Co to jest silnik cieplny?

Silnik cieplny to urządzenie używane do przekształcania energii cieplnej lub ciepła w prace mechaniczne.Odbywa się to, gdy ciepło, pochodzące z gorącego źródła, przechodzi przez sam silnik i w zimny zlew.Zlew zimny jest niższą częścią cyklu termodynamicznego, taką jak jednostka kondensacyjna znaleziona w cyklu Rankine, lub pary.Istnieje wiele różnych rodzajów silników cieplnych, z których każdy ma swój własny cykl specyficzny.Niektóre przykłady silników cieplnych obejmują silniki spalinowe parowe i wewnętrzne, a także silniki Stirling i turbiny gazowe.

Zwykle silnik cieplny będzie mylony z cyklem termodynamicznym odbywającym się w samym silniku.Wynika to głównie z tego, że silniki cieplne są często klasyfikowane przez ich specyficzne cykle termodynamiczne.Samo urządzenie, które przekształca energię cieplną do pracy, jest znane jako silnik, podczas gdy model termodynamiczny jest nakładany do silnika, jest cykl.Z tego powodu silniki parowe nie są określane jako silniki Rankine.

Wydajny silnik cieplny będzie próbował naśladować odpowiedni odpowiedni, jak to możliwe.Im wyższa różnica temperatur między gorącym źródłem a zimnym zlewem w cyklu, tym bardziej wydajny jest silnik.Na przykład wydajny silnik parowy wymaga zarówno źródła ciepła o wysokiej temperaturze, jak i niskiej temperatury zimnej zlewu.W cyklu Rankine kotł wykorzystuje palnik o wysokiej temperaturze do przekształcania wody w pary.Ta para przechodzi przez silnik, a następnie jest skondensowana z powrotem do wody przez skraplacz o niskiej temperaturze.

Im zimniejszy jest skraplacz, tym więcej pary zostanie skondensowana z powrotem do wody.Wynika to z faktu, że skraplacze są tworzone w celu skutecznego odwrócenia procesu nasycenia przeprowadzonego przez kocioł.To pomoże osiągnąć wyższe wskaźniki kondensacji;Im wyższa jest szybkość, tym więcej wody zostanie zwrócone.Pomaga to zwiększyć ogólną wydajność cyklu pary.

Podczas gdy wydajność silnika cieplnego może być wysoce zoptymalizowana poprzez dużą różnicę w temperaturach między gorącym źródłem a zlewem na zimno, jest nadal ograniczona.Wynika to z faktu, że temperaturę zimnego zlewu zależy od otaczającej go temperatury, która w niektórych sytuacjach nie można schłodzić do idealnych warunków.Z tego powodu wydajność silnika cieplnego jest ograniczona do granic temperatury zimnego zlewu.Powszechnym rozwiązaniem jest zwiększenie temperatury gorącego źródła;Jednak nawet ogranicza się to do braku wytrzymałości materiału w wysokich temperaturach.

Wydajność silnika cieplnego różni się w zależności od określonego silnika i cyklu.Wydajność cieplna waha się od 3%do około 70%, a silniki samochodowe osiągają wydajność cieplną gdzieś około 25%.Bardziej wydajne silniki cieplne znajdują się w dużych elektrowniach, w których zarówno turbiny gazowe, jak i parowe są wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej.