng với động cơ bằng cách đốt nhiên liệu.Các biện pháp lịch sử của một động cơ hơi nước năng lượng hiệu quả là "nhiệm vụ của nó". Khái niệm về nhiệm vụ đầu tiên được giới thiệu bởi Watt để minh họa làm thế nào nhiều hơn nữa hiệu quả động cơ của ông đã trên thiết kế Newcomen trước đó. Nhiệm vụ là một số foot-pounds của tác phẩm được chuyển giao bằng cách đốt một bushel (94 pounds) than. Những ví dụ tốt nhất của Newcomen thiết kế có nhiệm vụ khoảng 7 triệu đồng, nhưng đặt gần gũi hơn với 5 triệu. Watt của thiết kế ban đầu áp suất thấp có thể cung cấp nhiệm vụ cao tới 25 triệu, nhưng trung bình khoảng 17. Đây là một cải tiến three-fold trên mức trung bình của Newcomen thiết kế. Đầu Watt động cơ được trang bị với hơi nước áp lực cao cải thiện điều này đến 65 triệu. [67]Không có động cơ nhiệt có thể hiệu quả hơn chu trình Carnot, ở nhiệt độ đó là di chuyển từ một cao nhiệt độ hồ chứa một tại một nhiệt độ thấp, và hiệu quả phụ thuộc vào sự khác biệt nhiệt độ. Cho hiệu quả lớn nhất, động cơ hơi nước nên được vận hành tại hơi nhiệt độ cao nhất có thể (thì hơi), và giải phóng nhiệt thải ở nhiệt độ thấp nhất có thể.Hiệu quả của một chu kỳ nghĩ thường được giới hạn bởi các chất lỏng làm việc. Nếu không có áp lực đạt đến mức siêu tới hạn cho các chất lỏng làm việc, trong phạm vi nhiệt độ chu kỳ có thể hoạt động trên là khá nhỏ. ở tuabin hơi, tua bin nhập nhiệt độ thường 565 ° C (giới hạn leo bằng thép không gỉ) và nhiệt độ ngưng tụ là khoảng 30 ° C. Điều này tạo ra một hiệu suất Carnot lý thuyết khoảng 63% so với một hiệu quả thực tế của 42% cho một hiện đại-than bắn nhà máy điện. Nhiệt độ này nhập cảnh tua-bin thấp (so với một tuabin khí) là lý do tại sao chu kỳ nghĩ thường được sử dụng như là một chu kỳ bottoming trong trạm điện tua bin khí đốt. [cần dẫn nguồn]Một trong những lợi thế chính nghĩ chu kỳ nắm giữ hơn những người khác là rằng trong giai đoạn nén tương đối ít làm việc là cần thiết để ổ đĩa bơm, chất lỏng làm việc đang trong giai đoạn lỏng của nó tại thời điểm này. Ngưng tụ các chất lỏng, các công việc theo yêu cầu của các máy bơm tiêu thụ chỉ 1% đến 3% của điện tua-bin và góp phần vào một hiệu quả cao hơn nhiều cho chu kỳ thực sự. Lợi ích của việc này là bị mất phần nào do nhiệt độ thấp hơn bổ sung nhiệt. Tua bin khí, ví dụ, có tua-bin nhập nhiệt độ tiếp cận 1500 ° C. Tuy nhiên, hiệu quả của chu kỳ thực tế hơi lớn và lớn tua bin khí hiện đại cũng khá phù hợp. [cần dẫn nguồn]Trong thực tế, một động cơ hơi nước hết hơi nước khí quyển thường sẽ có một hiệu quả (bao gồm cả các nồi hơi) trong khoảng từ 1-10%, nhưng với việc bổ sung một bình ngưng và nhiều mở rộng, và hơi nước cao áp suất/nhiệt độ, có thể cải thiện đáng kể, trong lịch sử vào chế độ 10-20%, và rất hiếm khi hơi cao.Một hiện đại lớn điện nhà máy điện (sản xuất vài trăm MW sản lượng điện) với hơi reheat, economizer vv sẽ đạt được hiệu quả trong phạm vi 40% giữa, với các đơn vị hiệu quả nhất đến gần 50% nhiệt hiệu quả. [68]Nó cũng có thể nắm bắt chất thải nhiệt bằng cách sử dụng đồng phát trong đó chất thải nhiệt được sử dụng để sưởi ấm một chất lỏng làm việc điểm sôi thấp hơn hoặc như là một nguồn nhiệt cho huyện, Hệ thống sưởi thông qua bão hòa hơi nước áp suất thấp.

Kết quả (Việt) 2:

Hiệu quả của một động cơ có thể được tính bằng cách chia sản lượng năng lượng của công việc cơ khí mà các công cụ sản xuất bởi các đầu vào năng lượng cho động cơ bằng nhiên liệu đốt.

Các biện pháp lịch sử về hiệu quả năng lượng của một động cơ hơi nước là "trách nhiệm" của nó. Khái niệm về nhiệm vụ lần đầu tiên được giới thiệu bởi Watt để minh họa cho động cơ của mình là như thế nào hiệu quả hơn nhiều so với các thiết kế Newcomen trước đó. Duty là số chân-pound việc chuyển giao bằng cách đốt một giạ (94 pounds) than. Các ví dụ tốt nhất của Newcomen thiết kế đã có một bổn phận của khoảng 7 triệu người, nhưng hầu hết là gần 5 triệu. Thiết kế áp suất thấp ban đầu của Watt đã có thể cung cấp những nhiệm vụ cao như 25 triệu, nhưng trung bình khoảng 17. Đây là một cải tiến ba lần so với các thiết kế Newcomen trung bình. Động cơ của Watt sớm trang bị hơi nước áp suất cao cải tiến này đến 65 triệu người. [67]

Không có động cơ nhiệt có thể có hiệu quả hơn so với chu trình Carnot, trong đó nhiệt được chuyển từ một hồ chứa ở nhiệt độ cao để một ở nhiệt độ thấp, và hiệu quả phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ. Đối với hiệu quả cao nhất, động cơ hơi nước phải được vận hành ở nhiệt độ hơi nước cao nhất có thể (hơi quá), và giải phóng nhiệt thải ở nhiệt độ thấp nhất có thể.

Hiệu quả của một chu trình Rankine thường bị hạn chế bởi các chất lỏng làm việc. Nếu không có áp lực đạt mức siêu tới hạn cho các chất lỏng làm việc, phạm vi nhiệt độ chu trình có thể hoạt động trên là khá nhỏ; trong tuabin hơi nước, nhiệt độ vào tuabin thường 565 ° C (giới hạn leo thép không gỉ) và nhiệt độ ngưng tụ là khoảng 30 ° C. Điều này sẽ cho một hiệu suất Carnot lý thuyết khoảng 63% so với một hiệu quả thực tế của 42% cho một nhà máy điện chạy bằng than đá hiện đại. Nhiệt độ nhập tuabin thấp này (so với một tua-bin khí) là lý do tại sao các chu trình Rankine thường được sử dụng như là một chu trình đáy trong các nhà máy điện tuabin khí chu trình hỗn hợp. [Cần dẫn nguồn]

Một trong những lợi thế chính của chu trình Rankine giữ hơn những người khác là trong giai đoạn nén tương đối ít công việc được yêu cầu lái xe bơm, hữu thể chất lỏng làm việc trong pha lỏng của nó vào thời điểm này. Bằng cách ngưng tụ chất lỏng, công việc theo yêu cầu của bơm chỉ tiêu thụ 1% đến 3% của điện tua bin và góp phần vào một hiệu quả cao hơn nhiều cho một chu kỳ sản. Lợi ích của việc này là bị mất hơi do nhiệt độ Ngoài ra nhiệt thấp hơn. Tua bin khí, ví dụ, có nhiệt độ vào tuabin gần 1500 ° C. Tuy nhiên, hiệu quả của chu kỳ hơi lớn thực tế và tua bin khí lớn hiện đại được khá tốt phù hợp. [Cần dẫn nguồn]

Trong thực tế, một động cơ hơi nước hết hơi nước vào không khí thường sẽ có một hiệu quả (bao gồm cả các nồi hơi) trong khoảng 1- 10%, nhưng với việc bổ sung thêm một bình ngưng và nhiều mở rộng, và hơi nước áp lực cao / nhiệt độ, nó có thể được cải thiện rất nhiều, trong lịch sử vào chế độ 10-20%, và rất hiếm khi cao hơn một chút.

một lượng lớn trạm điện hiện đại ( sản xuất vài trăm MW sản lượng điện) với hâm nóng hơi nước, kiệm vv sẽ đạt được hiệu quả trong khoảng 40% giữa, với các đơn vị hiệu quả nhất khoảng 50% hiệu suất nhiệt. [68]

Nó cũng có thể nắm bắt được công nghệ đồng phát nhiệt thải sử dụng trong đó nhiệt thải được sử dụng để sưởi ấm một chất lỏng làm việc nhiệt độ sôi thấp hơn hoặc như một nguồn nhiệt để sưởi ấm huyện qua bão hòa hơi nước áp suất thấp.