موتور حرارتی – موتورها : موتور چگونه سوخت را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند

0

موتور حرارتی – موتورها : موتور چگونه سوخت را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند

 

شاید سن سلول های سوخت و اتومبیل های برقی ، لوکوموتیوهای بخار (و حتی اتومبیل های بنزینی) به نظر برسد که یک فناوری قدیمی قدیمی است. اما به تاریخ وسیع تری بپردازید و خواهید دید که حتی قدیمی ترین موتور بخار یک اختراع بسیار مدرن است. انسانها برای چیزی مثل ۲٫۵ میلیون سال از ابزارهایی برای ضرب قدرت ماهیچه خود استفاده کرده اند ، اما فقط در ۳۰۰ سال اخیر ما هنر ساختن “عضلات” – ماشینهای دارای موتور را کامل کرده ایم که همه به تنهایی کار می کنند. به عبارت دیگر: انسانها بیش از ۹۹٫۹ درصد از وجود ما در زمین بدون موتور بوده اند!

اکنون ما موتورها داریم ، البته بدون آنها نمی توانستیم کار کنیم. چه کسی می تواند زندگی را بدون اتومبیل ، کامیون ، کشتی یا هواپیما تصور کند ، همه آنها توسط موتورهای قدرتمند سوق می شوند. موتورها نه تنها ما را به دور دنیا منتقل می کنند ، بلکه به ما کمک می کنند که آن را تغییر دهیم. از پل ها و تونل ها گرفته تا آسمان خراش ها و سدها ، تقریباً هر ساختمان و ساختاری بزرگ که مردم طی دو قرن اخیر ساخته اند با کمک موتورها ساخته شده است – جرثقیل ، حفار ، کامیون های دامپر و بولدوزر در میان آنها. موتورها همچنین به انقلاب مدرن کشاورزی دامن زده اند: بخش عمده ای از کل مواد غذایی ما اکنون برداشت شده استیا با استفاده از قدرت موتور حمل می شود. موتورها باعث نمی شوند دنیا به دور شوند ، اما آنها تقریباً در هر چیز دیگری که روی سیاره ما اتفاق می افتد ، دخیل هستند. بیایید نگاهی دقیق تر به آنچه که هستند و چگونه کار می کنند بیاندازیم!

اثر هنری: مفهوم اصلی موتور حرارتی: دستگاهی که انرژی خنک کاری را با خاموش کردن پشت و جلو بین دمای بالا و پایین تر تبدیل می کند. موتور حرارتی معمولی از طریق سوختن سوخت (پایین سمت چپ) نیرو می گیرد و از پیستونی با انعقاد انبساط (مرکز فوقانی) برای انتقال انرژی سوخت به چرخ چرخشی (پایین سمت راست) استفاده می کند.

موتور حرارتی چیست؟

موتور یک ماشین که تبدیل است انرژی در سوخت را به زور و قفل حرکت . زغال سنگ برای کسی آشکار نیست : این چیزهای کثیف ، قدیمی و صخره ای است که در زیر زمین دفن شده اند. با این وجود آن را در یک موتور بسوزانید و می توانید انرژی لازم را در اختیار ماشین های کارخانه ، اتومبیل ، قایق یا لوکوموتیو قرار دهید. در مورد سوختهای دیگر مانند گاز طبیعی ، بنزین ، چوب و ذغال سنگ نارس نیز همین امر است. از آنجا که موتورها برای رها کردن گرما با سوختن سوخت کار می کنند ، بعضا موتور حرارتی نامیده می شوند . روند سوختن سوخت شامل یک واکنش شیمیایی به نام احتراق است که در آن سوخت در اکسیژن موجود در هوا می سوزد تا دی اکسید کربن و بخار بخار کند. (به طور کلی موتورها می سازندهمچنین آلودگی هوا به دلیل سوخت همیشه ۱۰۰ درصد خالص نیست و کاملاً تمیز نمی سوزاند.)

دو نوع موتور حرارتی اصلی وجود دارد: احتراق خارجی و احتراق داخلی:

  • در موتور احتراق خارجی ، سوخت در خارج و دور از بیت اصلی موتور که نیرو و حرکت تولید می شود ، می سوزاند. موتور بخار یک مثال خوب است: یک آتش ذغال سنگ در یک سر که گرم آب را به بخار وجود دارد. بخار داخل سیلندر فلزی محکمی قرار می گیرد که در آن می توانید یک پیوندگر محکم به نام پیستون را به جلو و عقب منتقل کنید. پیستون متحرک هر موتور را به آن متصل می کند (شاید یک ماشین کارخانه یا چرخ های یک لوکوموتیو) باشد. این یک موتور احتراق خارجی است زیرا ذغال سنگ در خارج می سوزد و کمی از استوانه و پیستون فاصله دارد.
  • در موتور احتراق داخلی ، سوخت درون سیلندر می سوزد . به عنوان مثال ، در یک موتور ماشین معمولی ، چیزی مانند چهار تا شش سیلندر جداگانه وجود دارد که درون آنها بنزین به طور مداوم با اکسیژن می سوزد تا انرژی گرما آزاد شود. سیلندرها به طور متناوب “آتش می گیرند” برای اطمینان از اینکه موتور از پایداری نیرو تولید می کند که چرخ های اتومبیل را هدایت می کند .

موتورهای احتراق داخلی به مراتب بسیار مؤثرتر از موتورهای احتراق خارجی هستند زیرا هیچ انرژی تلف نمی شود و گرما را از آتش و دیگ بخار به سیلندر انتقال می دهد. همه چیز در یک مکان اتفاق می افتد.

موتورهای حرارتی
موتور حرارتی

آثار هنری: در موتور احتراق خارجی (مانند موتور بخار) ، سوختگی سوخت در خارج از سیلندر قرار دارد و گرما (به طور معمول به صورت بخار داغ) باید از فاصله کمی لوله کشی شود. در موتور احتراق داخلی (مانند موتور خودرو) سوخت درست داخل سیلندرها می سوزد ، که بسیار کارآمدتر است.

موتور حرارتی چگونه یک ماشین را نیرو می دهد؟

موتورها از پیستونها و سیلندرها استفاده می کنند ، بنابراین قدرت تولید شده آنها یک حرکت مداوم به عقب و جلو ، فشار و کشش یا حرکت برگشتی است. مشکل این است که بسیاری از ماشین ها (و تقریبا همه وسایل نقلیه) به چرخ هایی متکی هستند که گرد و دور می شوند – به عبارت دیگر ، حرکت چرخشی . روش های مختلف مختلفی برای تبدیل حرکت متقابل به حرکت چرخشی (یا برعکس) وجود دارد. اگر تا به حال یک موتور بخار را در حال تعقیب مشاهده کرده باشید ، متوجه شده اید که چرخ ها توسط میل لنگ و میله اتصال چگونه به حرکت در می آیند: یک اتصال اهرمی ساده که یک طرف یک چرخ را به پیستون وصل می کند ، بنابراین چرخ چرخ می شود پمپ پیستون به جلو و عقب می رود.

یک روش جایگزین برای تبدیل متقابل به حرکت چرخشی ، استفاده از چرخ دنده ها است . این همان کاری است که مهندس درخشان اسکاتلندی ، جیمز وات (۱۸۳۶-۱۷۳۶) در سال ۱۷۸۱ تصمیم به انجام این کار گرفت وقتی که مکانیسم میل لنگ را که برای استفاده در طراحی پیشرفته موتور حرارتی بخار مورد نیازش بود ، کشف کرد ، در واقع از قبل با یک حق ثبت اختراع محافظت می شد. طراحی وات به عنوان یک چرخ دنده خورشید و سیاره شناخته می شود ) و از دو یا چند چرخ دنده ای تشکیل شده است که یکی از آنها (سیاره زمین) توسط میله پیستون به بالا و پائین رانده می شود و به چرخ دنده دیگر (خورشید) می چرخد و باعث ایجاد آن می شود. چرخش

چرخ دنده های چرخشی. تراش پا.
عکس: دو روش برای تبدیل حرکت متقابل به حرکت دوار: عکس اول: یک چرخ دنده خورشید و سیاره. هنگامی که پیستون به سمت بالا و پایین حرکت می کند ، چرخ دنده ها دور و دور می شوند. عکس دوم: مشکل تبدیل حرکات رو به بالا و پایین به دور و گرد به سادگی در این تراش پاها حل می شود. هنگامی که بر روی ترد (پدال پا) بالا و پایین می روید ، رشته را بالا می آورید و سقوط می کنید. این باعث می شود شافت رشته را به سرعت بچرخاند و تراش و یک مته یا ابزار دیگری که به آن متصل است را بچرخانیم. هر دو عکس گرفته شده در Think Tank ، موزه علوم در بیرمنگام ، انگلیس.

برخی از موتورها و ماشین آلات باید حرکت دوار را به حرکت برگشتی تبدیل کنند. برای این کار ، به چیزی نیاز دارید که به روش خلاف میل لنگ ، یعنی بادامک کار کند. بادامک غیر دایره ای (معمولا تخم مرغ شکل) چرخ، که چیزی شبیه به یک نوار در حال استراحت در بالای آن است. با چرخاندن محور چرخ ، چرخ باعث می شود نوار به بالا و پایین برود. نمی توانید آن را تصور کنید؟ سعی کنید خودرویی را که چرخ های آن به شکل تخم مرغ است تصور کنید. همانطور که در طول مسیر حرکت می کند ، چرخ ها (کم) به طور معمول به دور خود می چرخند اما بدنه اتومبیل همزمان بالا و پایین می رود – بنابراین حرکت چرخشی باعث ایجاد حرکت متقابل (تندرست) در مسافران می شود!

کمدها در انواع ماشین کار می کنند. در یک مسواک برقی یک بادامک وجود دارد که باعث می شود برس به عنوان یک موتور الکتریکی در داخل چرخش به عقب و جلو حرکت کند .

پیوندهای حمایت شده

انواع موتورها

موتور بخار پمپ بنزین ایستون آموس

عکس: احتراق خارجی: این موتور حرارتی بخار ثابت از سال ۱۸۶۴ برای پمپ بنزین طبیعی به خانه های مردم استفاده شده است. عکس گرفته شده در Think Tank.

انواع موتورهای اصلی تقریباً دوازده یا همان اصلی وجود دارند که با سوختن سوخت نیرو می گیرند:

موتورهای احتراق خارجی

موتورهای پرتو (موتورهای جوی)

اولین موتورهای بخار ماشینهای غول پیکر بودند که کل ساختمانها را پر می کردند و به طور معمول برای پمپاژ آب از معادن سیلاب استفاده می شدند. در اوایل قرن هجدهم توسط توماس نیومنن انگلیسی (۱۶۶۳ / ۴-۱۷۲۹) که توسط آنها پیشگام شد ، آنها یک سیلندر و پیستون واحد به یک پرتو بزرگ وصل کردند که به جلو و عقب لرزید. پرتوی سنگین به طور معمول کج شده است به طوری که پیستون در سیلندر زیاد است. بخار داخل سیلندر پمپ می شد ، سپس آب درون آن فرو می ریزد ، بخار را خنک می کرد ، خلاء جزئی ایجاد می کرد و قبل از اینکه این فرایند تکرار شود ، پرتو را به حالت دیگر باز می گرداند. موتورهای پرتو پیشرفت فنی مهم بودند اما برای ماشین آلات کارخانه و قطارهای کارخانه آنها بسیار بزرگ ، کند و ناکارآمد بودند.

نمودار نشان می دهد که چگونه یک موتور / پرتو جوی کار می کند.

آثار هنری: چگونه یک موتور (پرتو) جوی کار می کند (ساده شده). موتور شامل یک پرتوی سنگین (خاکستری) است که روی یک برج (سیاه) سوار شده است که می تواند به بالا و پایین حرکت کند. در حالت عادی پرتو به پایین و در زیر سمت راست تجهیزات پمپ متصل به آن کج شده است. یک دیگ آب گرم (۱) بخار (۲) را به داخل سیلندر (۳) آتش می زند. هنگامی که سیلندر پر است ، آب سرد از مخزن (۴) سرخ می شود. این بخار را چگال می کند و فشار کمتری در سیلندر ایجاد می کند. از آنجا که فشار اتمسفر (هوا) بالای پیستون از فشار زیر آن بیشتر است ، پیستون به پایین هل داده می شود ، کل تیر به سمت چپ کج می شود و پمپ به سمت بالا کشیده می شود و آب را از معدن بیرون می کشد (۵).

موتور حرارتی بخار

در دهه ۱۷۶۰ ، جیمز وات موتور حرارتی بخار نیومن را بسیار بهبود بخشید و آن را کوچکتر ، کارآمدتر و قدرتمندتر کرد و موتورهای بخار را به ماشینهای عملی و مقرون به صرفه تر تبدیل کرد. کار وات منجر به موتورهای بخار ثابت شده است که می توانند در کارخانه ها و موتورهای جمع و جور و قابل استفاده از موتورهای متحرک استفاده کنند که می توانند از لوکوموتیوهای بخار نیرو بگیرند. در مقاله ما در مورد موتورهای بخار بیشتر بخوانید .

موتورهای استرلینگ

همه موتورهای احتراق خارجی زیاد و ناکارآمد نیستند. روحانی اسکاتلندی ، رابرت استرلینگ (۱۸۷۸-۱۷۹۰) یک موتور بسیار باهوش اختراع کرد که دارای دو سیلندر با پیستون است که دو میل لنگ را می چرخاند و یک چرخ را می چرخاند. یک سیلندر دائماً گرم نگه داشته می شود (توسط یک منبع انرژی خارجی گرم می شود که می تواند از آتش زغال سنگ به منبع انرژی زمین گرمایی باشد ) در حالی که دیگری دائماً سرد نگه داشته می شود. موتور با خاموش کردن همان حجم گاز (بطور دائم در داخل موتور محکم شده) کار می کند از طریق دستگاهی به نام ترمیم کننده بین سیلندرها، که به حفظ انرژی کمک می کند و باعث افزایش بهره وری موتور می شود. موتور استرلینگ لزوماً احتراق را شامل نمی شوند ، اگرچه همیشه از منبع گرمای خارجی استفاده می شوند. در مقاله اصلی ما در مورد موتورهای استرلینگ اطلاعات بیشتری کسب کنید .

موتورهای مختلفی در موزه علمی Tank Birmingham در انگلستان به نمایش در می آیند.

عکس: سالن موتور در Think Tank (موزه علوم در بیرمنگام ، انگلیس) مجموعه ای شگفت انگیز از ماشین های پرانرژی است که قدمت آن به قرن ۱۸ میلادی باز می گردد. این نمایشگاه ها شامل موتور عظیم بخار Smethwick ، قدیمی ترین موتور کار در جهان است. در این تصویر نشان داده نشده است ، عمدتاً به این دلیل که برای عکاسی خیلی بزرگ بود!

موتورهای احتراق داخلی

موتورهای بنزینی (بنزینی)

در اواسط قرن نوزدهم ، چندین مهندس اروپایی از جمله فرانسوی جوزف اتین لنویر (۱۹۲۲-۱۸۲۲) و آلمانی نیکولوس اتو (۱۸۳۲-۱۸۳۲) موتورهای احتراق داخلی را که سوختن بنزین را کامل می کردند ، کامل کردند. این یک قدم کوتاه برای کارل بنز (۱۹۴۴-۱۸۴۴) بود که یکی از این موتورها را به واگن سه چرخ وصل کرده و اولین اتومبیل مجهز به بنزین جهان را ساخت. در مقاله ما در مورد موتورهای اتومبیل بیشتر بخوانید .

یک اتومبیل اسپرت قرمز Jaguar XJS با روپوش / هود باز است

عکس: موتور بنزینی قدرتمند و احتراق داخلی از یک خودروی اسپرت جگوار.

موتورهای دیزلی

بعداً در قرن نوزدهم ، مهندس آلمانی دیگری ، رودولف دیزل (۱۹۱۳-۱۳۸۰) متوجه شد که می تواند یک موتور احتراق داخلی بسیار قدرتمندتری تولید کند که می تواند انواع سوخت های مختلف را از بین ببرد. برخلاف موتورهای بنزینی ، موتورهای دیزلی خیلی بیشتر سوخت را فشرده می کنند ، بنابراین به طور خودجوش در شعله های آتش فرو می رود و انرژی گرمای قفل شده در داخل آن را آزاد می کند. امروزه موتورهای دیزلی هنوز هم ماشینهای انتخابی برای رانندگی وسایل نقلیه سنگین مانند کامیون ، کشتی و ماشین های ساختمانی و همچنین بسیاری از اتومبیل ها هستند. در مقاله ما در مورد موتورهای دیزلی بیشتر بخوانید .

موتورهای دوار

یکی از اشکالات موتورهای احتراق داخلی این است که برای مهار قدرتشان به سیلندرها ، پیستون ها و میل لنگ چرخان احتیاج دارند: سیلندرها ثابت هستند در حالی که پیستون ها و میل لنگ ها به طور مداوم در حال حرکت هستند. یک موتور دوار یک طراحی کاملاً متفاوت از موتور احتراق داخلی است که در آن “سیلندرها” (که همیشه به شکل استوانه نیستند) در اطراف آن می چرخند که در واقع یک میل لنگ ثابت است. اگرچه موتورهای دوار به قرن نوزدهم برمی گردد ، اما شاید بهترین طراحی آن موتور دوار نسبتاً مدرن Wankel باشد که خصوصاً در برخی از اتومبیل های ژاپنی مزدا مورد استفاده قرار می گیرد. مقاله ویکی پدیا در مورد موتور دوار Wankel مقدمه خوبی با یک انیمیشن کوچک درخشان است.

موتورهای تئوری

موتور بخار مانستون با مناقصه

عکس: موتورهای بخار ذاتاً ناکارآمد هستند. کار کاروت به ما می گوید که برای حداکثر کارآیی ، بخار موجود در موتور مانند این باید بیش از حد گرم شود (بنابراین بالاتر از حد معمول جوش ۱۰۰ درجه سانتیگراد است) و سپس اجازه می دهیم تا حد ممکن در سیلندرها انبساط و خنک شود. به همان اندازه انرژی می تواند به پیستون ها بدهد.

پیشگامان موتورها مهندس بودندنه دانشمندان نیومن و وات بیش از اینکه متفکران نظری باشند ، عملی و عملی را انجام می دهند. نگذشته بود که نیکولا سادی کاروت ، فرانسوی (۱۸۳۲-۱۷۹۶) در سال ۱۸۲۴ – درست بیش از یک قرن پس از آنکه نیومن اولین موتور بخار خود را ساخت – به وقوع پیوست که هر تلاشی برای درک نظریه چگونگی کار موتورها و چگونگی بهبود آنها انجام شد. از یک دیدگاه علمی کاروت علاقه مند بود که بفهمد چگونه موتورها می توانند کارآمدتر شوند (به عبارت دیگر ، چطور می توان انرژی بیشتری از همان میزان سوخت به دست آورد). او به جای اینکه با موتور بخار واقعی کار کند و سعی کند آن را با آزمایش و خطا بهبود ببخشد (نوع رویکردی که وات با موتور Newcomen انجام داده بود) ، وی خود را به یک موتور نظری – روی کاغذ – تبدیل کرد و به جای آن با ریاضی بازی کرد.

چرخه کاروت

موتور حرارتی کارنو یک مدل نسبتا ساده ریاضی از چگونه به بهترین شکل ممکن پیستون و سیلندر موتور می تواند این عمل است در تئوری ، توسط بی وقفه تکرار چهار مرحله در حال حاضر به نام چرخه کارنو . ما در اینجا قصد نداریم به سراغ تئوری دقیق برویم یا ریاضی (اگر علاقه مند هستید ، صفحه Carnot Cycle ناسا و موتور حرارتی عالی را ببینید : صفحه چرخه Carnot توسط مایکل فاولر ، که یک انیمیشن فلش عالی دارد).

یک موتور اولیه کاروت از یک گاز گیر افتاده در یک استوانه با پیستون تشکیل شده است. گاز انرژی را از منبع گرما می گیرد ، منبسط می شود ، خنک می شود و پیستون را به بیرون رانده می کند. با بازگشت پیستون به داخل سیلندر ، گاز را فشرده و گرم می کند ، بنابراین گاز چرخه را دقیقاً با همان فشار ، حجم و دمایی که با شروع آن به پایان رسیده است ، خاتمه می دهد. موتور Carnot هیچ انرژی ای را در برابر اصطکاک و محیط اطراف خود از دست نمی دهد. کاملاً برگشت پذیر است- یک مدل نظری کاملاً عالی و کاملاً نظری در مورد نحوه کار موتورها. اما در مورد موتورهای واقعی نیز چیزهای زیادی به ما می گوید.

موتور چقدر کارآمد است؟

نکته قابل توجه این است که نتیجه گیری Carnot به دست آمده است: کارآیی یک موتور (واقعی یا نظری) به حداکثر و حداقل دما که در آن کار می کند بستگی دارد . از نظر ریاضی ، راندمان موتور کارنو که بین Tmax (حداکثر دمای آن) و Tmin (حداقل دما آن) کار می کند:

(Tmax min Tmin) / Tmax

که در آن هر دو دما در کلوین (K) اندازه گیری می شود. بالا بردن دمای سیال درون استوانه در شروع چرخه باعث می شود کارایی بیشتری داشته باشد. پایین آمدن دما در نقطه مقابل چرخه نیز باعث می شود کارایی بیشتری داشته باشد. به عبارت دیگر ، یک موتور حرارتی واقعاً کارآمد بین بیشترین اختلاف دما ممکن است. به عبارت دیگر ، ما می خواهیم Tmax تا حد ممکن و Tmin تا حد ممکن پایین باشد. به همین دلیل مواردی مانند توربین های بخار در نیروگاه ها استمجبورند از برجهای خنک کننده برای خنک کردن بخار خود در حد امکان استفاده کنید: اینگونه است که آنها می توانند بیشترین انرژی را از بخار دریافت کنند و بیشترین میزان برق را تولید کنند. در دنیای واقعی ، حرکت وسایل نقلیه مانند اتومبیل و هواپیما بدیهی است که نمی توانند چیزی مانند برج خنک کننده داشته باشند ، و رسیدن به دمای پایین Tmin دشوار است ، بنابراین بالا بردن Tmax همان چیزی است که ما به جای آن معمولاً روی آن تمرکز می کنیم. موتورهای واقعی – در اتومبیل ها ، کامیون ها ، هواپیماهای جت و موشک های فضایی – در دماهای بسیار زیاد کار می کنند (بنابراین باید از مواد با دمای بالا مانند آلیاژها و سرامیک ها ساخته شوند ). Heat engines

 

حداکثر راندمان یک موتور چقدر است؟

آیا محدودیتی وجود دارد که می تواند یک موتور گرما کارآمد داشته باشد؟ آره! Tmin هرگز نمی تواند کمتر از صفر باشد (در صفر مطلق) ، بنابراین ، مطابق معادله ما در بالا ، هیچ موتور نمی تواند از Tmax / Tmax = 1 کارآمدتر باشد ، که همان ۱۰۰ درصد کارآمد است – و بیشتر موتورهای واقعی این کار را نمی کنند. به هر جایی نزدیک به آن برسید اگر موتور بخار داشتید بین ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد کار می کند ، حدود ۱۳ درصد کارآمد خواهد بود. برای به دست آوردن آن به ۱۰۰ درصد راندمان ، شما باید بخار خود را به صفر مطلق (۲۷۳ درجه سانتیگراد یا ۰K) خنک کنید ، که بدیهی است غیرممکن است. حتی اگر می توانید آن را در انجماد (۰ درجه سانتیگراد یا ۲۷۳K) خنک کنید ، باز هم تنها ۲۷ درصد بازده را مدیریت خواهید کرد.

نمودار خط نشان می دهد که چگونه راندمان موتور بخار یا توربین هنگام کار در دماهای بالاتر افزایش می یابد.

نمودار: موتورهای گرما هنگامی که بین اختلاف دما بیشتر هستند ، کارایی بیشتری دارند. با فرض حداقل دمای یخی ثابت (۰ درجه سانتیگراد یا ۲۷۳K) ، با افزایش دمای حداکثر ، بازده به آرامی صعود می کند. اما توجه داشته باشید که ما در حال کاهش بازده هستیم: برای هر افزایش درجه حرارت ۵۰ درجه سانتی گراد ، هر بار راندمان کمتر می شود. به عبارت دیگر ، ما هرگز نمی توانیم با بالا بردن حداکثر دما ، به ۱۰۰ درصد کارآمد برسیم.

این همچنین به ما کمک می کند تا درک کنیم که چرا موتورهای بخار بعد (که توسط مهندسین مانند ریچارد ترویتیک و الیور اوانز پیشگام شده اند) از فشارهای بسیار بیشتری استفاده کردندبخار نسبت به آنهایی که توسط افرادی مانند توماس نوومن تولید می شود. موتورهای فشار قوی کوچکتر ، سبک تر و آسان تر برای سوار شدن بر روی وسایل نقلیه در حال حرکت بودند ، اما همچنین بسیار کارآمدتر بودند: در فشارهای بالاتر ، آب در دمای بالاتر جوش می خورد و این کارآیی بیشتری به ما می دهد. در فشار دو برابر اتمسفر ، آب در حدود ۱۲۰ درجه سانتیگراد (۳۹۳K) جوش می آورد ، ۳۰٪ کارآیی با حداقل دمای ۰ درجه سانتیگراد می دهد. در چهار برابر فشار اتمسفر ، دمای جوش ۱۴۳ درجه سانتیگراد (۴۱۷K) و راندمان نزدیک به ۳۵ درصد است. این یک پیشرفت بزرگ است ، اما هنوز هم فاصله ۱۰۰ درصدی طولانی دارد. توربین های بخار در نیروگاه ها از فشارهای بسیار زیاد استفاده می کنند (بیش از ۲۰۰ برابر فشار جوی معمولی است). در ۲۰۰ اتمسفر ، آب در حدود ۳۶۵ درجه سانتیگراد (۶۴۰K)) جوش می آورد ، راندمان نظری حدود ۵۶ درصد اگر ما نیز بتوانیم آب را به سمت یخ زدگی خنک کنیم (و در صورت عدم وجود گرمای دیگری یا ناکارآمدی). ما حتی تحت آن شرایط شدید و ایده آل ، ما هنوز از راه صد صد در صد کارآمد فاصله داریم. توربین های واقعی به احتمال زیاد ۳۵-۴۵ درصد به دست می آورند. ساخت موتورهای حرارتی کارآمد بسیار سخت تر از آنچه به نظر می رسد!

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.