機械の性能

一般に機械はエネルギー変換器です。たとえば、蒸気機関車は、石炭 (または薪) の燃焼から得られる熱を機関車の運動エネルギーに変換します。ファンは電気エネルギーを運動エネルギーに変換し、水力発電は水の運動エネルギーを電気エネルギーに変換します。

上の図のような扇風機を想像してみましょう。壁コンセントに接続されたワイヤーを介して電気エネルギー (Et) を受け取ることがわかっています。ファンの役割は、受け取った電気エネルギーを羽根(I)の運動エネルギーに変換することに他ならないと言えます。

機械の性能 物理

ファンが受け取ったすべてのエネルギーが運動エネルギーに変換されるのが理想的ですが、ファン本体に手を置くと熱くなるのがわかるため、これは起こらないことがわかります。この加熱は、受け取ったエネルギーの一部が熱に変換されることを意味します。

機械の性能 物理

ファンが受け取るエネルギーは総エネルギー( E t ) と呼ばれ、ブレードの運動エネルギーに変換される電気エネルギーは有効エネルギー( E u ) と呼ばれます。また、電力を考慮することもできます。ここで、受信電力は総電力( P t )、使用電力は有効電力( P u ) です。

機械の性能 物理

次に、総電力P tを受け取るマシンを考えてみましょう。この電力の一部はマシンが意図したタスクに使用され ( P u )、残りの部分は損失電力( P d ) と呼ばれて失われます。このようにして、次のようになります。

機械の性能 物理

P t = P u + P d

機械の性能 物理

このマシンの効率 ( η ) は次のように定義されます。

機械の性能 物理