silniki cieplne 4

MATERIA I CIEP?O
SILNIKI CIEPLNE

Silniki cieplne - silnik idealny

	Silnik cieplny

      Silnik cieplny to urządzenie wykonujące pracę (W) kosztem części dostarczanego mu ciepła (Q_U) ze źródła ciepła (np. ze spalanego paliwa, z rozgrzanej pary). Część ciepła zostaje wydzielona na zewnątrz (Q₀)


      W zależności od źródła ciepła, wykorzystywanych substancji roboczych, rozwiązań cyklu (powtarzalności) pracy, rozwiązań technicznych, można wyróżnić wiele typów silników cieplnych np. parowe, spalinowe, rakietowe, turbinowe, tłokowe, turbo-odrzutowe, niskoprężne, wysokoprężne (Diesla) , górno i dolno zaworowe, cztero i dwu suwowe. Praca każdego silnika jest procesem cyklicznym, opartym na kilku przemianach gazowych.

	Cykl pracy silnika idealnego

      Podstawy teoretyczne silników cieplnych opracował francuski inżynier Sadi Carnot. Silnik Carnota oparty jest na cyklu składającym się z dwóch przemian izotermicznych i dwóch przemian adiabatycznych. Taki silnik byłby IDEALNYM.

Przemiany w cyklu Carnota:

1. T1 -> T1 Izotermiczne rozprężanie gazu (Q dostarczane ze źródła)
2. T1 -> T2 Adiabatyczne rozprężanie gazu
3. T2 -> T2 Izotermiczne sprężanie gazu (Q oddawane na zewnątrz)
4. T2 -> T1 Adiabatyczne sprężanie gazu

Praca użyteczna (wykonywana przez silnik) W = Q_d - Q₀

      Stosunek pracy wykonanej przez silnik do ilości ciepła dostarczanego ze źródła jest miarą sprawności (h) silnika.


Sprawność wyrażana jest w procentach. Sprawność silnika idealnego jest najwyższa (z możliwych) i można ją wyrazić.


gdzie T₁ to temperatura źródła ciepła wyra żona w Kelwinach, a T₂ to temperatura chłodnicy wyrażona również w Kelwinach.

      Sprawność silników rzeczywistych jest mniejsza od sprawności teoretycznej (h_rzecz < h_id), ponieważ ciepło jest oddawane nie tylko do chłodnicy ale wyrzucane również razem z np. spalinami i zużywane na pokonanie np. sił tarcia ruchomych elementów silnika.

      Silniki spalinowe maja sprawność rzędu 20% w przypadku silników niskoprężnych, a 35% w silnikach Diesla. Silniki parowe mają sprawność teoretyczną rzędu 32%, a rzeczywistą dużo mniejszą.