Silnik cieplny

Silnik cieplny

Silnik cieplny to urządzenie, które przekształca energię termiczną w energię mechaniczną lub elektryczną. Najwyższą teoretyczną sprawność osiąga silnik działający w cyklu Carnota, gdzie sprawność zależy od temperatury źródeł ciepła. Rzeczywiste silniki mają mniejszą sprawność niż idealny cykl Carnota, a ich sprawność w stosunku do tej teoretycznej nazywamy sprawnością egzergetyczną.

Rodzaje silników cieplnych

• Silniki o spalaniu wewnętrznym
• Silniki o spalaniu zewnętrznym

Można je także klasyfikować według sposobu generowania mocy:

• Silniki objętościowe (tłokowe)
• Silniki przepływowe (turbinowe)

Silniki tłokowe są najczęściej stosowane w motoryzacji, natomiast silniki turbinowe dominują w transporcie lotniczym.

Sprawność silnika cieplnego

Sprawność silnika cieplnego odnosi się do ilości użytecznej pracy uzyskanej z dostarczonego ciepła. Można ją opisać za pomocą równania:

$dW\; =\; dQ\_c\; –\; (-dQ\_h)$

Gdzie:

• $dW$ – praca odbierana od silnika
• $dQ\_h$ – ciepło pobrane z górnego źródła
• $dQ\_c$ – ciepło oddane do chłodnicy

Ogólna sprawność silnika można wyrazić jako:

$\backslash eta\; =\; 1\; –\; \backslash frac\{dQ\_c\}\{-dQ\_h\}$

Maksymalna teoretyczna sprawność silnika cieplnego zależy od temperatur źródeł ciepła i jest obliczana dla idealnego silnika Carnota. Przy odwracalnych przemianach termodynamicznych, maksymalna sprawność jest opisana wzorem:

$\backslash eta\_\backslash max\; =\; 1\; –\; \backslash frac\{T\_c\}\{T\_h\}$

Gdzie $T\_h$ to temperatura źródła ciepła, a $T\_c$ to temperatura chłodnicy.

Definicje silnika cieplnego

Istnieją różne definicje silnika cieplnego:

• 1964 – Stanisław Ochęduszko zdefiniował go jako „maszynę, która część dostarczonego ciepła zamienia na pracę mechaniczną i może to czynić bez przerwy”.
• 2001 – Uniwersytet Bluffton zdefiniował silnik cieplny jako „urządzenie zmieniające ciepło w inną formę energii”.