إن كفاءة دورة المحرك عامل رئيسي في تحديد أداء المحركات الحرارية، إذ تساعد الحسابات الحرارية في فهم هذه الكفاءة وتحقيقها على النحو الأمثل عن طريق تحليل التحولات في الطاقة في إطار الدورة، وتستكشف هذه المادة الأساليب المشتركة وتقدم أمثلة على هذه الحسابات.

المبادئ الأساسية للحساب الحراري

وتشمل الحسابات الدينامية الحرارية تطبيق قوانين الديناميات الحرارية على دورات المحرك، ويتعلق القانون الأول بحفظ الطاقة، في حين يتناول القانون الثاني المسؤوليات الرجعية واللارجعية، وتستخدم هذه المبادئ لتقييم ناتج العمل ونقل الحرارة خلال كل مرحلة من مراحل الدورة.

أساليب حساب الكفاءة

وتستخدم عدة طرق لحساب كفاءة دورة المحرك، بما في ذلك دورة كارنو المُثلى، ودورة أوتو، ودورة الديزل، وكل طريقة تنطوي على افتراضات ومعادلة محددة تُظهر سلوكا حقيقيا للمحركات بدرجات متفاوتة من الدقة.

Cycle

وتمثل دورة كارنو محركا مثاليا يعمل بين خزانين درجة الحرارة، وتحسب كفاءته على النحو التالي:

Efficiency = 1 - (T]cold / T]hot)]

Otto Cycle

محركات حرارة طراز Otto- cycle، وتتوقف كفاءتها على نسبة الضغط ونسب الحرارة المحددة، المحسوبة على النحو التالي:

Efficiency = 1 - (1/ r] Gambia-1)]

حساب نموذجي

النظر في محرك يعمل في دورة مثالية من طراز Otto مع نسبة ضغط قدرها 8 ونسبة حرارة محددة تبلغ 1.4، ويمكن تقدير الكفاءة على النحو التالي:

Efficiency = 1 - (1/ 8]0.4]) ◂ 0.52 أو 52٪ ]

ويشير ذلك إلى أن نحو 52 في المائة من الطاقة المدخّلة تتحول إلى عمل مفيد في ظل ظروف مثالية.