熱エンジンは、熱エネルギーを機械的作業に変換する装置です。 それらの効率は、エネルギーの転送と変換を支配する熱力学の原則に依存します。 これらのコンセプトを理解することは、エネルギー損失を最小限に抑えながら、出力を最大化するエンジンの設計に役立ちます。

基礎熱力学の原則

コア原則には、熱力学の第1と第2の法律が含まれます。エネルギーが作成または破壊できない最初の法律は、変換されるだけです。第二の法律は、エネルギーが常に実質のプロセスの廃棄物熱として失われていることを示す、エントロピーの概念を導入しています。

熱エンジンの効率

熱エンジンの効率は、熱入力に出力される作業の比率です。Carnotの効率は、熱と冷間貯水器の温度によって定義された上限を提供します。

効率 = 1 - (T cold / T hot)

リアルワールドアプリケーション

エンジンの設計は、実用的制約内でのCarnot効率性に近づくことを目指しています。例としては、

  • 車内燃焼エンジン
  • 発電所の蒸気タービン
  • 航空用ジェットエンジン
  • 複合サイクル発電所

ヒートロスの削減、材料の改善、および性能および持続可能性を高めるために熱力学周期の最適化に重点を置いています。