Účinnost tepelných motorů se zjistí pomocí vzorce. Co je účinnost? Více o ztrátách

Práce vykonávaná motorem je:

Tímto procesem se poprvé zabýval francouzský inženýr a vědec N. L. S. Carnot v roce 1824 v knize „Reflections on hnací silou oheň a o strojích schopných vyvinout tuto sílu.“

Cílem Carnotova výzkumu bylo zjistit příčiny nedokonalosti tehdejších tepelných strojů (měly účinnost ≤ 5 %) a najít způsoby, jak je zlepšit.

Carnotův cyklus je nejúčinnější ze všech. Jeho účinnost je maximální.

Obrázek ukazuje termodynamické procesy cyklu. Při izotermické expanzi (1-2) při teplotě T 1 , pracuje se kvůli změně vnitřní energie ohřívačem, tedy z důvodu dodávky tepla do plynu Q:

A 12 = Q 1 ,

Chlazení plynu před kompresí (3-4) nastává během adiabatické expanze (2-3). Změna vnitřní energie ΔU 23 během adiabatického procesu ( Q = 0) je zcela přeměněn na mechanickou práci:

A 23 = -ΔU 23 ,

Teplota plynu v důsledku adiabatické expanze (2-3) klesne na teplotu chladničky T 2 < T 1 . V procesu (3-4) je plyn izotermicky stlačován a přenáší množství tepla do chladničky Q 2:

A34 = Q2,

Cyklus končí procesem adiabatické komprese (4-1), při které se plyn zahřeje na teplotu T 1.

Maximální hodnota účinnosti ideálních plynových tepelných motorů podle Carnotova cyklu:

.

Podstata vzorce je vyjádřena v osvědčeném S. Carnotův teorém, že účinnost žádného tepelného motoru nemůže překročit účinnost Carnotova cyklu prováděného při stejné teplotě ohřívače a chladničky.

Asi každého napadla otázka účinnosti (Coefficient of Efficiency) spalovacího motoru. Koneckonců, čím vyšší je tento ukazatel, tím efektivněji funguje pohonná jednotka. Nejúčinnější na tento momentčas se zvažuje elektrický typ, jeho účinnost může dosahovat až 90 - 95%, ale u spalovacích motorů, ať už naftových nebo benzínových, to má mírně řečeno k ideálu...

Abych byl upřímný, tak moderní možnosti motory jsou mnohem účinnější než jejich protějšky, které byly vydány před 10 lety, a existuje pro to mnoho důvodů. Přemýšlejte sami, verze 1,6 litru produkovala pouze 60 - 70 koní. A nyní tato hodnota může dosáhnout 130 - 150 koní. Jedná se o pečlivou práci na zvýšení efektivity, při které je každý „krok“ dán metodou pokusu a omylu. Začněme však definicí.

- je to hodnota poměru dvou veličin, výkonu, který je přiváděn na klikový hřídel motoru k výkonu přijímanému pístem, vlivem tlaku plynů, které vznikly zapálením paliva.

Zjednodušeně se jedná o přeměnu tepelné nebo tepelné energie, která vzniká při spalování palivové směsi (vzduchu a benzínu) na mechanickou energii. Nutno podotknout, že se to již stalo, například v steamu elektrárny— palivo také tlačilo písty jednotek vlivem teploty. Tamní zařízení však byla mnohonásobně větší a samotné palivo bylo tuhé (zpravidla uhlí nebo palivové dříví), což znesnadňovalo dopravu a provoz, bylo nutné jej neustále „přikládat“ do pece lopatami. Spalovací motory jsou mnohem kompaktnější a lehčí než „parní“ a palivo se mnohem snadněji skladuje a přepravuje.

Více o ztrátách

Při pohledu do budoucna můžeme s jistotou říci, že účinnost benzínového motoru se pohybuje od 20 do 25%. A existuje pro to mnoho důvodů. Pokud vezmeme příchozí palivo a převedeme ho na procenta, získáme „100 % energie“, která se přenese do motoru, a pak dojde ke ztrátám:

1)Účinnost paliva . Nespálí se všechno palivo, malá část jde s výfukovými plyny, na této úrovni již ztrácíme až 25% účinnost. Samozřejmě se nyní palivové systémy zlepšují, objevil se vstřikovač, ale není to zdaleka ideální.

2) Druhým jsou tepelné ztrátyA . Motor se zahřívá sám a mnoho dalších prvků, jako jsou chladiče, jeho tělo a kapalina, která v něm cirkuluje. Také část tepla odchází s výfukovými plyny. To vše má za následek až 35% ztrátu účinnosti.

3) Třetím jsou mechanické ztráty . NA všechny druhy pístů, ojnic, kroužků - všechna místa, kde dochází ke tření. To může zahrnovat i ztráty ze zátěže generátoru, například čím více elektřiny generátor vyrábí, tím více zpomaluje otáčení klikového hřídele. Pokrok udělala samozřejmě i maziva, ale opět se ještě nikomu nepodařilo zcela překonat tření – ztráty jsou stále 20 %.

Závěr je tedy takový, že účinnost je asi 20 %! Samozřejmě, že mezi benzínovými možnostmi existují výjimečné možnosti, u kterých je toto číslo zvýšeno na 25%, ale není jich mnoho.

To znamená, že pokud vaše auto spotřebuje palivo 10 litrů na 100 km, pak pouze 2 litry z nich půjdou přímo do práce a zbytek jsou ztráty!

Výkon samozřejmě můžete zvýšit například vyvrtáním hlavy, podívejte se na krátké video.

Pokud si pamatujete vzorec, ukáže se:

Který motor má nejvyšší účinnost?

Nyní chci mluvit o možnostech benzínu a nafty a zjistit, která z nich je nejúčinnější.

Zjednodušeně řečeno a aniž bychom se pouštěli do plevele odborných termínů, pokud porovnáte dva faktory účinnosti, tím účinnějším z nich je samozřejmě nafta a zde je důvod:

1) Plynový motor přeměňuje pouze 25 % energie na energii mechanickou, ale nafta asi 40 %.

2) Pokud vybavíte dieselový typ přeplňováním turbodmychadlem, můžete dosáhnout účinnosti 50-53% a to je velmi významné.

Proč je tedy tak účinný? Je to jednoduché – i přes podobný typ práce (oba jsou spalovací jednotky) plní diesel svou práci mnohem efektivněji. Má větší kompresi a palivo se zapaluje na jiném principu. Méně se zahřívá, což znamená úsporu na chlazení, má méně ventilů (úspora tření) a také nemá obvyklé zapalovací cívky a zapalovací svíčky, což znamená, že nevyžaduje dodatečné náklady na energii z generátoru. . Funguje v nižších otáčkách, není potřeba zběsile točit klikovou hřídelí – to vše dělá z dieselové verze přeborníka v účinnosti.

O účinnosti nafty

OD vyšší hodnoty koeficientu užitečná akce– Následuje spotřeba paliva. Takže například 1,6litrový motor dokáže ve městě spotřebovat jen 3–5 litrů, na rozdíl od benzinového typu, kde je spotřeba 7–12 litrů. Dieselový motor je mnohem efektivnější; samotný motor je často kompaktnější a lehčí a také Nedávno a šetrnější k životnímu prostředí. Všechny tyto pozitivní aspekty jsou dosaženy díky větší hodnotě, existuje přímá úměra mezi účinností a kompresí, viz malá destička.

Přes všechny výhody má však i mnoho nevýhod.

Jak je zřejmé, účinnost spalovacího motoru není zdaleka ideální, takže budoucnost je jasná elektrické možnosti– zbývá jen najít výkonné baterie, které se nebojí mrazu a vydrží dlouho nabité.

Moderní realita vyžaduje široké použití tepelných motorů. Četné pokusy o jejich nahrazení elektromotory zatím selhaly. Problémy spojené s ukládáním energie v autonomní systémy, jsou řešeny velmi obtížně.

Problémy technologie výroby elektrických baterií s přihlédnutím k jejich dlouhodobému používání jsou stále aktuální. Rychlostní charakteristiky elektromobilů jsou daleko od vozů se spalovacími motory.

První kroky k vytvoření hybridních motorů mohou výrazně omezit škodlivé emise v megaměstech, řešení ekologických problémů.

Trochu historie

Možnost přeměny energie páry na energii pohybu byla známa již ve starověku. 130 př. n. l.: Filozof Heron Alexandrijský představil publiku parní hračku - aeolipile. Koule naplněná párou se začala otáčet pod vlivem proudů z ní vycházejících. Tento prototyp moderního parní turbíny v té době se nepoužíval.

Po mnoho let a staletí byl filozofův vývoj považován pouze za zábavnou hračku. V roce 1629 vytvořil Ital D. Branchi aktivní turbínu. Pára poháněla kotouč vybavený lopatkami.

Od tohoto okamžiku začal prudký rozvoj parních strojů.

Tepelný motor

Přeměna paliva na energii pohybu částí strojů a mechanismů se využívá u tepelných motorů.

Hlavní části strojů: ohřívač (systém pro získávání energie zvenčí), pracovní tekutina (provádí užitečnou činnost), chladnička.

Ohřívač je navržen tak, aby zajistil, že pracovní tekutina akumuluje dostatečnou zásobu vnitřní energie pro výkon užitečné práce. Chladnička odebírá přebytečnou energii.

Hlavní charakteristika účinnosti se nazývá účinnost tepelných strojů. Tato hodnota ukazuje, kolik energie vynaložené na vytápění je vynaloženo na užitečnou práci. Čím vyšší je účinnost, tím je provoz stroje ziskovější, ale tato hodnota nesmí překročit 100 %.

Výpočet účinnosti

Nechte ohřívač získat z vnější energie energii rovnou Q 1 . Pracovní tekutina vykonala práci A, zatímco energie dodaná do chladničky byla Q 2.

Na základě definice vypočítáme hodnotu účinnosti:

η= A/Qi. Vezměme v úvahu, že A = Q 1 - Q 2.

Účinnost tepelného motoru, jehož vzorec je η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, nám umožňuje vyvodit následující závěry:

• Účinnost nesmí překročit 1 (nebo 100 %);
• pro maximalizaci této hodnoty je nutné buď zvýšit energii přijímanou z ohřívače nebo snížit energii dodávanou do chladničky;
• zvýšení energie ohřívače je dosaženo změnou kvality paliva;
• snížení energie dané do chladničky vám umožní dosáhnout Designové vlastnosti motory.

Ideální tepelný motor

Je možné vytvořit motor, jehož účinnost by byla maximální (ideálně rovna 100 %)? Na tuto otázku se pokusil najít odpověď francouzský teoretický fyzik a talentovaný inženýr Sadi Carnot. V roce 1824 byly zveřejněny jeho teoretické výpočty o procesech probíhajících v plynech.

Hlavní myšlenkou ideálního stroje je provádět reverzibilní procesy s ideálním plynem. Začneme izotermickou expanzi plynu při teplotě T 1 . Potřebné množství tepla je Q 1. Poté plyn expanduje bez výměny tepla Po dosažení teploty T 2 se plyn izotermicky stlačuje a přenáší energii Q 2 do chladničky. Plyn se vrací do původního stavu adiabaticky.

Účinnost ideálního Carnotova tepelného motoru se při přesném výpočtu rovná poměru teplotního rozdílu mezi topným a chladicím zařízením k teplotě topného tělesa. Vypadá to takto: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Možná účinnost tepelného motoru, jejíž vzorec je: η = 1 - T 2 / T 1, závisí pouze na teplotách ohřívače a chladiče a nemůže být větší než 100 %.

Tento vztah nám navíc umožňuje dokázat, že účinnost tepelných motorů se může rovnat jednotě pouze tehdy, když chladnička dosáhne teplot. Jak známo, tato hodnota je nedosažitelná.

Carnotovy teoretické výpočty umožňují určit maximální účinnost tepelného motoru libovolné konstrukce.

Carnotova věta je následující. volný, uvolnit tepelný motor za žádných okolností nemůže mít účinnost vyšší než stejnou hodnotu účinnosti ideálního tepelného motoru.

Příklad řešení problému

Příklad 1. Jaká je účinnost ideálního tepelného motoru, je-li teplota ohřívače 800 oC a teplota chladničky o 500 oC nižší?

T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, η - ?

Podle definice: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

Není nám dána teplota chladničky, ale ∆T= (T 1 - T 2), proto:

η= ∆T / Ti = 500 K/1073 K = 0,46.

Odpověď: Účinnost = 46 %.

Příklad 2 Určete účinnost ideálního tepelného motoru, pokud díky získanému jednomu kilojoule energie topení, užitečná práce 650 J. Jaká je teplota topného tělesa, je-li teplota chladiče 400 K?

Qi = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T2 = 400 K, η - ?, Ti = ?

V tomto problému mluvíme o o tepelném zařízení, jehož účinnost lze vypočítat pomocí vzorce:

Pro určení teploty ohřívače používáme vzorec pro účinnost ideálního tepelného motoru:

η = (Ti - T2)/T1 = 1 - T2 / Ti.

Po provedení matematických transformací dostaneme:

Ti = T2/(1- n).

Ti = T2/(1-A/Q1).

Pojďme počítat:

n= 650 J/ 1000 J = 0,65.

Ti = 400 K / (1-650 J / 1000 J) = 1142,8 K.

Odpověď: η= 65 %, T1 = 1142,8 K.

Reálné podmínky

Ideální tepelný stroj je navržen s ohledem na ideální procesy. Práce je vykonávána pouze v izotermických procesech, její hodnota je určena jako plocha ohraničená grafem Carnotova cyklu.

Ve skutečnosti je nemožné vytvořit podmínky pro to, aby proces změny skupenství plynu probíhal bez doprovodných teplotních změn. Neexistují žádné materiály, které by vylučovaly výměnu tepla s okolními předměty. Adiabatický proces se stává nemožným. V případě výměny tepla se musí nutně změnit teplota plynu.

Účinnost tepelných motorů vytvořených v reálných podmínkách se výrazně liší od účinnosti ideálních motorů. Všimněte si, že procesy ve skutečných motorech probíhají tak rychle, že změny vnitřní tepelné energie pracovní látky v procesu změny jejího objemu nelze kompenzovat přílivem tepla z ohřívače a přenosem do chladničky.

Jiné tepelné motory

Skutečné motory pracují v různých cyklech:

• Ottov cyklus: proces s konstantním objemem se adiabaticky mění a vytváří uzavřený cyklus;
• Dieselový cyklus: izobar, adiabatický, izochorový, adiabatický;
• proces, ke kterému dochází během konstantní tlak, je nahrazen adiabatickým, uzavírajícím cyklus.

Vytvořte rovnovážné procesy v reálných motorech (aby se přiblížily těm ideálním) za podmínek moderní technologie se nezdá možné. Účinnost tepelných motorů je mnohem nižší, i když je vezmeme v úvahu teplotní podmínky, jako v ideální tepelné instalaci.

Ale neměli byste snižovat svou roli kalkulační vzorecÚčinnost, protože právě ta se stává výchozím bodem v procesu práce na zvýšení účinnosti skutečných motorů.

Způsoby, jak změnit efektivitu

Při porovnávání ideálních a skutečných tepelných motorů stojí za zmínku, že teplota chladničky druhého nemůže být žádná. Obvykle je atmosféra považována za chladničku. Teplotu atmosféry lze akceptovat pouze v přibližných výpočtech. Praxe ukazuje, že teplota chladicí kapaliny se rovná teplotě výfukových plynů v motorech, jako je tomu u spalovacích motorů (zkráceně ICE).

ICE je nejběžnějším tepelným motorem v našem světě. Účinnost tepelného motoru v tomto případě závisí na teplotě vytvářené hořícím palivem. Významným rozdílem mezi spalovacími motory a parními motory je sloučení funkcí ohřívače a pracovní tekutiny zařízení ve směsi vzduch-palivo. Jak směs hoří, vytváří tlak na pohyblivé části motoru.

Je dosaženo zvýšení teploty pracovních plynů, čímž se výrazně změní vlastnosti paliva. Bohužel to nejde dělat donekonečna. Jakýkoli materiál, ze kterého je vyrobena spalovací komora motoru, má svůj vlastní bod tání. Tepelná odolnost takových materiálů je hlavní charakteristikou motoru, stejně jako schopnost výrazně ovlivnit účinnost.

Hodnoty účinnosti motoru

Pokud vezmeme v úvahu teplotu pracovní páry, na jejímž vstupu je 800 K, a výfukových plynů - 300 K, pak je účinnost tohoto stroje 62%. Ve skutečnosti tato hodnota nepřesahuje 40 %. K tomuto poklesu dochází v důsledku tepelných ztrát při ohřevu skříně turbíny.

Nejvyšší hodnota vnitřního spalování nepřesahuje 44 %. Zvýšení této hodnoty je otázkou blízké budoucnosti. Změna vlastností materiálů a paliva je problém, na kterém pracují nejlepší mozky lidstva.

Aby motor fungoval, musí být tlakový rozdíl na obou stranách pístu motoru nebo lopatek turbíny. U všech tepelných motorů je tohoto tlakového rozdílu dosaženo zvýšením teploty pracovní tekutiny o stovky stupňů oproti teplotě okolí. K tomuto zvýšení teploty dochází při hoření paliva.

Pracovní tekutinou všech tepelných motorů je plyn (viz § 3.11), který pracuje při expanzi. Počáteční teplotu pracovní tekutiny (plynu) označme T 1 . Této teploty v parních turbínách nebo strojích dosahuje pára v parním kotli. U spalovacích motorů a plynových turbín dochází ke zvýšení teploty, když palivo hoří uvnitř samotného motoru. Teplota T 1 se nazývá teplota ohřívače.

Role lednice

Během práce plyn ztrácí energii a nevyhnutelně se ochladí na určitou teplotu. T 2 . Tato teplota nemůže být nižší než teplota životní prostředí protože jinak bude tlak plynu nižší než atmosférický a motor nebude schopen provozu. Obvykle teplota T 2 mírně vyšší než okolní teplota. Říká se tomu teplota chladničky. Chladnička je atmosféra nebo speciální zařízení pro chlazení a kondenzaci odpadní páry - kondenzátory. V druhém případě může být teplota chladničky o něco nižší než atmosférická teplota.

V motoru tedy pracovní tekutina během expanze nemůže odevzdat veškerou svou vnitřní energii k výkonu práce. Část energie je nevyhnutelně přenášena do atmosféry (chladničky) spolu s odpadní párou nebo výfukovými plyny ze spalovacích motorů a plynových turbín. Tato část vnitřní energie je nenávratně ztracena. Přesně to říká druhý termodynamický zákon v Kelvinově formulaci.

Schematický diagram tepelného motoru je na obrázku 5.15. Pracovní tekutina motoru přijímá množství tepla při spalování paliva Q 1 , funguje A" a přenáší množství tepla do chladničky | Q 2 | <| Q 1 |.

Účinnost tepelného motoru

Podle zákona zachování energie se práce motoru rovná

(5.11.1)

Kde Q 1 - množství tepla přijatého z ohřívače, a Q 2 - množství tepla přeneseného do chladničky.

Účinnost tepelného motoru je poměr práce A", provedené motorem, na množství tepla přijatého z ohřívače:

(5.11.2)

U parní turbíny je ohřívačem parní kotel a u spalovacích motorů jsou ohřívačem samotné produkty spalování paliva.

Protože všechny motory přenášejí určité množství tepla do chladničky, pak η< 1.

Aplikace tepelných motorů

Největší význam má použití tepelných motorů (především výkonných parních turbín) v tepelných elektrárnách, kde pohánějí rotory generátorů elektrického proudu. V tepelných elektrárnách se u nás vyrábí asi 80 % veškeré elektřiny.

Tepelné motory (parní turbíny) jsou instalovány i v jaderných elektrárnách. Na těchto stanicích se energie atomových jader využívá k výrobě vysokoteplotní páry.

Všechny hlavní typy moderní dopravy využívají především tepelné motory. Automobily používají pístové spalovací motory s vnější tvorbou hořlavé směsi (karburátorové motory) a motory s tvorbou hořlavé směsi přímo uvnitř válců (diesely). Stejné motory jsou instalovány na traktorech.

V železniční dopravě do poloviny 20. stol. Hlavním motorem byl parní stroj. Nyní využívají především dieselové lokomotivy a elektrické lokomotivy. Elektrické lokomotivy ale také přijímají energii z tepelných motorů elektráren.

Vodní doprava využívá jak spalovací motory, tak výkonné turbíny pro velké lodě.

V letectví jsou pístové motory instalovány na lehkých letadlech a turbovrtulové a proudové motory, které jsou také klasifikovány jako tepelné motory, jsou instalovány na obrovských dopravních letadlech. Proudové motory se používají i na vesmírných raketách.

Bez tepelných motorů je moderní civilizace nemyslitelná. Neměli bychom levnou elektřinu a byli bychom ochuzeni o všechny druhy moderní vysokorychlostní dopravy.

Naše dnešní setkání je věnováno tepelným motorům. Pohánějí většinu druhů dopravy a umožňují nám vyrábět elektřinu, která nám přináší teplo, světlo a pohodlí. Jak jsou tepelné motory konstruovány a jaký je jejich princip činnosti?

Koncepce a typy tepelných motorů

Tepelné motory jsou zařízení, která přeměňují chemickou energii paliva na mechanickou práci.

To se provádí následovně: expandování plyn tlačí buď na píst, což způsobuje jeho pohyb, nebo na lopatky turbíny, což způsobuje jeho otáčení.

Interakce plynu (páry) s pístem probíhá v karburátorových a dieselových motorech (ICE).

Příkladem působení plynu, který vytváří rotaci, je provoz leteckých proudových motorů.

Blokové schéma tepelného motoru

Navzdory rozdílům v jejich konstrukci mají všechny tepelné motory topení, pracovní látku (plyn nebo páru) a chladničku.

V ohřívači dochází ke spalování paliva, čímž se uvolňuje množství tepla Q1 a ohřívač se ohřívá na teplotu T1. Pracovní látka, expandující, vykonává práci A.

Teplo Q1 však nelze zcela přeměnit na práci. Jeho určitá část Q2 se přenosem tepla z ohřátého tělesa uvolňuje do prostředí, běžně nazývaného lednička s teplotou T2.

O parních strojích

Chronologie tohoto vynálezu sahá až do éry Archiméda, který vynalezl dělo, které střílelo pomocí páry. Poté následuje série slavných jmen nabízejících své projekty. Nejúčinnější verze zařízení patří ruskému vynálezci Ivanu Polzunovovi. Na rozdíl od svých předchůdců navrhl plynulý zdvih pracovní hřídele díky použití střídavého chodu 2 válců.

Ke spalování paliva a tvorbě páry v parních strojích dochází mimo pracovní komoru. Proto se jim říká motory s vnějším spalováním.

Stejný princip se používá pro tvorbu pracovní tekutiny v parních a plynových turbínách. Jejich vzdáleným prototypem byla koule otáčená párou. Autorem tohoto mechanismu byl vědec Heron, který své stroje a přístroje vytvořil ve starověké Alexandrii.

O spalovacích motorech

Koncem 19. století něm konstruktér August Otto navrhl konstrukci spalovacího motoru s karburátorem, kde se připravuje směs vzduchu a paliva.

Pojďme se na jeho práci podívat blíže. Každý pracovní cyklus se skládá ze 4 zdvihů: sání, komprese, silový zdvih a výfuk.

Při prvním zdvihu je hořlavá směs vstřikována do válce a stlačována pístem. Když komprese dosáhne maxima, aktivuje se systém elektrického zapalování (jiskra ze zapalovací svíčky). V důsledku tohoto mikrovýbuchu dosahuje teplota ve spalovací komoře 16 000 - 18 000 stupňů. Výsledné plyny vyvíjejí tlak na píst, tlačí ho a otáčejí klikovým hřídelem spojeným s pístem. Toto je pracovní zdvih, který uvádí auto do pohybu.

A ochlazené plyny se přes výfukový ventil uvolňují do atmosféry. Ve snaze zlepšit účinnost zařízení vývojáři zvýšili stupeň stlačení hořlavé směsi, ale pak se spontánně vznítila „před plánem“.

Němec inženýr Diesel Našel jsem zajímavou cestu z tohoto problému...

Čistý vzduch je v dieselových válcích stlačován pohybem pístu. To umožnilo několikanásobně zvýšit kompresní poměr. Teplota ve spalovací komoře dosahuje 900 stupňů. Na konci kompresního zdvihu se tam vstřikuje motorová nafta. Jeho malé kapky smíchané s takto ohřátým vzduchem se samovolně vznítí. Výsledné plyny, expandující, tlačí na píst a provádějí pracovní zdvih.

Tak, Dieselové motory se liší od karburátorových motorů:

• Podle druhu použitého paliva. Karburátorové motory jsou benzinové. Dieselové motory spotřebovávají výhradně motorovou naftu.
• Diesel je o 15–20 % úspornější než karburátorové motory díky vyššímu kompresnímu poměru, ale jeho údržba je dražší než u jeho rivala, benzínového motoru.
• Mezi nevýhody nafty patří, že v chladných ruských zimách nafta houstne a je třeba ji zahřát.
• Nedávné studie amerických vědců ukázaly, že emise z dieselových motorů jsou méně škodlivého složení než z jejich benzínových protějšků.

Dlouholetá konkurence mezi oběma typy spalovacích motorů vyústila v rozložení rozsahu jejich použití. Dieselové motory se jako výkonnější instalují na námořní dopravu, na traktory a těžká nákladní vozidla a karburátorové motory se instalují na lehká a středně těžká vozidla, na motorové čluny, motocykly atd.

Faktor účinnosti (efektivita)

Provozní účinnost jakéhokoli mechanismu je určena jeho účinností. Parní stroj, který vypouští odpadní páru do atmosféry, má velmi nízkou účinnost 1 až 8 %, benzínové motory do 30 %, klasický dieselový motor do 40 %. Strojírenství se samozřejmě v každé době nezastavilo a hledalo způsoby, jak zvýšit efektivitu.

Talentovaná francouzština inženýr Sadi Carnot vyvinul teorii fungování ideálního tepelného motoru.

Jeho úvaha byla následující: pro zajištění opakovatelnosti cyklů je nutné, aby expanze pracovní látky při zahřívání byla nahrazena jejím stlačením do původního stavu. Tento proces lze provést pouze působením vnějších sil. Kromě toho musí být práce těchto sil menší než užitečná práce samotné pracovní tekutiny. Chcete-li to provést, snižte jeho tlak ochlazením v chladničce. Pak bude graf celého cyklu vypadat jako uzavřená kontura, a proto se mu začalo říkat Carnotův cyklus. Maximální účinnost ideálního motoru se vypočítá podle vzorce:

Kde η je samotná účinnost, T1 a T2 jsou absolutní teploty ohřívače a chladničky. Jsou vypočteny pomocí vzorce T= t+273, kde t je teplota ve stupních Celsia. Ze vzorce je zřejmé, že pro zvýšení účinnosti je nutné zvýšit teplotu ohřívače, která je omezena tepelnou odolností materiálu, nebo snížit teplotu chladničky. Maximální účinnost bude při T = 0K, což je také technicky neproveditelné.

Skutečný koeficient je vždy menší než účinnost ideálního tepelného motoru. Porovnáním skutečného koeficientu s tím ideálním lze určit rezervy pro vylepšení stávajícího motoru.

Pracovat tímto směrem, konstruktéři vybavili benzinové motory nejnovější generace systémy vstřikování paliva(vstřikovače). To umožňuje dosáhnout úplného spalování pomocí elektroniky a tím zvýšit účinnost.

Hledají se způsoby, jak snížit tření kontaktních částí motoru a také zlepšit kvalitu používaného paliva.

Dříve příroda ohrožovala člověka, ale nyní člověk ohrožuje přírodu.

Současná generace se musí vypořádat s následky nepřiměřené lidské činnosti. A k narušení křehké přírodní rovnováhy významně přispívá obrovský objem tepelných strojů používaných v dopravě, v zemědělství a také parní turbíny v elektrárnách.

Tento škodlivé účinky se projevují v kolosálních emisích a zvýšení hladiny oxidu uhličitého v atmosféře. Proces spalování paliva je doprovázen spotřebou vzdušného kyslíku v takovém měřítku, že svou produkci převyšuje veškerou suchozemskou vegetací.

Značná část tepla z motorů je odváděna do prostředí. Tento proces, umocněný skleníkovým efektem, vede ke zvýšení průměrné roční teploty na Zemi. A globální oteplování je plné katastrofálních důsledků pro celou civilizaci.

Aby se situace nezhoršovala, je nutné efektivně čistit výfukové plyny a přejít na nové ekologické normy, které kladou přísnější požadavky na obsah škodlivých látek ve výfukových plynech.

Je velmi důležité používat pouze vysoce kvalitní palivo. Dobré vyhlídky se očekávají od používání vodíku jako paliva, protože jeho spalováním vzniká voda místo škodlivých emisí.

V blízké budoucnosti bude značná část vozidel poháněných benzínem nahrazena elektromobily.

Pokud by vám tato zpráva byla užitečná, rád vás uvidím