Motori me ngrohje- një motor në të cilin energjia e brendshme e karburantit, që digjet, shndërrohet në punë mekanike.
Çdo motor ngrohje përbëhet nga tre pjesë kryesore: ngrohës, lëngu i punës(gaz, lëng, etj.) dhe frigorifer... Funksionimi i motorit bazohet në një proces ciklik (ky është një proces si rezultat i të cilit sistemi kthehet në gjendjen e tij origjinale).
Cikli Carnot
Në motorët me nxehtësi, ata përpiqen të arrijnë shndërrimin më të plotë të energjisë termike në energji mekanike. Efikasiteti maksimal.
Figura tregon ciklet e përdorura në një motor karburatori me benzinë dhe një motor dizel. Në të dyja rastet, lëngu i punës është një përzierje e avujve të benzinës ose naftës me ajrin. Cikli i një motori me djegie të brendshme të karburuar përbëhet nga dy izokore (1–2, 3–4) dhe dy adiabat (2–3, 4–1). Një motor me djegie të brendshme me naftë funksionon në një cikël të përbërë nga dy adiabat (1-2, 3-4), një izobar (2-3) dhe një izokorë (4-1). Efikasiteti real për një motor karburatori është rreth 30%, për një motor nafte - rreth 40%.
Fizikani francez S. Carnot zhvilloi punën e një motori ideal të nxehtësisë. Pjesa e punës e një motori Carnot mund të konsiderohet si një pistoni në një cilindër të mbushur me gaz. Meqenëse motori Carnot është makina është thjesht teorike, domethënë ideale, forcat e fërkimit ndërmjet pistonit dhe cilindrit dhe humbjet e nxehtësisë supozohen të jenë zero. Puna mekanike është maksimale nëse lëngu i punës kryen një cikël të përbërë nga dy izoterma dhe dy adiabat. Ky cikël quhet Cikli Carnot.
seksioni 1-2: gazi merr sasinë e nxehtësisë Q 1 nga ngrohësi dhe zgjerohet në mënyrë izotermale në temperaturën T 1
seksioni 2-3: gazi zgjerohet adiabatikisht, temperatura bie në temperaturën e frigoriferit T 2
seksioni 3-4: gazi është i ngjeshur në mënyrë ekzotermike, ndërsa i jep frigoriferit sasinë e nxehtësisë Q 2
seksioni 4-1: gazi kompresohet në mënyrë adiabatike derisa temperatura e tij të rritet në T 1.
Puna e kryer nga trupi i punës është zona e figurës që rezulton 1234.
Një motor i tillë funksionon si më poshtë:
1. Së pari, cilindri bie në kontakt me rezervuarin e nxehtë dhe gazi ideal zgjerohet në një temperaturë konstante. Gjatë kësaj faze, gazi merr një sasi të caktuar nxehtësie nga rezervuari i nxehtë.
2. Cilindri më pas rrethohet nga izolim termik i përsosur, ku sasia e nxehtësisë në dispozicion të gazit mbahet dhe gazi vazhdon të zgjerohet derisa temperatura e tij të bjerë në temperaturën e një rezervuari të nxehtësisë së ftohtë.
3. Në fazën e tretë, hiqet termoizolimi dhe gazi në cilindër, duke qenë në kontakt me rezervuarin e ftohtë, ngjesh, duke i dhënë një pjesë të nxehtësisë rezervuarit të ftohtë.
4. Kur ngjeshja arrin një pikë të caktuar, cilindri përsëri rrethohet me izolim termik dhe gazi kompresohet duke ngritur pistonin derisa temperatura e tij të jetë e barabartë me temperaturën e rezervuarit të nxehtë. Pas kësaj hiqet termoizolimi dhe cikli përsëritet sërish nga faza e parë.
6.3. Ligji i dytë i termodinamikës
6.3.1. Efikasiteti motorët me ngrohje. Cikli Carnot
Ligji i dytë i termodinamikës lindi nga analiza e funksionimit të motorëve të nxehtësisë (makinave). Në formulimin e Kelvinit, duket kështu: një proces rrethor është i pamundur, rezultati i vetëm i të cilit është shndërrimi i nxehtësisë së marrë nga ngrohësi në punë ekuivalente me të.
Skema e funksionimit të një motori të nxehtësisë (motori i nxehtësisë) është paraqitur në Fig. 6.3.
Oriz. 6.3
Cikli i motorit me ngrohje
përbëhet nga tre faza:1) ngrohësi transferon sasinë e nxehtësisë Q 1 në gaz;
2) gazi, duke u zgjeruar, kryen punën A;
3) Nxehtësia Q 2 transferohet në frigorifer për të kthyer gazin në gjendjen e tij origjinale.
Nga ligji i parë i termodinamikës për një proces ciklik
Q = A,
ku Q është sasia e nxehtësisë së marrë nga gazi për cikël, Q = Q 1 - Q 2; Q 1 - sasia e nxehtësisë së transferuar në gaz nga ngrohësi; Q 2 - sasia e nxehtësisë që lëshohet nga gazi në frigorifer.
Prandaj, për një motor ngrohje ideale, barazia
Q 1 - Q 2 = A.
Kur nuk ka humbje energjie (për shkak të fërkimit dhe shpërndarjes së saj në mjedis), gjatë funksionimit të motorëve me nxehtësi, ligji i ruajtjes së energjisë
Q 1 = A + Q 2,
ku Q 1 është nxehtësia e transferuar nga ngrohësi në lëngun e punës (gazit); A - punë e bërë me gaz; Q 2 është nxehtësia e transferuar nga gazi në frigorifer.
Efikasiteti një motor ngrohje llogaritet duke përdorur një nga formulat:
η = A Q 1 ⋅ 100%, η = Q 1 - Q 2 Q 1 ⋅ 100%, η = (1 - Q 2 Q 1) ⋅ 100%,
ku A është puna e bërë nga gazi; Q 1 - nxehtësia e transferuar nga ngrohësi në lëngun e punës (gazit); Q 2 është nxehtësia e transferuar nga gazi në frigorifer.
Cikli Carnot përdoret më shpesh në motorët me nxehtësi, pasi është më ekonomiki.
Cikli Carnot përbëhet nga dy izoterma dhe dy adiabate të paraqitura në Fig. 6.4.
Oriz. 6.4
Seksioni 1–2 korrespondon me kontaktin e substancës së punës (gazit) me ngrohësin. Në këtë rast, ngrohësi transferon nxehtësinë Q 1 në gaz dhe zgjerimi izotermik i gazit ndodh në temperaturën e ngrohësit T 1. Gazi bën punë pozitive (A 12> 0), energjia e brendshme e tij nuk ndryshon (∆U 12 = 0).
Seksioni 2-3 korrespondon me zgjerimin adiabatik të gazit. Në këtë rast, shkëmbimi i nxehtësisë me mjedisin e jashtëm nuk ndodh, puna e kryer pozitive A 23 çon në një ulje të energjisë së brendshme të gazit: ∆U 23 = -A 23, gazi ftohet në temperaturën e frigoriferit. T 2.
Seksioni 3-4 korrespondon me kontaktin e substancës së punës (gazit) me frigoriferin. Në këtë rast, nxehtësia Q 2 furnizohet në frigorifer nga gazi dhe kompresimi izotermik i gazit ndodh në temperaturën e frigoriferit T 2. Gazi bën punë negative (A 34< 0), его внутренняя энергия не изменяется (∆U 34 = 0).
Seksioni 4-1 korrespondon me kompresimin e gazit adiabatik. Në këtë rast, shkëmbimi i nxehtësisë me mjedisin e jashtëm nuk ndodh, puna e kryer negative A 41 çon në një rritje të energjisë së brendshme të gazit: ∆U 41 = -A 41, gazi nxehet në temperaturën e ngrohësit T 1. , dmth kthehet në gjendjen e tij origjinale.
Efikasiteti i një motori termik që funksionon sipas ciklit Carnot llogaritet duke përdorur një nga formulat:
η = T 1 - T 2 T 1 ⋅ 100%, η = (1 - T 2 T 1) ⋅ 100%,
ku T 1 është temperatura e ngrohësit; T 2 është temperatura e frigoriferit.
Shembulli 9. Një motor ngrohje ideale kryen punë 400 J. për cikël. Çfarë sasie nxehtësie bartet në këtë rast në frigorifer, nëse rendimenti i makinës është 40%?
Zgjidhje . Efikasiteti i një motori me nxehtësi përcaktohet nga formula
η = A Q 1 ⋅ 100%,
ku A është puna e bërë nga gazi për cikël; Q 1 - sasia e nxehtësisë që transferohet nga ngrohësi në lëngun e punës (gazit).
Vlera e dëshiruar është sasia e nxehtësisë Q 2 e transferuar nga lëngu i punës (gazit) në frigorifer, e cila nuk përfshihet në formulën e shkruar.
Marrëdhënia midis punës A, nxehtësisë Q 1 të transferuar nga ngrohësi në gaz dhe vlerës së dëshiruar Q 2 vendoset duke përdorur ligjin e ruajtjes së energjisë për një motor ngrohje ideale
Q 1 = A + Q 2.
Ekuacionet formojnë sistemin
η = A Q 1 ⋅ 100%, Q 1 = A + Q 2,)
e cila duhet të zgjidhet për Q 2.
Për ta bërë këtë, ne përjashtojmë Q 1 nga sistemi, duke u shprehur nga secili ekuacion
Q 1 = A η ⋅ 100%, Q 1 = A + Q 2)
dhe shkruani barazinë e anëve të djathta të shprehjeve të marra:
A η ⋅ 100% = A + Q 2.
Vlera e kërkuar përcaktohet nga barazia
Q 2 = A η ⋅ 100% - A = A (100% η - 1).
Llogaritja jep vlerën:
Q 2 = 400 ⋅ (100% 40% - 1) = 600 J.
Sasia e nxehtësisë së transferuar për cikël nga gazi në frigoriferin e një motori ideal termik është 600 J.
Shembulli 10. Në një motor ideal me nxehtësi, 122 kJ/min furnizohet nga ngrohësi në gaz dhe 30,5 kJ/min transferohet nga gazi në ftohës. Llogaritni efikasitetin e këtij motori ideal të nxehtësisë.
Zgjidhje . Për të llogaritur efikasitetin, ne do të përdorim formulën
η = (1 - Q 2 Q 1) ⋅ 100%,
ku Q 2 është sasia e nxehtësisë që transferohet për cikël nga gazi në frigorifer; Q 1 - sasia e nxehtësisë që transferohet për cikël nga ngrohësi në lëngun e punës (gazit).
Ne e transformojmë formulën duke pjesëtuar numëruesin dhe emëruesin e thyesës me kohën t:
η = (1 - Q 2 / t Q 1 / t) ⋅ 100%,
ku Q 2 / t është shkalla e transferimit të nxehtësisë nga gazi në frigorifer (sasia e nxehtësisë që transferohet nga gazi në frigorifer për sekondë); Q 1 / t është shkalla e transferimit të nxehtësisë nga ngrohësi në lëngun e punës (sasia e nxehtësisë që transferohet nga ngrohësi në gaz për sekondë).
Në deklaratën e problemit, shpejtësia e transferimit të nxehtësisë është e specifikuar në xhaul për minutë; le ta përkthejmë në xhaul për sekondë:
- nga ngrohësi në gaz -
Q 1 t = 122 kJ / min = 122 ⋅ 10 3 60 J / s;
- nga gazi në frigorifer -
Q 2 t = 30,5 kJ / min = 30,5 ⋅ 10 3 60 J / s.
Le të llogarisim efikasitetin e këtij motori ideal të nxehtësisë:
η = (1 - 30,5 ⋅ 10 3 60 ⋅ 60 122 ⋅ 10 3) ⋅ 100% = 75%.
Shembulli 11. Efikasiteti i një motori me nxehtësi që funksionon sipas ciklit Carnot është 25%. Sa herë do të rritet efikasiteti nëse rritet temperatura e ngrohësit dhe temperatura e frigoriferit ulet me 20%?
Zgjidhje . Efikasiteti i një motori ideal termik që funksionon sipas ciklit Carnot përcaktohet nga formulat e mëposhtme:
- para se të ndryshoni temperaturat e ngrohësit dhe frigoriferit -
η 1 = (1 - T 2 T 1) ⋅ 100%,
ku T 1 është temperatura fillestare e ngrohësit; T 2 është temperatura fillestare e frigoriferit;
- pas ndryshimit të temperaturave të ngrohësit dhe frigoriferit -
η 2 = (1 - T ′ 2 T ′ 1) ⋅ 100%,
ku T ′ 1 është temperatura e ngrohësit të ri, T ′ 1 = 1,2 T 1; T ′ 2 është temperatura e re e frigoriferit, T ′ 2 = 0,8 T 2.
Ekuacionet për efikasitetin formojnë sistemin
η 1 = (1 - T 2 T 1) ⋅ 100%, η 2 = (1 - 0,8 T 2 1,2 T 1) ⋅ 100%,)
e cila duhet të zgjidhet për η 2.
Nga ekuacioni i parë i sistemit, duke marrë parasysh vlerën η 1 = 25%, gjejmë raportin e temperaturës
T 2 T 1 = 1 - η 1 100% = 1 - 25% 100% = 0,75
dhe zëvendësoni në ekuacionin e dytë
η 2 = (1 - 0,8 1,2 ⋅ 0,75) ⋅ 100% = 50%.
Raporti i kërkuar i efikasitetit është i barabartë me:
η 2 η 1 = 50% 25% = 2,0.
Rrjedhimisht, ndryshimi i treguar në temperaturat e ngrohësit dhe frigoriferit të motorit të nxehtësisë do të çojë në një rritje 2-fish të efikasitetit.
Realitetet moderne nënkuptojnë përdorimin e gjerë të motorëve të nxehtësisë. Përpjekjet e shumta për zëvendësimin e tyre me motorë elektrikë deri më tani kanë dështuar. Problemet që lidhen me akumulimin e energjisë elektrike në sistemet autonome zgjidhen me shumë vështirësi.
Problemet e teknologjisë së prodhimit të akumulatorëve të energjisë elektrike, duke marrë parasysh përdorimin e tyre afatgjatë, janë ende urgjente. Karakteristikat e shpejtësisë së automjeteve elektrike janë shumë larg nga ato të makinave me motorë me djegie të brendshme.
Hapat e parë në krijimin e motorëve hibridë mund të reduktojnë ndjeshëm emetimet e dëmshme në megaqytetet, duke zgjidhur problemet mjedisore.
Pak histori
Mundësia e shndërrimit të energjisë së avullit në energji të lëvizjes ishte e njohur në antikitet. 130 para Krishtit: Filozofi Heron i Aleksandrisë i prezantoi audiencës një lodër me avull - eolipil. Sfera, e mbushur me avull, erdhi në rrotullim nën veprimin e avionëve që dilnin prej saj. Ky prototip i turbinave moderne me avull nuk u përdor në ato ditë.
Për shumë vite dhe shekuj, zhvillimi i filozofit u konsiderua vetëm një lodër qesharake. Në vitin 1629 italiani D. Branchi krijoi një turbinë aktive. Avulli vuri në lëvizje një disk të pajisur me tehe.
Që nga ai moment filloi zhvillimi i shpejtë i motorëve me avull.
Makinë ngrohëse
Shndërrimi i karburantit në energjinë e lëvizjes së pjesëve të makinave dhe mekanizmave përdoret në motorët me nxehtësi.
Pjesët kryesore të makinave: një ngrohës (një sistem për marrjen e energjisë nga jashtë), një lëng pune (kryen një veprim të dobishëm), një frigorifer.
Ngrohësi është projektuar në mënyrë që lëngu i punës të grumbullojë një furnizim të mjaftueshëm të energjisë së brendshme për punë të dobishme. Frigoriferi largon energjinë e tepërt.
Karakteristika kryesore e efikasitetit quhet efikasiteti i motorëve me nxehtësi. Kjo vlerë tregon se sa nga energjia e shpenzuar për ngrohje shpenzohet për të kryer punë të dobishme. Sa më i lartë të jetë efikasiteti, aq më fitimprurës është funksionimi i makinës, por kjo vlerë nuk mund të kalojë 100%.
Llogaritja e efikasitetit
Lëreni ngrohësin të marrë energji nga jashtë të barabartë me Q 1. Trupi i punës bëri punën A, ndërsa energjia e dhënë në frigorifer ishte Q 2.
Bazuar në përkufizimin, ne llogarisim vlerën e efikasitetit:
η = A / Q 1. Le të marrim parasysh se A = Q 1 - Q 2.
Prandaj, efikasiteti i motorit të nxehtësisë, formula e të cilit ka formën η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, na lejon të nxjerrim përfundimet e mëposhtme:
- Efikasiteti nuk mund të kalojë 1 (ose 100%);
- për të maksimizuar këtë vlerë, është e nevojshme ose një rritje e energjisë së marrë nga ngrohësi ose një ulje e energjisë së furnizuar në frigorifer;
- rritja e energjisë së ngrohësit arrihet duke ndryshuar cilësinë e karburantit;
- ulja e energjisë së dhënë në frigorifer ju lejon të arrini tiparet e projektimit të motorëve.
Motori ideal i ngrohjes
A është e mundur të krijohet një motor i tillë, efikasiteti i të cilit do të ishte maksimal (idealisht i barabartë me 100%)? Fizikanti teorik francez dhe inxhinieri i talentuar Sadi Carnot u përpoq të gjente një përgjigje për këtë pyetje. Në 1824, u botuan llogaritjet e tij teorike mbi proceset që ndodhin në gaze.
Ideja kryesore e një makine ideale është të kryejë procese të kthyeshme me një gaz ideal. Fillojmë duke e zgjeruar gazin në mënyrë izotermale në një temperaturë T 1. Sasia e nxehtësisë e nevojshme për këtë është Q 1. Pasi gazi zgjerohet pa shkëmbim të nxehtësisë. Pasi të ketë arritur temperaturën T 2, gazi ngjeshet në mënyrë izotermale, duke transferuar energjinë Q 2 në frigorifer. Kthimi i gazit në gjendjen e tij origjinale kryhet në mënyrë adiabatike.
Efikasiteti i një motori ideal të ngrohjes Carnot, kur llogaritet me saktësi, është i barabartë me raportin e ndryshimit të temperaturës midis pajisjeve të ngrohjes dhe ftohjes me temperaturën që ka ngrohësi. Duket kështu: η = (T 1 - T 2) / T 1.
Efikasiteti i mundshëm i një motori me nxehtësi, formula e të cilit ka formën: η = 1 - T 2 / T 1, varet vetëm nga vlerat e temperaturave të ngrohësit dhe ftohësit dhe nuk mund të jetë më shumë se 100%.
Për më tepër, ky raport bën të mundur të vërtetohet se efikasiteti i motorëve me ngrohje mund të jetë i barabartë me unitetin vetëm kur frigoriferi arrin temperaturat. Siç e dini, kjo vlerë është e paarritshme.
Llogaritjet teorike të Karnot bëjnë të mundur përcaktimin e efikasitetit maksimal të një motori termik të çdo dizajni.
Teorema e vërtetuar nga Carnot tingëllon si më poshtë. Një motor ngrohje arbitrare në asnjë rrethanë nuk është i aftë të ketë një efikasitet më të madh se ai i një motori ideal termik.
Shembull i zgjidhjes së problemit
Shembulli 1. Sa është efikasiteti i një motori ideal me ngrohje nëse temperatura e ngrohësit është 800 ° C dhe temperatura e frigoriferit është 500 ° C më e ulët?
T 1 = 800 о С = 1073 K, ∆T = 500 о С = 500 K, η -?
Sipas përkufizimit: η = (T 1 - T 2) / T 1.
Nuk na është dhënë temperatura e frigoriferit, por ∆T = (T 1 - T 2), pra:
η = ∆T / T 1 = 500 K / 1073 K = 0,46.
Përgjigje: efikasiteti = 46%.
Shembulli 2. Përcaktoni rendimentin e një motori ideal termik nëse kryhet një punë e dobishme prej 650 J për shkak të energjisë së blerë një kiloxhaul të ngrohësit Sa është temperatura e ngrohësit të motorit të ngrohjes nëse temperatura e ftohësit është 400 K?
Q 1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T 2 = 400 K, η -?, T 1 =?
Në këtë problem, ne po flasim për një instalim termik, efikasiteti i të cilit mund të llogaritet me formulën:
Për të përcaktuar temperaturën e ngrohësit, ne përdorim formulën për efikasitetin e një motori ideal të ngrohjes:
η = (T 1 - T 2) / T 1 = 1 - T 2 / T 1.
Pas kryerjes së transformimeve matematikore, marrim:
T 1 = T 2 / (1- η).
T 1 = T 2 / (1- A / Q 1).
Le të llogarisim:
η = 650 J / 1000 J = 0,65.
T 1 = 400 K / (1- 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.
Përgjigje: η = 65%, T 1 = 1142,8 K.
Kushtet reale
Motori ideal i nxehtësisë është projektuar duke pasur parasysh proceset ideale. Puna kryhet vetëm në procese izotermike, vlera e saj përcaktohet si zona e kufizuar nga grafiku i ciklit Carnot.
Në fakt, është e pamundur të krijohen kushte për procesin e ndryshimit të gjendjes së gazit pa shoqëruar ndryshimet e temperaturës. Nuk ka materiale që do të përjashtonin shkëmbimin e nxehtësisë me objektet përreth. Bëhet e pamundur të kryhet procesi adiabatik. Në rastin e shkëmbimit të nxehtësisë, temperatura e gazit duhet domosdoshmërisht të ndryshojë.
Efikasiteti i motorëve me nxehtësi të krijuar në kushte reale ndryshon ndjeshëm nga efikasiteti i motorëve idealë. Vini re se rrjedha e proceseve në motorët e vërtetë ndodh aq shpejt sa që ndryshimi i energjisë termike të brendshme të substancës punuese në procesin e ndryshimit të vëllimit të saj nuk mund të kompensohet nga fluksi i sasisë së nxehtësisë nga ngrohësi dhe kthimi në frigorifer.
Motorë të tjerë të nxehtësisë
Motorët e vërtetë funksionojnë në cikle të ndryshme:
- Cikli Otto: procesi në vëllim konstant ndryshon adiabatik, duke krijuar një cikël të mbyllur;
- Cikli i naftës: izobar, adiabat, isochore, adiabat;
- procesi, i cili ndodh me presion konstant, zëvendësohet nga një adiabatik dhe mbyll ciklin.
Nuk është e mundur të krijohen procese ekuilibri në motorët realë (për t'i afruar me ato ideale) në kushtet e teknologjisë moderne. Efikasiteti i makinerive të ngrohjes është shumë më i ulët, edhe duke marrë parasysh të njëjtat kushte të temperaturës si në një instalim termik ideal.
Por nuk duhet të zvogëloni rolin e formulës së llogaritjes për efikasitetin, pasi është ajo që bëhet pika fillestare në procesin e punës për rritjen e efikasitetit të motorëve realë.
Mënyrat për të ndryshuar efikasitetin
Duke krahasuar motorët idealë dhe realë të nxehtësisë, vlen të përmendet se temperatura e frigoriferit të këtij të fundit nuk mund të jetë asnjë. Zakonisht, atmosfera konsiderohet të jetë një frigorifer. Është e mundur të pranohet temperatura e atmosferës vetëm në llogaritjet e përafërta. Përvoja tregon se temperatura e ftohësit është e barabartë me temperaturën e gazrave të shkarkimit në motorë, siç është rasti në motorët me djegie të brendshme (shkurt ICE).
ICE është motori më i përhapur i nxehtësisë në botën tonë. Efikasiteti i motorit termik në këtë rast varet nga temperatura e krijuar nga karburanti me djegie. Një ndryshim domethënës midis motorit me djegie të brendshme dhe motorëve me avull është bashkimi i funksioneve të ngrohësit dhe mediumit të punës të pajisjes në përzierjen ajër-karburant. Me djegie, përzierja krijon presion në pjesët lëvizëse të motorit.
Është arritur një rritje në temperaturën e gazrave të punës, duke ndryshuar ndjeshëm vetitë e karburantit. Fatkeqësisht, është e pamundur ta bësh këtë për një kohë të pacaktuar. Çdo material nga i cili është bërë dhoma e djegies së motorit ka pikën e vet të shkrirjes. Rezistenca ndaj nxehtësisë e materialeve të tilla është karakteristika kryesore e motorit, si dhe aftësia për të ndikuar ndjeshëm në efikasitetin.
Vlerat e efikasitetit të motorëve
Nëse marrim parasysh temperaturën e avullit të punës në hyrjen e të cilit është 800 K, dhe temperatura e gazit të shkarkimit është 300 K, atëherë efikasiteti i kësaj makine është 62%. Në realitet, megjithatë, kjo vlerë nuk i kalon 40%. Një ulje e tillë ndodh për shkak të humbjeve të nxehtësisë kur nxehet strehimi i turbinës.
Vlera më e lartë e djegies së brendshme nuk kalon 44%. Rritja e kësaj vlere është çështje e së ardhmes së afërt. Ndryshimi i vetive të materialeve, lëndëve djegëse është një problem mbi të cilin po punojnë mendjet më të mira të njerëzimit.
Kur flasim për kthyeshmërinë e proceseve, duhet pasur parasysh se ky është një lloj idealizimi. Të gjitha proceset reale janë të pakthyeshme, prandaj, ciklet sipas të cilave funksionojnë motorët me nxehtësi janë gjithashtu të pakthyeshme, dhe për rrjedhojë jo ekuilibër. Sidoqoftë, për të thjeshtuar vlerësimet sasiore të cikleve të tilla, është e nevojshme t'i konsideroni ato si ekuilibër, domethënë sikur të përbëheshin vetëm nga procese ekuilibri. Kjo kërkohet nga aparati i zhvilluar mirë i termodinamikës klasike.
Cikli i famshëm i një motori ideal Carnot konsiderohet të jetë një proces rrethor i kundërt ekuilibër. Në jetën reale, çdo cikël mund të mos jetë ideal pasi ka humbje. Ai zhvillohet midis dy burimeve të nxehtësisë me temperatura konstante në shkëmbyesin e nxehtësisë T 1 dhe lavaman nxehtësie T 2, si dhe lëngu punues, i cili merret si gaz ideal (Fig. 3.1).
Oriz. 3.1. Cikli i motorit me ngrohje
Ne supozojmë se T 1 > T 2 dhe largimi i nxehtësisë nga ngrohësi dhe furnizimi me nxehtësi në lavaman nuk ndikojnë në temperaturat e tyre, T 1 dhe T 2 mbeten konstante. Le të përcaktojmë parametrat e gazit në pozicionin ekstrem të majtë të pistonit të motorit të nxehtësisë: presioni - R 1 vëllimi - V 1, temperatura T 1 . Kjo është pika 1 në grafikun në akset P-V. Në këtë moment, gazi (lëngu i punës) ndërvepron me ngrohësin, temperatura e të cilit është gjithashtu T 1 . Kur pistoni lëviz në të djathtë, presioni i gazit në cilindër zvogëlohet dhe vëllimi rritet. Kjo do të vazhdojë derisa pistoni të arrijë pozicionin e përcaktuar nga pika 2, ku parametrat e lëngut të punës (gazit) marrin vlerat P 2, V 2, T 2... Temperatura në këtë pikë mbetet e pandryshuar, pasi temperatura e gazit dhe e ftohësit është e njëjtë gjatë kalimit të pistonit nga pika 1 në pikën 2 (zgjerimi). Një proces i tillë në të cilin T nuk ndryshon, quhet izotermike dhe kurba 1–2 quhet izotermike. Në këtë proces, nxehtësia transferohet nga shkëmbyesi i nxehtësisë në lëngun e punës P 1.
Në pikën 2, cilindri është plotësisht i izoluar nga mjedisi i jashtëm (nuk ka shkëmbim nxehtësie) dhe me lëvizjen e mëtejshme të pistonit në të djathtë, presioni zvogëlohet dhe vëllimi rritet përgjatë kurbës 2-3, e cila quhet adiabat(proces pa shkëmbim nxehtësie me mjedisin e jashtëm). Kur pistoni lëviz në pozicionin ekstrem të djathtë (pika 3), procesi i zgjerimit do të përfundojë dhe parametrat do të kenë vlerat P 3, V 3, dhe temperatura do të bëhet e barabartë me temperaturën e lavamanit të nxehtësisë. T 2. Me këtë pozicion të pistonit, izolimi i lëngut të punës zvogëlohet dhe ai ndërvepron me lavamanin e nxehtësisë. Nëse tani rrisim presionin në piston, atëherë ai do të lëvizë majtas në një temperaturë konstante T 2(ngjeshje). Kjo do të thotë që ky proces kompresimi do të jetë izotermik. Në këtë proces, ngrohtësia P 2 do të kalojë nga lëngu i punës në lavamanin e nxehtësisë. Pistoni, duke lëvizur në të majtë, do të vijë në pikën 4 me parametra P 4, V 4 dhe T 2, ku lëngu i punës është përsëri i izoluar nga mjedisi i jashtëm. Kompresimi i mëtejshëm ndodh përgjatë adiabat 4-1 me rritjen e temperaturës. Në pikën 1, kompresimi përfundon me parametrat e lëngut të punës P 1, V 1, T 1... Pistoni është kthyer në gjendjen e tij origjinale. Në pikën 1 hiqet izolimi i lëngut të punës nga mjedisi i jashtëm dhe cikli përsëritet.
Efikasiteti i një motori ideal Carnot.