Termiese doeltreffendheid van hitte-enjin: wat, formule, hoe om te vind


Hierdie artikel bespreek die termiese doeltreffendheid van hitte-enjin. Ons sal die onderwerp in twee dele verdeel. Eers gaan ons oor hitte-enjin bestudeer, dan oor termiese doeltreffendheid en dan laastens oor termiese doeltreffendheid van hitte-enjin.

Ons kan ons nie ons lewens voorstel sonder 'n hitte-enjin nie. Hitte-enjins is al lank deel van ons lewens en dit het ons lewens baie makliker gemaak. In hierdie artikel gaan ons oor hitte-enjins in detail bestudeer en oor hul doeltreffendheid bespreek. Ons sal ook verskillende tipes hitte-enjins bespreek.

Wat is hitte-enjin?

Hitte-enjin is 'n meganiese toestel wat beginsels van termodinamika gebruik om hitte-energie na meganiese energie om te skakel.

Die hitte-energie kom van die werkende vloeistof wat water of stoom of enige ander vloeistof kan wees. Die hitte-energie sal omgeskakel word in meganiese energie nadat dit in die turbine ingegaan het. Die omgeskakelde meganiese energie kan in baie toepassings gebruik word, soos om lokomotiewe aan te dryf en selfs vir die opwekking van elektrisiteit.

Wat is die werkende dele van 'n hitte-enjin?

Die hitte-enjin is 'n samestelling van vier hoofonderdele wat saamwerk om werkuitset te produseer. Hierdie dele word in die lys hieronder gegee-

  • Ketel- Die ketel sal hitte by die werk voeg vloeistof. Vir stoomenjin verander hierdie hitte die vloeibare water na stoom. Hierdie stoom bevat hoë druk en het die hoogste entalpie. Hierdie stoom word in die volgende stadium na die turbine gestuur.
  • Turbine– Turbine is die hoofkomponent in die hitte-enjin. Die werksuitset word in die turbine geproduseer aangesien dit die hitte-energie na meganiese energie omgeskakel het. Die druk van die stoom neem af tydens hierdie proses. Die fase verander egter nie.
  • Condenser– Kondensor sal die laedrukstoom na laedrukvloeistof verander. Dit beteken dat die gasfase in 'n vloeistoffase verander. Die temperatuur van werkvloeistof verander nie, daarom kan ons sê dat die hele faseveranderingsproses 'n isotermiese proses is.
  • Kompressor– Die kompressor verhoog die druk van vloeistof en pomp dit na die ketel. Op hierdie manier word die werkvloeistof 'n hoëdrukvloeistof nadat dit deur 'n kompressor gegaan het.

Voorbeelde van hitte-enjin siklusse-

Binne 'n hitte-enjin kan die werkvloeistof wat gebruik word anders wees. Selfs die komponente kan verskil volgens die tipe toediening. Die verskillende tipes en dus die mees gebruikte hitte-enjin siklusse word bespreek in die gedeelte wat hieronder gegee word-

  1. Gas siklusse– Die gassiklusse het werkvloeistof in die gasvormige vorm. Die mees gebruikte werkvloeistof is stoom. Die fase van die werkvloeistof verander nie net in gassiklusse nie. Die verskillende tipes gassiklusse is Carnot-siklus, Brayton-siklus, Stirling-siklus ens.
  2. Vloeistof siklusse– Soos die naam self aandui, gebruik die vloeistofsiklusse slegs vloeistof as hul werkvloeistof. Die fase van die werkvloeistof verander nie. Die voorbeelde van vloeistofsiklusse is Sterling-siklus en hitte-regeneratiewe enjin.
  3. Elektron siklusse– Verskillende plekke waar elektronsiklusse gebruik word, is termogalvaniese sel, termotonnelverkoeling en termioniese emissie.
  4. Magnetiese siklusse - 'n Termomagnetiese motor gebruik magnetiese siklus.

Wat is termiese doeltreffendheid?

Termiese doeltreffendheid is bloot die verhouding van werk wat geproduseer word tot die hitte wat by die enjin gevoeg is.

Termiese doeltreffendheid vertel ons hoe doeltreffend 'n termiese enjin is. Om die hoeveelheid werk wat geproduseer word uit 'n gegewe hoeveelheid hitte-insette te meet, bereken ons termiese doeltreffendheid. Die nuttige werk word deur turbine vervaardig n hitte-enjins. Wiskundig word die termiese doeltreffendheid gegee deur-

Termiese doeltreffendheid = (Netto werk gedoen/ Hitte-insette)

termiese doeltreffendheid van hitte-enjin
Beeld: Werk gedoen is altyd minder as die hitte-insette

Beeldkrediete: Wikipedia

Wat is termiese doeltreffendheid van hitte-enjin

Ons het reeds in die bogenoemde afdeling oor termiese doeltreffendheid bespreek. Termiese energie van die hitte-enjin is die verhouding van twee hoeveelhede.

Die eerste hoeveelheid is die netto werk wat deur die turbine gedoen word en ander is die hitte wat deur die ketel gevoeg word. Die turbine doen 'n bietjie werk waaruit 'n gedeelte van die werk gebruik word om kompressor te laat loop. Die oorblywende werk word genoem as netto werk wat deur die turbine geproduseer word. Die hitte wat deur die ketel by die werkvloeistof gevoeg word, word as hitte-insette in die stelsel of hitte-enjin genoem.

Termiese doeltreffendheid van hitte-enjin formule

Ons het genoeg bespreek oor die formule wat verband hou met termiese doeltreffendheid van hitte-enjin.

Die termiese doeltreffendheid van hitte-enjin word gegee deur die volgende formule-

Waar eta die termiese doeltreffendheid beteken

Wnet is die netto werk wat deur die turbine geproduseer word

Q1 is die hitte wat deur die ketel by die hitte-enjin gevoeg word

Hoe om doeltreffendheid van hitte-enjin te vind?

Ons het dit reeds in bogenoemde afdelings bespreek. Die doeltreffendheid of termiese doeltreffendheid van hitte enjin word gedefinieer as die verhouding van werk uitset na die hitte-insette in die stelsel. 

Om die netto werk wat in die enjin geproduseer word te vind, trek ons ​​werk af wat deur turbine gedoen word en werk wat na kompressor oorgedra word vir sy werking. Die oorblywende hoeveelheid is die netto werk verrig.

Hoe om netto werk te vind wat geproduseer is?

Dit is nie nodig dat die netto werk wat geproduseer word gelyk is aan die totale werk wat deur die turbine gelewer word nie. Dit is omdat 'n mate van werk na die kompressor oorgedra word vir sy werking.

Die turbine is die belangrikste komponent in 'n hitte-enjin wat die werk produseer. Kompressor is 'n werkabsorberende toestel wat werk nadat 'n bietjie werk geabsorbeer word wat uit die turbine geproduseer word. Die verskil tussen die totale werk wat deur die turbine geproduseer word en die werk wat na die kompressor oorgedra word, word genoem as die netto werk verrig in die stelsel of netto werk wat in die stelsel geproduseer word.

Wiskundig,

Werk gedoen = Werk gedoen deur turbine – Werk wat deur kompressor geabsorbeer word

Werksbeginsel van hitte-enjin

Hitte-enjins werk op 'n eenvoudige beginsel om hitte te neem van 'n hittereservoir wat as hittebron genoem word, wat 'n bietjie werk daaruit lewer en die oorblywende hitte na 'n ander hittereservoir stuur wat as hittebak genoem word.

Die energie wat in die hitte-enjin oorgedra word, volg die wet van behoud. Geen ekstra hitte word in hierdie proses geskep of vernietig nie. Die hitte-enjin sal nie in staat wees om al die hitte te werk. Een of ander bedrag gaan altyd na die wasbak verlore. Hier kom die faktor van doeltreffendheid, dit is hoeveel werk 'n enjin kan lewer met 'n gegewe hoeveelheid hitte-insette.

Tweede wet van termodinamika vir hitte-enjin

Daar is 'n paar wette van termodinamika wat elke hitte-enjin volg. Die tweede wet van termodinamika vir 'n hitte-enjin word hieronder gegee-

Tweede wet van termodinamika- Dit is onmoontlik vir 'n hitte-enjin om hitte uit 'n hittebron te onttrek en dit heeltemal in werk om te skakel. 'n Bepaalde hoeveelheid hitte moet na die koelbak oorgedra word.

Wat is Clausius Ongelykheid?

Clausius-ongelykheid stel dat vir 'n termodinamiese siklus wat hitte met eksterne reservoirs uitruil en 'n termodinamiese siklus ondergaan, die lynintegraal van (Q/Tsurr) minder as of gelyk aan nul is.

Wiskundig kan ons Clausius-ongelykheid skryf as-

waar,

del Q is die oneindige hoeveelheid hitte wat deur die sisteem geabsorbeer word

Tsurr is die temperatuur van die omgewing

Abhishek

Hi ....Ek is Abhishek Khambhata, het B. Tech in Meganiese Ingenieurswese gevolg. Deur vier jaar van my ingenieurswese het ek onbemande vliegtuie ontwerp en gevlieg. My sterkpunt is vloeimeganika en termiese ingenieurswese. My vierdejaarprojek was gebaseer op die prestasieverbetering van onbemande vliegtuie wat sonkragtegnologie gebruik. Ek wil graag met eendersdenkende mense kontak maak.

Onlangse plasings