Co je to tepelný motor?

Tepelný motor je zařízení používané k přeměně tepelné energie nebo tepla na mechanickou práci. To se provádí, když teplo pocházející z horkého zdroje prochází samotným motorem a do chladného dřezu. Chladný dřez je nižší teplotou částí termodynamického cyklu, jako je kondenzační jednotka nalezená v Rankine nebo páře, cyklu. Existuje mnoho různých typů tepelných motorů, z nichž každý má svůj vlastní specifický cyklus. Některé příklady tepelných motorů by zahrnovaly parní a vnitřní spalovací motory, spolu s motory Stirling a plynovými turbínami. Je to hlavně proto, že tepelné motory jsou často klasifikovány svými specifickými termodynamickými cykly. Samotné zařízení, které převádí tepelnou energii na práci, je známé jako „motor“, zatímco termodynamický model aplikovaný na motor je „cyklus“. Z tohoto důvodu nejsou parní motory označovány jako Rankine Engines.

Efektivní tepelný motor se bude snažit napodobit svůj příslušný cyklus. Čím vyšší je teplotní rozdíl mezi horkým zdrojem a chladným dřezem v cyklu, tím účinnější je motor. Efektivní parní stroj například vyžaduje jak vysokoteplotní tepelný zdroj, tak nízkoteplotní chladný umyvadlo. V cyklu Rankine kotel využívá hořák s vysokou teplotou k přeměně vody na páru. Tato pára prochází motorem a poté se kondenzuje zpět do vody přes kondenzátor s nízkou teplotou.

Čím chladnější je kondenzátor, tím více páry bude kondenzována zpět do vody. Je to proto, že kondenzátory jsou vyrobeny tak, aby účinně zvrátily proces nasycení prováděného kotlem. Pokud tak učiníte, pomůže dosáhnout vyšší míry kondenzace; Čím vyšší je rychlost, tím více vody bude vráceno. To pomáhá zvýšit celkovou účinnost páry CyCle.

Zatímco účinnost tepelného motoru může být vysoce optimalizována prostřednictvím velkého rozdílu v teplotách mezi horkým zdrojem a chladným dřezem, je stále omezená. Je to proto, že teplota chladného dřezu závisí na teplotě, která jej obklopuje, která v některých situacích nelze ochladit na ideální podmínky. Z tohoto důvodu je účinnost tepelného motoru omezena na teplotní limity chladného dřezu. Společným řešením je zvýšit teplotu horkého zdroje; Přesto je to omezeno na nedostatek materiálové síly při vysokých teplotách.

Účinnost tepelného motoru se liší v závislosti na konkrétním motoru a cyklu. Tepelná účinnost se pohybuje kdekoli od 3%do přibližně 70%, přičemž motory CAR dosáhnou tepelnou účinnost někde kolem 25%. Efektivnější tepelné motory se nacházejí ve velkých elektrárnách, kde se k výrobě elektřiny používají plynové i parní turbíny.