能量轉換效率

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
在能量轉換的過程中,輸出的能量永遠小於輸入的能量

能量轉換效率是指一個能量轉換設備所輸出可利用的能量,相對其輸入能量的比值。輸出可利用的能量可能是電能機械功或是熱量。能量轉換效率沒有一致的定義,主要和輸出能量可利用的程度有關。


\eta = \frac{P_\mathrm{out}}{P_\mathrm{in}}

一般而言能量轉換效率是一個介於0到1之間的無量綱數字,有時也會用百分比表示。能量轉換效率不可能超過100%,因此永動機不存在。不過像熱泵之類的設備將熱由一處移到另一處,不是進行能量的轉換,其性能係數英语Coefficient of performance往往會超過100%。

以下的效率都是能量轉換效率。

燃料熱值和效率[编辑]

燃料的燃燒熱可以以其HHV(高熱值)或LHV(低熱值)表示,高熱值的燃燒熱是在燃燒後,生成物的水蒸氣已凝結成液態時的燃燒熱,因此加上水凝結時的潛熱。低熱值的燃燒熱則是在燃燒後,生成物的水蒸氣仍維持氣態時的燃燒熱,不考慮水凝結時的潛熱

燃料熱值的選用會影響其能量轉換效率的計算。在歐洲一燃料可產生的能量是其低熱值表示,不考慮水凝結時的潛熱,以若此方式計算冷凝式鍋爐英语condensing boiler的「熱效率」,其數值可能會超過100%,其原因是其工作原理會利用到部份水凝結時的潛熱,但計算輸入能量時未考慮此部份所造成,不違反熱力學第一定律。在歐洲以外的國家,一燃料可產生的能量是其高熱值表示,已考慮水凝結時的潛熱,以此為基礎計算能量轉換效率,其數字就不可能超過100%。

不同能量轉換方式的效率[编辑]

能量效率
內燃机外燃机 10-50%[1]
燃氣渦輪發動機 最大可到40%
燃氣渦輪發動機加上蒸汽渦輪發動機複合循環 最大可到60%
水力發動機 最大可到90%
風力發動機 最大可到59%(理論上限)
太阳能电池 6%-40%(和使用技術有關,一般的效率約15%,理論上限為85%-90%)
槍械 ~30%(.300英吋的子彈)
燃料電池 最大可到85%
水的電解英语Electrolysis of water 50%-70%(理論上限為80%-94%)
光合作用 up to 6% [2]
肌肉 14% - 27%
电动机 30-60%(功率小於10瓦的小电动机),50-90%(功率在10瓦到200瓦之間的电动机),99%以上(功率超過200瓦的电动机)
家用冰箱 低階系統約20%,高階系統40-50%
電燈泡 5-10%
發光二極體 最大可到35% [3]
螢光燈 28% [4]
鈉燈 40.5% [4]
金屬鹵化物燈 24% [4]
開關電源 實務應用可以到95%
电淋浴器 90-95%
电热器 約95%

參考[编辑]

  1. ^ Motivations for Promoting Clean Diesels (PDF). US Department Of Energy. 2006. 
  2. ^ Miyamoto K. Chapter 1 - Biological energy production. Renewable biological systems for alternative sustainable energy production (FAO Agricultural Services Bulletin - 128). Food and Agriculture Organization of the United Nations. [2009-01-04]. 
  3. ^ Cree's blue LED has quantum efficiency of 35%. compoundsemiconductor.net. 2003. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Light Pollution Handbook. Springer. 2004.