Во всей механике мы никогда не говорим о потраченной впустую колебательной энергии! Как мы видим в нашей повседневной жизни, много энергии тратится впустую в виде вибрационной энергии в каждом двигателе, например, когда мы запускаем двигатель нашего автомобиля, он начинает вибрировать.
Использование этой энергии повысит КПД двигателя. Как мы видим, большая часть механической энергии тратится впустую на Вибрационную энергию.
А самый эффективный двигатель всего ок. Эффективность 10%, что гораздо меньше.
Можно ли использовать энергию колебаний для получения полезной работы, чтобы увеличить КПД двигателя??? Если да то как??
Количество энергии, теряемой на вибрацию в автомобильном двигателе, обычно очень мало. Это легко увидеть, потому что вибрация (и энергия, связанная с ней) рассеивается в опорах двигателя, и если рассеивается какое-либо значительное количество энергии, опоры двигателя нагреваются, чего на самом деле нет. Большая часть неэффективности связана с тем, что термодинамический цикл, используемый автомобильным двигателем, не очень эффективен.
Бывают случаи, когда для выполнения работы используется вибрация. Ярким примером является пневматическая дрель.
Физика допускает четыре способа передачи энергии от любой системы (например, двигателя). Это работа, теплота, материя и излучение.
Энергия теряется в любой из этих форм. Обычно, когда мы говорим о работе двигателя, мы говорим о работе поршня — захваченной части. Бесполезная работа (граничная работа, совершаемая вибрирующим двигателем над воздухом, опорами двигателя и т. д.) — это энергия, потерянная в виде работы. Это то же самое, что и потеря энергии в виде тепла через систему охлаждения, потеря энергии в виде теплового излучения (фотоны от горячего двигателя) и потеря энергии с веществом в выхлопных газах.
Доля этой энергии, которая может быть реально преобразована в работу (если мы возьмем, например, пьезоэлектрические вибрационные устройства), называется ее эксергией. В большинстве случаев либо энергия мала, либо ее эксергия (погашаемая часть этой энергии) еще меньше. В случае вибрации энергия очень мала, как упоминалось выше.
Наибольшая неэффективность двигателей внутреннего сгорания обусловлена необратимым разрушением эксергии топлива (энергии вещества) при его преобразовании в продукты сгорания. После этого энергия в выхлопных газах (опять же энергия в веществе) имеет наибольшую эксергию, которая обычно не улавливается в автомобильных двигателях, а используется в газотурбинных двигателях для выработки электроэнергии, использующих паровой цикл. Затем идет эксергия потери тепла (охлаждение стенок цилиндра и т. д.). Предпринимаются некоторые попытки уловить эту эксергию с помощью термоэлектриков. Но это тема для другого разговора. Вибрация и излучение, испускаемые двигателями, обычно очень малы.
Я не могу конкретно ответить на ваш вопрос. Но я подозреваю, что при непрерывном сгорании от 4 до 8 цилиндров и всех движущихся частей типичного двигателя внутреннего сгорания, если бы можно было целесообразно перенаправить эту вибрирующую энергию от двигателя, можно было бы значительно улучшить точность работы двигателя. Что должно обеспечить гораздо большие преимущества, чем попытки обуздать и использовать энергию, генерируемую вибрациями.
Улучшенное управление вибрацией может привести к значительному повышению эффективности. Тем самым снижая трение, нагрев, потери энергии и т. д. Я подозреваю, что при этом можно было бы добиться отличного повышения эффективности работы, что выражается в снижении расхода топлива, снижении нагрева, увеличении среднего времени наработки на отказ и общем повышении долговечности двигатель и все его детали.
Любознательный