Fọ́múlá Agbára Ẹ̀rọ Ooru
Ẹ̀rọ ooru jẹ́ ẹ̀rọ kan tí ó ń yí agbára ooru padà sí agbára ẹ̀rọ. Ìlànà iṣẹ́ ẹ̀rọ ooru ni a lò ní gbogbogbòò ní ìgbésí ayé ojoojúmọ́, láti inú ẹ̀rọ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ sí àwọn ilé iṣẹ́ agbára. Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò ní ṣókí nípa ìlànà agbára ẹ̀rọ ooru, irú àwọn ẹ̀rọ ooru, bí wọ́n ṣe ń ṣiṣẹ́, àpẹẹrẹ ìṣirò, àti àwọn ohun tí wọ́n ń lò.
Lílóye Agbára Ẹ̀rọ Ooru
Agbára ẹ̀rọ ooru ni ìwọ̀n tí a fi ń yí agbára ooru padà sí agbára ẹ̀rọ. A ń wọn agbára ní watts (W), níbi tí watt 1 dọ́gba pẹ̀lú 1 joule fún ìṣẹ́jú-àáyá kan. Àwọn ẹ̀rọ ooru ń ṣiṣẹ́ lórí àwọn ìlànà thermodynamics, pàápàá jùlọ thermodynamic cycle, èyí tí ó níí ṣe pẹ̀lú pàṣípààrọ̀ ooru àti iṣẹ́.
Fọ́múlá ìpìlẹ̀ fún agbára (\( P \)) ti ẹ̀rọ ooru ni:
\[ P = \frac{W}{t} \]
iṣẹ́ mi:
– \( P \) ni agbara (ni watts),
– \( W \) jẹ́ iṣẹ́ (nínú àwọn joules),
– \( t \) jẹ́ àkókò (ní ìṣẹ́jú-àáyá).
Ìlànà Iṣẹ́ Àwọn Ẹ̀rọ Ooru
Awọn ẹrọ ooru n ṣiṣẹ da lori iyipo thermodynamic kan ti o ni ọpọlọpọ awọn ilana akọkọ:
1. Gbigba ooru (\( Q_H \)): Ẹrọ naa n gba ooru lati orisun ooru.
2. Ìyípadà ooru sí iṣẹ́ (\( W \)): A máa ń yí díẹ̀ lára ooru tí a gbà padà sí iṣẹ́ ẹ̀rọ.
3. Ìkọ̀sílẹ̀ ooru (\( Q_C \)): A kò gba ooru tó kù sí ibi ìtọ́jú omi tútù.
Ìṣiṣẹ́ (\( \eta \)) ti ẹ̀rọ ooru ni ipin iṣẹ ti a ṣe si ooru ti a gba:
\[ \eta = \frac{W}{Q_H} \]
Àwọn Irú Ẹ̀rọ Ooru
1. Ẹ̀rọ Steam: Ó ń lo èéfín omi gẹ́gẹ́ bí omi tí ń ṣiṣẹ́ láti ṣe iṣẹ́ ẹ̀rọ. Àpẹẹrẹ: Àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ steam, àwọn ẹ̀rọ steam turbines.
2. Ẹ̀rọ Iná Nínú: Ó ń lo epo tó ń jó ní yàrá tí a ti sé mọ́ láti ṣe iṣẹ́. Àpẹẹrẹ: Ẹ̀rọ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́, ẹ̀rọ díẹ́sẹ́lì.
3. Ẹ̀rọ Ìjóná Lóde: Jíjóná epo máa ń ṣẹlẹ̀ níta yàrá iṣẹ́. Àpẹẹrẹ: Ẹ̀rọ Ìjóná Stirling.
Fọ́múlá Agbára Ẹ̀rọ Ooru Tó Dáadáa
Ẹ̀rọ Carnot jẹ́ àwòṣe tó dára jùlọ fún ẹ̀rọ ooru tó ń ṣiṣẹ́ ní ìwọ̀n tó ga jùlọ. Ìṣiṣẹ́ ẹ̀rọ Carnot sinmi lórí ìwọ̀n otútù orísun ooru (\( T_H \)) àti ìwọ̀n otútù ti ibi ìpamọ́ tútù (\( T_C \)), tí a fihàn nínú Kelvin:
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
A le ṣe iṣiro agbara ẹrọ Carnot nipa lilo agbekalẹ naa:
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
Àpẹẹrẹ Ìṣirò Agbára Ẹ̀rọ Ooru
Ká sọ pé ẹ̀rọ Carnot kan ń ṣiṣẹ́ láàárín orísun ooru tó wà ní 500 K àti ibi ìpamọ́ omi tó wà ní 300 K. Ẹ̀rọ náà ń gba ooru tó tó 2000 J fún ìṣẹ́jú-àáyá kan. Ṣàyẹ̀wò bí ẹ̀rọ náà ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa tó àti agbára rẹ̀.
1. Ṣírò bí ó ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa (\( \eta_{\text{Carnot}} \)):
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{300 \, \text{K}}{500 \, \text{K}} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – 0.6 \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 0.4 \]
2. Ṣírò agbára (\( P \)):
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
\[ P = 0.4 \igba \frac{2000 \, \text{J}}{1 \, \text{s}} \]
\[ P = 0.4 \nígbà 2000 \]
\[ P = 800 \, \ọ̀rọ̀{W} \]
Nítorí náà, agbára ẹ̀rọ Carnot jẹ́ 800 watts.
Awọn Ohun elo Ooru Engine
1. Ìṣẹ̀dá Agbára: A máa ń lo àwọn ẹ̀rọ ooru nínú ìṣẹ̀dá agbára láti yí agbára ooru láti inú epo tàbí agbára átọ́míìkì padà sí agbára iná mànàmáná. Àwọn turbine steam jẹ́ àpẹẹrẹ tí ó wọ́pọ̀ nínú ìṣẹ̀dá agbára.
2. Ìrìnnà: Àwọn ẹ̀rọ ìjóná inú ọkọ̀, bíi ẹ̀rọ epo petirolu àti diesel, ni a ń lò nínú ọkọ̀ láti mú agbára tí ó ń tì ọkọ̀ náà jáde.
3. Ilé-iṣẹ́: A ń lo àwọn ẹ̀rọ ooru ní onírúurú iṣẹ́ ilé-iṣẹ́ láti ṣe iṣẹ́ ẹ̀rọ àti ooru. Àpẹẹrẹ ni gbígbẹ, gbígbẹ, àti wíwakọ̀ àwọn ẹ̀rọ ilé-iṣẹ́.
4. Fìríìjì àti Ìgbóná: A tún ń lo àwọn ẹ̀rọ ooru nínú àwọn ẹ̀rọ ìgbóná àti ìgbóná, bí àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ àti àwọn ohun èlò ìgbóná àyè, láti gbé ooru láti ibì kan sí ibòmíràn.
Àwọn Okùnfà Tó Ní ipa lórí Agbára Ẹ̀rọ Ooru
1. Iwọn otutu Orisun Ooru ati Itoju Tutu: Iyatọ iwọn otutu laarin orisun ooru ati ibi ipamọ tutu ni ipa lori ṣiṣe ẹrọ ooru kan. Bi iyatọ iwọn otutu ba ti tobi to, bẹẹ ni agbara ati agbara ẹrọ naa ga si.
2. Iru epo: Iru ati didara epo ti a lo ni ipa lori iye agbara ooru ti a ṣe ati, nikẹhin, agbara ẹnjini.
3. Apẹrẹ Ẹrọ: Apẹrẹ ẹrọ ati imọ-ẹrọ, pẹlu awọn ohun elo ati awọn imuposi iṣelọpọ, ni ipa lori ṣiṣe iyipada agbara ati agbara ti a ṣẹda.
4. Awọn Ipo Iṣiṣẹ: Awọn ipo iṣiṣẹ bii titẹ, iyara, ati itọju deede ni ipa lori iṣẹ ati agbara ẹrọ ooru kan.
Ìkẹ́kọ̀ọ́ Ọ̀ràn: Ilé Iṣẹ́ Agbára Sítúmù
Ilé iṣẹ́ agbára èéfín jẹ́ àpẹẹrẹ ẹ̀rọ ooru. Nínú àwọn ilé iṣẹ́ wọ̀nyí, epo (bíi èédú tàbí gáàsì àdánidá) ni a máa ń jó láti mú omi gbóná nínú boiler kan. Omi gbígbóná náà ni a máa ń yí padà sí èéfín onítẹ̀sí gíga, èyí tí ó máa ń wakọ̀ turbine steam kan. Turbine steam náà máa ń yí agbára ooru èéfín náà padà sí agbára ẹ̀rọ, èyí tí a máa ń yí padà sí agbára iná mànàmáná nípasẹ̀ generator kan.
Ká sọ pé ilé iṣẹ́ agbára èéfín kan ní ohun èlò ìgbóná omi tó ń gbóná sí i dé ìwọ̀n otútù 600 K, tí èéfín tó ń jáde sì ń wakọ̀ turbine kan tó ń kọ ooru sí ibi ìtọ́jú omi tútù ní ìwọ̀n otútù 300 K. Tí ilé iṣẹ́ yìí bá gba 5000 J ti ooru fún ìṣẹ́jú-àáyá kan, a lè ṣírò bí ẹ̀rọ Carnot ṣe ń ṣiṣẹ́ àti agbára tó ń jáde ṣe ń ṣiṣẹ́.
1. Ṣírò bí ó ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa (\( \eta_{\text{Carnot}} \)):
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{T_C}{T_H} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – \frac{300 \, \text{K}}{600 \, \text{K}} \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 1 – 0.5 \]
\[ \eta_{\text{Carnot}} = 0.5 \]
2. Ṣírò agbára (\( P \)):
\[ P = \eta_{\text{Carnot}} \times \frac{Q_H}{t} \]
\[ P = 0.5 \igba \frac{5000 \, \text{J}}{1 \, \text{s}} \]
\[ P = 0.5 \nígbà 5000 \]
\[ P = 2500 \, \ọ̀rọ̀{W} \]
Nítorí náà, agbára ẹ̀rọ amúnájáde agbára ìgbóná náà jẹ́ 2500 watts tàbí 2.5 kW.
Ipari
Àwọn ẹ̀rọ ooru ń kó ipa pàtàkì nínú yíyí agbára ooru padà sí agbára ẹ̀rọ tí a lè lò ní onírúurú ọ̀nà, láti ìṣẹ̀dá agbára sí ìrìnnà. Fọ́múlá fún agbára ẹ̀rọ ooru, P = Wt, ń ràn wá lọ́wọ́ láti ṣírò ìwọ̀n ìyípadà agbára. Nípa lílóye bí ó ṣe ń ṣiṣẹ́ àti àwọn ohun tó ń nípa lórí iṣẹ́ àwọn ẹ̀rọ ooru, a lè ṣe àgbékalẹ̀ àti ṣiṣẹ́ àwọn ètò tó gbéṣẹ́ jù àti tó ṣeé gbé. Ẹ̀kọ́ nípa ilé iṣẹ́ agbára ooru fúnni ní àpèjúwe tó dájú nípa bí a ṣe ń lo àwọn ìlànà wọ̀nyí nínú iṣẹ́ agbára.
