Hvilke faktorer reducerer effektiviteten af ​​varmemotoren fra dens ideelle værdi?

Effektiviteten af ​​en varmemotor er begrænset af Carnot -cyklussen, der repræsenterer den teoretiske maksimale effektivitet, der kan opnås under ideelle forhold. Imidlertid kommer den virkelige verdensvarmemotorer altid under dette ideal på grund af forskellige faktorer:

1. Irreversible processer:

* Friktion: Friktion mellem bevægelige dele i motoren genererer varme, der spildes energi og reducerer effektiviteten.

* Varmeoverførsel: Varmeoverførsel gennem motorens komponenter (f.eks. Forbrændingskammervægge) er ikke perfekt, hvilket fører til varmetab og reduceret effektivitet.

* fluidstrøm: Strømning af arbejdsvæsker (som luft eller vand) gennem motoren er ikke perfekt glat, hvilket resulterer i energitab på grund af turbulens og trykfald.

2. Ikke-ideelle arbejdsvæsker:

* Ægte gasser: Ægte gasser afviger fra ideel gasadfærd, især ved høje tryk og temperaturer, hvilket fører til afvigelser fra teoretisk effektivitet.

* ufuldstændig forbrænding: Ufuldstændig forbrænding af brændstof resulterer i uforbrændte kulbrinter, der bærer væk energi uden at bidrage til motorens arbejdsproduktion.

3. Endelig tidsdrift:

* Hastighedsgrænser: Rigtige motorer kan ikke betjene uendeligt hurtigt, hvilket fører til en endelig tid til varmeoverførsel og ekspansion, hvilket reducerer effektiviteten.

* ikke-ligevægtstilstande: Motorkomponenter er ikke altid i termodynamisk ligevægt, hvilket fører til afvigelser fra teoretiske effektivitetsberegninger.

4. Varmetab til omgivelser:

* ledning: Varmetab gennem ledning fra motorens varme dele til de køligere omgivelser.

* konvektion: Varmetab gennem konvektion fra de varme dele til den omgivende luft.

* Stråling: Varmetab gennem stråling fra de varme dele til omgivelserne.

5. Design- og konstruktionsmæssige ufuldkommenheder:

* lækager: Lækager i motorens sæler og komponenter kan forårsage tab af arbejdsvæske og reducere effektiviteten.

* Dårlig varmeisolering: Ineffektiv isolering af motoren kan føre til øget varmetab til omgivelserne.

* forkert justering: Mekaniske forkert justeringer i motoren kan forårsage øget friktion og reducere effektiviteten.

6. Driftsbetingelser:

* belastningsvariation: Motorer, der opererer ved delvise belastninger, har ofte lavere effektivitet end når de arbejder med fuld belastning.

* omgivelsestemperatur: Ændringer i omgivelsestemperatur kan påvirke motoreffektiviteten, især i tilfælde, hvor varmetab til omgivelserne er betydelig.

7. Specifikke motortyper:

* forbrændingsmotorer: Disse motorer lider af ufuldstændig forbrænding, varmetab til kølesystemet og friktion i stempelcylindret system.

* dampmotorer: Dampmotorer har tab på grund af kondens og lækage af damp samt varmetab til omgivelserne.

At forstå disse faktorer er afgørende for at designe og optimere varmemotorer for at maksimere deres effektivitet og minimere energiaffald.