열 엔진은 열 에너지를 기계 작업으로 변형시키는 기계입니다. 내연 기관, 제트 엔진 및 증기 터빈은 열 엔진의 일부 예입니다. 이 모든 엔진에서 열은 유용한 기계 작업을 생성하기 위해 사용됩니다. 이 기사에서는 열 엔진 효율에 따른 열 엔진 효율과 열 엔진 효율과 관련된 질문을 탐색 할 것입니다.
열 엔진
에너지를 유용한 작업으로 변환 할 수있는 모든 장비를 열 엔진이라고 할 수 있습니다. 예를 들어, 공기 중에 석탄을 연소시킴으로써 일부 화학 에너지가 방출됩니다. 연소 과정에서 생성 된 열은 보일러에서 물을 가열하고 터빈에 전원을 공급하는 데 사용될 수 있습니다. 결과적으로 전기를 생산하는 발전기에 전력을 공급합니다.
화학 에너지를 전기 에너지로 전환하는 것은 비효율적입니다. 시스템에서 폐열이 제거되면 각 단계에서 일부 에너지가 손실됩니다.
열 엔진은 어떻게 작동합니까?
열을 일로 변환하기 위해 열 엔진은 물이나 휘발유와 같은 작업 물질을 사용합니다. 열이 고온 저수지에서 저온 저수지로 이동할 때만 기계 에너지가 유용한 작업으로 전환 될 수있게됩니다. 그러나 일부 열이 차가운 저수지로 손실되기 때문에 모든 열 입력이 유용한 작업으로 변환되는 것은 아닙니다.
작동 물질, 뜨거운 저수지 및 차가운 저수지는 엔진의 세 가지 주요 구성 요소입니다. 엔진은 액체 또는 가스 일 수있는 작동 물질로 인해 기능합니다. 뜨거운 저수지는 열 입력을받는 반면, 차가운 저수지는 열 출력 또는 과도한 열을받습니다.
PV 다이어그램이란 무엇입니까?
PV 다이어그램은 열 엔진을 연구하기위한 주요 시각화 도구입니다. 엔진은 일반적으로 가스를 작동 물질로 사용하기 때문에 이상적인 가스 법칙은 PV 다이어그램을 온도에 연결하여 엔진 사이클 전체에 걸쳐 가스의 세 가지 기본 상태 변수를 추적 할 수 있습니다. 작업은 가스의 부피가 변할 때만 수행되므로 다이어그램은 수행 된 작업의 시각적 표현을 제공합니다.
이상적인 가스의 내부 에너지는 온도에 따라 다르므로 PV 다이어그램은 이상적인 가스 법칙에서 계산 된 온도와 함께 가스의 내부 에너지의 변화를 확인하여 열역학의 첫 번째 법칙을 사용하여 추가 된 열량을 결정할 수 있습니다.
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열 엔진 효율
열 엔진 효율은 핫 소스와 싱크대의 온도 차이의 비율로 핫스로스의 온도로 정의됩니다. 열 엔진의 열 효율로도 알려져 있습니다. 뜨거운 저수지와 차가운 저수지의 차이가 가장 큰 경우 열 엔진의 총 효율성이 가능합니다. 효율성을위한 단위가 없습니다.
한 열 엔진의 열 효율은 다른 열 엔진과 다를 수 있습니다. 이를 더 잘 이해하기 위해 신뢰할 수있는 열 엔진과 효율성을 살펴 보겠습니다.
다음은 다양한 열 엔진의 효율성입니다 :
- 자동차의 휘발유 엔진은 거의 25% 효율적입니다.
- 마찬가지로, 석탄 화력 발전소는 단지 49% 효율적입니다.
열 엔진 효율 공식은 무엇입니까?
열 엔진의 효율은 열의 일부이며 생성 된 유용한 작업이기 때문에 공식과 기호를 사용하여 표현할 수 있습니다. 열 에너지 포뮬러의 효율은 다음과 같습니다.
n =wq1
이 공식에서
W =엔진이 수행 한 작업
Q1 =소스에서 나오는 열
각주기에 이어 히트 엔진은 초기 단계로 돌아갑니다.
∆U =0
그림에서 우리는 그것을 볼 수 있습니다 :
w =Q1 - Q2
따라서 열 엔진 효율은
입니다n =Q1 - Q2/Q1
n =1 - Q2/Q1
따라서 Q =0의 경우 효율이 100%가되지만 시스템에 약간의 에너지 손실이 있기 때문에 가능하지 않습니다. 결과적으로 모든 엔진에는 효율성 제한이 있습니다. Carnot 열 엔진과 같은 가역 엔진은 효율이 가장 높습니다.
열 엔진의 유형
많은 유형의 열 엔진은 열 엔진 효율 공식에서 작동합니다. 그들 중 일부는 다음과 같습니다.
증기 엔진
증기 엔진은 석탄, 석유 또는 가스의 연소에 의해 생성 된 증기에서 작동합니다. 생성 된 증기는 흡기 밸브로 유입되어 엔진의 피스톤이 움직일 수 있습니다. 엔진의 움직임은 유용한 기계적 작업을 생성합니다. 피스톤이 원래 위치로 돌아 오면 가스는 배기 밸브에서 방출됩니다. 그 후, 그것은 저온 저수지로 냉각되고 다음주기를 시작하기 위해 물을 재사용하고 따뜻하게 할 수 있습니다.
.내연 기관
이 엔진은 가장 널리 사용됩니다. 내연 엔진의 4 단계는 다이어그램에 묘사되어 있습니다. 피스톤이 내려 가면서 가스-공기 혼합물은 흡기 밸브로 흐르는 경향이있다. 피스톤이 위쪽으로 이동함에 따라 혼합물이 압축됩니다. 점화 플러그는 압축 공기를 친근하게하여 가스가 빠르게 가열됩니다. 그런 다음 가스가 팽창하여 피스톤이 아래쪽으로 이동합니다. 연소 된 가스는 배기 밸브에서 다시 올라갈 때 눌려집니다. 새로운 가스-공기 혼합물 배치가 실린더로 들어가면 사이클이 반복됩니다.
결론
열 엔진은 열 에너지를 기계 에너지로 변환하는 장치입니다. 이 엔진은 약 30% -50% 효율로 작동합니다. 이 기사는 열 엔진 효율 노트에 따른 열 엔진 효율을 설명합니다.
