Qu'est-ce qu'un moteur de chaleur?

Un moteur de chaleur est un appareil utilisé pour convertir l'énergie thermique, ou la chaleur, en travail mécanique.Cela se fait lorsque la chaleur, provenant d'une source chaude, passe par le moteur lui-même et dans un évier froid.L'évier froid est la partie à température inférieure d'un cycle thermodynamique, comme l'unité de condensation trouvée dans le cycle Rankine ou Steam.Il existe de nombreux types de moteurs thermiques, chacun ayant son propre cycle spécifique.Quelques exemples de moteurs thermiques comprendraient des moteurs à la vapeur et à la combustion interne, ainsi que des moteurs Stirling et des turbines à gaz.

Généralement, un moteur thermique sera confondu avec le cycle thermodynamique qui se déroule dans le moteur lui-même.Cela est principalement dû au fait que les moteurs thermiques sont souvent classés par leurs cycles thermodynamiques spécifiques.L'appareil lui-même qui convertit l'énergie thermique au travail est connu sous le nom de moteur, tandis que le modèle thermodynamique appliqué au moteur est le cycle.Pour cette raison, les moteurs à vapeur ne sont pas appelés moteurs Rankine.

Un moteur de chaleur efficace tentera d'imiter son cycle respectif aussi bien que possible.Plus la différence de température entre la source chaude et le puits froid dans le cycle, plus le moteur est efficace.Par exemple, un moteur à vapeur efficace nécessite à la fois une source de chaleur à haute température et un évier froid à basse température.Dans le cycle de Rankine, une chaudière utilise un brûleur à haute température pour convertir l'eau en vapeur.Cette vapeur passe par le moteur et est ensuite condensée dans l'eau à travers un condenseur à basse température.

Plus le condenseur est froid, plus la vapeur sera condensée dans l'eau.En effet, les condenseurs sont faits pour inverser efficacement le processus de saturation effectué par la chaudière.Cela aidera à atteindre des taux de condensation plus élevés;Plus le taux est élevé, plus il y aura d'eau.Cela aide à augmenter l'efficacité globale du cycle de vapeur.

Bien que l'efficacité du moteur thermique puisse être très optimisée par une grande différence de températures entre la source chaude et l'évier froid, il est toujours limité.En effet, la température de l'évier froid dépend de la température qui l'entoure, qui dans certaines situations ne peut pas être refroidie dans des conditions idéales.Pour cette raison, l'efficacité d'un moteur thermique est limitée aux limites de température de l'évier froid.Une solution courante à cela consiste à augmenter la température de la source chaude;Pourtant, même cela est limité à un manque de résistance au matériau à des températures élevées.

L'efficacité du moteur thermique varie en fonction du moteur et du cycle spécifiques.L'efficacité thermique varie de 3% à environ 70%, les moteurs de voiture atteignant une efficacité thermique quelque part environ 25%.Les moteurs thermiques les plus efficaces se trouvent dans les grandes centrales électriques, où les turbines à gaz et à vapeur sont utilisées pour produire de l'électricité.