Maszyna cieplna – zespół urządzeń energetycznych realizujący zamknięty cykl przemian (
obieg termodynamiczny
), w wyniku których następuje wymiana energii między układem mechanicznym, a dwoma zbiornikami ciepła o różnych temperaturach
[1]
.
Klasyfikacja
Schemat energetyczny silnika cieplnego
Silnik cieplny
Silnik cieplny
to urządzenie, które zamienia
energię termiczną
(cieplną) w
energię mechaniczną
(praca)[1][2][3][4][5] lub
elektryczną
[6].
Pompa ciepła
Pompa ciepła
to urządzenie, które ogrzewa obszar o temperaturze wyższej poprzez podnoszenie ciepła z obszaru o niższej temperaturze do tego obszaru
[2]
.
Ziębiarka
Ziębiarka
to urządzenie, którego celem jest obniżenie temperatury jakiegoś ciała do temperatury niższej od temperatury otoczenia
[3]
.
Cieplne maszyny przepływowe
Maszynami cieplnymi są także maszyny przepływowe o przepływie ciągłym (maszyny wirnikowe) lub okresowym (maszyny tłokowe), jeżeli wewnątrz maszyny występuje istotna zmiana temperatury czynnika roboczego
[4]
. Przykładami maszyn przepływowych są:
sprężarki
i
turbiny
.
Wnioski z zasad termodynamiki
Wszystkie maszyny działają zgodnie z zasadami
termodynamiki
. Z
pierwszej zasady termodynamiki
, wynika, że zachowany jest całkowity bilans energii. Dla silnika cieplnego: praca wykonana (W) jest równa różnicy energii pobranej na sposób cieplny ze źródła ciepła i oddanej do chłodnicy:
Z
drugą zasadę termodynamiki
, z której wynika że nie można skonstruować silnika cieplnego w całości zamieniającego dostarczone ciepło na pracę, a maksymalna sprawność silnika cieplnego zależy od różnicy temperatur źródła ciepła i chłodnicy i wyraża się wzorem:
W praktyce oznacza to, że silniki cieplne oprócz użytecznej pracy zawsze oddają do otoczenia ciepło, które jeśli nie jest wykorzystane, staje się ciepłem odpadowym. Stanowi to podstawę
skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła
w
elektrociepłowniach
.
Zobacz też
-
cykl Carnota
,
Cykl Diesla
,
IGCC
,
Cykl Otta
-
silniki cieplne
,
o spalaniu zewnętrznym
,
turbiny parowe
,
silnik Stirlinga
,
silnik o spalaniu wewnętrznym
,
silnik tłokowy
,
turbina gazowa
,
Maszyna parowa
-
pompa ciepła
-
elektrownia cieplna
,
siłownia
-
perpetuum mobile
Bibliografia
1 Waldemar Ufnalski, Wprowadzenie do termodynamiki chemicznej, wykład 7: 7. Elementy teorii maszyn cieplnych, 7.1. Maszyny cieplne - zasada działania, Warszawa,
Politechnika Warszawska
, slide. 3,
materiały dla studentów
2
Stanisław Ochęduszko
, Termodynamika stosowana, rozdział: D. Druga zasada termodynamiki, XIV Obiegi termodynamiczne, Warszawa, Wyd. Naukowo-Technicznei, ss. 127-128,
1974
, ISBN - n/a,
[5]
3 Stanisław Ochęduszko, Termodynamika stosowana, rozdział: D. Druga zasada termodynamiki, XIV Obiegi termodynamiczne, Warszawa, Wyd. Naukowo-Technicznei, ss. 127-128,
1974
, ISBN - n/a
4 Jan Szargut, Teoria procesów cieplnych, rozdział: 7. Ziębiarki i pompy grzejne, Warszawa, Wyd. Naukowo-Technicznei, ss. 190,
1973
, ISBN n/a
[6]
5 G. Przybyła, T. Malkiewicz Laboratorium Techniki Cieplnej Instytutu Techniki Cieplnej Wydziału Inzynierii Środowiska i Energetyki
Politechniki Sląskiej
, Instrukcja Laboratoryjna, Temat ćwiczenia: Badanie wykresu indykatorowego maszyn tłokowych, ss.3
[7]
Przypisy