Động cơ nhiệt là gì?

Động cơ nhiệt là một thiết bị được sử dụng để chuyển đổi năng lượng nhiệt, hoặc nhiệt, thành công việc cơ học.Điều này được thực hiện khi nhiệt, bắt nguồn từ một nguồn nóng, đi qua chính động cơ và vào một bồn rửa lạnh.Bồn rửa lạnh là phần nhiệt độ thấp hơn của chu trình nhiệt động lực học, chẳng hạn như bộ phận ngưng tụ được tìm thấy trong chu kỳ Rankine, hoặc hơi nước.Có nhiều loại động cơ nhiệt khác nhau, mỗi loại có chu kỳ cụ thể riêng.Một số ví dụ về động cơ nhiệt sẽ bao gồm các động cơ đốt cháy và khí trong, cùng với động cơ stirling và tua -bin khí. Thông thường, một động cơ nhiệt sẽ bị nhầm lẫn với chu kỳ nhiệt động lực học diễn ra trong chính động cơ.Điều này chủ yếu là do động cơ nhiệt thường được phân loại theo chu kỳ nhiệt động lực học cụ thể của chúng.Bản thân thiết bị chuyển đổi năng lượng nhiệt để hoạt động được gọi là động cơ, trong khi mô hình nhiệt động được áp dụng cho động cơ là chu kỳ.Do đó, các động cơ hơi nước không được gọi là động cơ Rankine.

Một động cơ nhiệt hiệu quả sẽ cố gắng bắt chước chu kỳ tương ứng của nó tốt nhất có thể.Chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nóng và bể lạnh trong chu kỳ càng cao, động cơ càng hiệu quả.Ví dụ, một động cơ hơi nước hiệu quả đòi hỏi cả nguồn nhiệt nhiệt độ cao và bồn rửa có nhiệt độ thấp.Trong chu kỳ Rankine, một nồi hơi sử dụng đầu đốt nhiệt độ cao để chuyển nước thành hơi nước.Hơi nước này đi qua động cơ và sau đó được cô đặc trở lại vào nước thông qua thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp.

Càng lạnh thì càng, hơi nước sẽ được ngưng tụ trở lại vào nước.Điều này là do các thiết bị ngưng tụ được thực hiện để đảo ngược quá trình bão hòa được thực hiện bởi nồi hơi.Làm như vậy sẽ giúp đạt được tỷ lệ ngưng tụ cao hơn;Tỷ lệ càng cao, càng nhiều nước sẽ được trả lại.Điều này giúp tăng hiệu quả tổng thể của chu kỳ hơi nước. Trong khi hiệu suất động cơ nhiệt có thể được tối ưu hóa cao thông qua sự khác biệt lớn về nhiệt độ giữa nguồn nóng và bồn rửa lạnh, nó vẫn còn hạn chế.Điều này là do nhiệt độ của bồn rửa lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ xung quanh nó, trong một số tình huống, không thể được làm mát đến điều kiện lý tưởng.Do đó, hiệu quả của động cơ nhiệt được giới hạn ở giới hạn nhiệt độ của bồn rửa lạnh.Một giải pháp phổ biến cho điều này là tăng nhiệt độ của nguồn nóng;Tuy nhiên, điều này chỉ giới hạn ở việc thiếu sức mạnh vật liệu dưới nhiệt độ cao. Hiệu suất động cơ nhiệt thay đổi tùy thuộc vào động cơ và chu kỳ cụ thể.Hiệu suất nhiệt dao động ở bất cứ đâu từ 3%đến khoảng 70%, với động cơ xe hơi đạt được hiệu quả nhiệt ở đâu đó khoảng 25%.Các động cơ nhiệt hiệu quả hơn được tìm thấy trong các nhà máy điện lớn, trong đó cả tuabin khí và hơi nước được sử dụng để tạo ra điện.