เครื่องยนต์ความร้อนคืออะไร?

เครื่องยนต์ความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแปลงพลังงานความร้อนหรือความร้อนเป็นงานเชิงกลสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อความร้อนเกิดจากแหล่งร้อนจะผ่านเครื่องยนต์และเข้าไปในอ่างล้างจานเย็นอ่างล้างจานเย็นเป็นส่วนที่อุณหภูมิต่ำกว่าของวัฏจักรอุณหพลศาสตร์เช่นหน่วยกลั่นตัวที่พบใน Rankine หรือไอน้ำวัฏจักรมีเครื่องยนต์ความร้อนหลายประเภทซึ่งแต่ละเครื่องมีวัฏจักรเฉพาะของตัวเองตัวอย่างของเครื่องยนต์ความร้อนจะรวมถึงไอน้ำและเครื่องยนต์สันดาปภายในพร้อมกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิงและกังหันก๊าซ

โดยทั่วไปเครื่องยนต์ความร้อนจะสับสนกับวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นภายในเครื่องยนต์ส่วนใหญ่เป็นเพราะเครื่องยนต์ความร้อนมักจะถูกจำแนกตามวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์เฉพาะของพวกเขาอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานความร้อนเป็นที่รู้จักกันในชื่อเครื่องยนต์ในขณะที่แบบจำลองเทอร์โมไดนามิกที่ใช้กับเครื่องยนต์เป็นวัฏจักรด้วยเหตุนี้เครื่องยนต์ไอน้ำจึงไม่ถูกเรียกว่าเครื่องยนต์ Rankine

เครื่องยนต์ความร้อนที่มีประสิทธิภาพจะพยายามเลียนแบบวัฏจักรที่เกี่ยวข้องและเป็นไปได้ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิสูงขึ้นระหว่างแหล่งร้อนและอ่างล้างจานเย็นภายในวงจรยิ่งเครื่องยนต์มีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้นตัวอย่างเช่นเครื่องยนต์ไอน้ำที่มีประสิทธิภาพต้องการทั้งแหล่งความร้อนที่อุณหภูมิสูงและอ่างล้างจานเย็นอุณหภูมิต่ำในรอบ Rankine หม้อไอน้ำใช้ประโยชน์จากเตาอุณหภูมิสูงเพื่อแปลงน้ำเป็นไอน้ำไอน้ำนี้จะผ่านเครื่องยนต์แล้วควบแน่นกลับลงไปในน้ำผ่านคอนเดนเซอร์ที่อุณหภูมิต่ำ

คอนเดนเซอร์เย็นลงมากเท่าไหร่ไอน้ำก็จะถูกควบแน่นลงไปในน้ำมากขึ้นนี่เป็นเพราะคอนเดนเซอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อย้อนกลับกระบวนการอิ่มตัวของหม้อไอน้ำอย่างมีประสิทธิภาพการทำเช่นนี้จะช่วยให้ได้อัตราการกลั่นที่สูงขึ้นอัตราที่สูงขึ้นคือยิ่งมีน้ำมากขึ้นเท่านั้นสิ่งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของวัฏจักรไอน้ำ

ในขณะที่ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนสามารถปรับให้เหมาะสมอย่างมากผ่านอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างแหล่งร้อนและอ่างล้างจานเย็น แต่ก็ยังมี จำกัดนี่เป็นเพราะอุณหภูมิของอ่างล้างจานเย็นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิรอบ ๆ ซึ่งในบางสถานการณ์ไม่สามารถระบายความร้อนได้ในสภาพที่เหมาะสมด้วยเหตุนี้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนจึง จำกัด อยู่ที่ขีด จำกัด อุณหภูมิของอ่างล้างจานเย็นวิธีแก้ปัญหาทั่วไปคือการเพิ่มอุณหภูมิของแหล่งร้อนถึงกระนั้นสิ่งนี้ก็ จำกัด อยู่ที่การขาดความแข็งแรงของวัสดุภายใต้อุณหภูมิสูง

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนนั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเครื่องยนต์และวัฏจักรที่เฉพาะเจาะจงประสิทธิภาพความร้อนอยู่ที่ใดก็ได้จาก 3%ถึงประมาณ 70%โดยเครื่องยนต์รถยนต์ได้รับประสิทธิภาพความร้อนประมาณ 25%เครื่องยนต์ความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะพบได้ในโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ซึ่งมีทั้งกังหันก๊าซและไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า