Hőerőgép
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.
| Termodinamikai körfolyamatok | |
|---|---|
|
|
| szerkeszt | |
A hőerőgép olyan valóságos vagy elméleti erőgép, amely hőenergiát mechanikai munkává alakít át. Más definíció szerint a hőerőgép olyan kalorikus gép, mely hasznos mechanikai munkát szolgáltat. A kalorikus gépek a hőerőgépek és a hőszivattyúk és termodinamikai elven működő hűtőgépek összefoglaló neve. A hőerőgépek termodinamikai ciklust (körfolyamatot) valósítanak meg működésük folyamán. A hőerőgépeket rendszerint az általuk megvalósított körfolyamatról nevezik el, de gyakran alternatív elnevezéseket is használnak: benzinmotor, gőzgép, gázturbina. A belsőégésű gépek (motorok) a gép belsejében fejlesztenek hőenergiát, a külső hőbevezetésű gépek külső hőforrás által fejlesztett hőenergiát abszorbeálják. Egyes hőerőgépek a külső atmoszféra felé nyitott szerkezetűek, mások el vannak szigetelve a környezettől (nyitott vagy zárt rendszerek).
A hőerőgép a magas hőmérsékletű hőforrásból hőt vesz fel, egy részét átalakítja haszos mechanikai munkává, a maradékot pedig leadja az alacsony hőmérsékletű hőnyelő rendszerbe.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Hatásfok
A termodinamika első főtételéből írható:
-
- ahol
a hőerőgép által termelt hasznos munka (ez negatív, mivel a munkát a gép végzi)
a bevezetett hő a nagyhőmérsékletű rendszerből (ez negatív, mivel a hőt a nagyhőmérsékletű tartálybólvonja el, így 
pozitív.
ez a hőmennyiség, mely a hűtőn keresztül távozik az alacsony hőfokú rendszerbe (Ez pozitív, mivel a hőt átadja a hűtőnek)
Az energiaátalakító berendezés (legyen az hűtőgép, hőszivattyú, vagy erőgép) hatásfoka általánosságban a hasznos munka és a befektetett energia viszonya.
Erőgép esetében hasznos munkát akarunk nyerni hőátszármaztatás útján:
Egy hőerőgép elméletileg lehetséges legjobb hatásfoka csak a hőforrás és a hőnyelő hőmérsékletétől függ, melyek mellett a gép működik. Ezt a hatásfokot egy ideális képzeletbeli hőerőgép esetére szokás levezetni, mint amilyen a Carnot-féle hőerőgép, bár más hőerőgépek, melyek más körfolyamatot valósítanak meg, szintén elérhetik a legobb hatásfokot. Matematikailag ez ezért lehetéges, mert reverzibilis állapotváltozások esetén a hideg tartály entrópiaváltozása egyenlő a meleg tartály ellenkező előjelű entrópiaváltozásával (vagyis dSc = − dSh), így az összentrópia nem változik a körfolyamat során:
ahol Th a hőforrás, Tc pedig a hőnyelő abszolút hőmérséklete kelvinben mérve. Megjegyzendő, hogy dSc pozitív, dSh negatív minden reverzibilis munkavégző körfolyamatnál, az entrópia összességében nem változik, hanem a nagy entrópiájú rendszerből a kis entrópiájú rendszer felé áramlik csökkentve a hőforrás entrópiáját és növelve a hőnyelőét.
[szerkesztés] Fajtái
- Külső hőbevezetésű gépek
- Belső égésű hőerőgépek
- Gázturbina
- Sugárhajtómű
- Lüktető sugárhajtómű
- Gázturbinás sugárhajtómű
- Torlósugár-hajtómű
- Rakétahajtómű
[szerkesztés] Források
- Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
- Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN: 963 10 48 8 X
- http://www.mk.u-szeged.hu/~tavokt/pszi/index.html Prof. Dr. Szabó Gábor - Péter Szabó István: Alkalmazott hőtan. Szeged, 2003. A Szegedi Tudományegyetem Szegedi Élelmiszeripari Főiskolai Kar jegyzete
