المحرك الحراري. كفاءة المحرك الحراري. ما هي الكفاءة

عامل الكفاءة (الكفاءة) هو مصطلح يمكن تطبيقه على كل نظام وجهاز. حتى الشخص لديه عامل الكفاءة، على الرغم من عدم وجود صيغة موضوعية للعثور عليه حتى الآن. سنشرح في هذه المقالة بالتفصيل ما هي الكفاءة وكيف يمكن حسابها للأنظمة المختلفة.

تعريف الكفاءة

الكفاءة هي مؤشر يميز فعالية النظام من حيث إنتاج الطاقة أو تحويلها. الكفاءة هي كمية لا يمكن قياسها ويتم تمثيلها إما كقيمة عددية في النطاق من 0 إلى 1، أو كنسبة مئوية.

صيغة عامة

يتم الإشارة إلى الكفاءة بالرمز ş.

تتم كتابة الصيغة الرياضية العامة لإيجاد الكفاءة على النحو التالي:

ă=A/Q، حيث A هي الطاقة/الشغل المفيد الذي يؤديه النظام، وQ هي الطاقة التي يستهلكها هذا النظام لتنظيم عملية الحصول على مخرجات مفيدة.

ولسوء الحظ، يكون عامل الكفاءة دائمًا أقل من أو يساوي الوحدة، لأنه وفقًا لقانون حفظ الطاقة، لا يمكننا الحصول على شغل أكثر من الطاقة المستهلكة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكفاءة، في الواقع، نادرا ما تساوي الوحدة، لأن العمل المفيد يكون دائما مصحوبا بوجود خسائر، على سبيل المثال، لتسخين الآلية.

كفاءة المحرك الحراري

المحرك الحراري هو جهاز يحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. في المحرك الحراري، يتم تحديد الشغل من خلال الفرق بين كمية الحرارة الواردة من المدفأة وكمية الحرارة الممنوحة للمبرد، وبالتالي يتم تحديد الكفاءة من خلال الصيغة:

ş=Qн-Qkh/Qн، حيث Qн هي كمية الحرارة المستلمة من المدفأة، وQx هي كمية الحرارة المقدمة إلى المبرد.

ويعتقد أن أعلى كفاءة توفرها المحركات التي تعمل على دورة كارنو. في هذه الحالة، يتم تحديد الكفاءة بالصيغة:

Š=T1-T2/T1، حيث T1 هي درجة حرارة الربيع الحار، T2 هي درجة حرارة الربيع البارد.

كفاءة المحرك الكهربائي

المحرك الكهربائي هو جهاز يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، فالكفاءة في هذه الحالة هي نسبة كفاءة الجهاز في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. تبدو صيغة العثور على كفاءة المحرك الكهربائي كما يلي:

Δ=P2/P1، حيث P1 هي الطاقة الكهربائية الموردة، P2 هي الطاقة الميكانيكية المفيدة التي يولدها المحرك.

تم العثور على الطاقة الكهربائية كمنتج لتيار النظام والجهد (P=UI)، والطاقة الميكانيكية كنسبة العمل لكل وحدة زمنية (P=A/t)

كفاءة المحولات

المحول هو جهاز يقوم بتحويل التيار المتردد لجهد واحد إلى تيار متردد لجهد آخر مع الحفاظ على التردد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمحولات أيضًا تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر.

تم العثور على كفاءة المحول بالصيغة:

ă=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n)، حيث P0 هي خسارة عدم التحميل، PL هي خسارة الحمل، P2 هي الطاقة النشطة المتوفرة للحمل، n هي الدرجة النسبية من الحمل.

الكفاءة أم لا الكفاءة؟

ومن الجدير بالذكر أنه بالإضافة إلى الكفاءة، هناك عدد من المؤشرات التي تميز كفاءة عمليات الطاقة، وفي بعض الأحيان يمكن أن نصادف أوصاف مثل - كفاءة تصل إلى 130٪، ولكن في هذه الحالة يجب أن نفهم ذلك لم يتم استخدام المصطلح بشكل صحيح تمامًا، وعلى الأرجح، يفهم المؤلف أو الشركة المصنعة أن هذا الاختصار يعني خاصية مختلفة قليلاً.

على سبيل المثال، تتميز المضخات الحرارية بحقيقة أنها يمكن أن تطلق حرارة أكثر مما تستهلك. وبالتالي، يمكن لآلة التبريد إزالة المزيد من الحرارة من الجسم الذي يتم تبريده مما تم إنفاقه في الطاقة المكافئة لتنظيم عملية الإزالة. يسمى مؤشر كفاءة آلة التبريد بمعامل التبريد، ويشار إليه بالحرف Ɛ ويتم تحديده بالصيغة: Ɛ=Qx/A، حيث Qx هي الحرارة المستخرجة من الطرف البارد، A هو العمل المنفق على عملية الإزالة . ومع ذلك، في بعض الأحيان يسمى معامل التبريد أيضًا بكفاءة آلة التبريد.

ومن المثير للاهتمام أيضًا أن كفاءة الغلايات التي تعمل بالوقود العضوي يتم حسابها عادةً على أساس القيمة الحرارية الأقل، ويمكن أن تكون أكبر من الوحدة. ومع ذلك، لا يزال يطلق عليه تقليديا الكفاءة. من الممكن تحديد كفاءة الغلاية من خلال القيمة الحرارية الأعلى، ومن ثم ستكون دائمًا أقل من واحد، ولكن في هذه الحالة سيكون من غير المناسب مقارنة أداء الغلايات بالبيانات الواردة من المنشآت الأخرى.

يمكن تطبيق مفهوم معامل الأداء (الكفاءة) على مجموعة واسعة من أنواع الأجهزة والآليات التي يعتمد تشغيلها على استخدام أي موارد. لذلك، إذا اعتبرنا الطاقة المستخدمة لتشغيل النظام كمورد من هذا القبيل، فيجب اعتبار نتيجة ذلك مقدار العمل المفيد المنجز على هذه الطاقة.

وبشكل عام يمكن كتابة معادلة الكفاءة على النحو التالي: n = A*100%/Q. في هذه الصيغة، يُستخدم الرمز n للدلالة على الكفاءة، ويمثل الرمز A مقدار العمل المنجز، ويمثل الرمز Q مقدار الطاقة المستهلكة. ويجدر التأكيد على أن وحدة قياس الكفاءة هي النسبة المئوية. من الناحية النظرية، فإن الحد الأقصى لقيمة هذا المعامل هو 100٪، ولكن من الناحية العملية يكاد يكون من المستحيل تحقيق مثل هذا المؤشر، لأنه في تشغيل كل آلية هناك خسائر معينة في الطاقة.

كفاءة المحرك

يعد محرك الاحتراق الداخلي (ICE)، الذي يعد أحد المكونات الرئيسية لآلية السيارة الحديثة، أيضًا أحد أنواع النظام الذي يعتمد على استخدام المورد - البنزين أو وقود الديزل. ولذلك يمكن حساب قيمة الكفاءة لها.

على الرغم من كل الإنجازات التقنية لصناعة السيارات، إلا أن الكفاءة القياسية لمحركات الاحتراق الداخلي لا تزال منخفضة للغاية: اعتمادًا على التقنيات المستخدمة في تصميم المحرك، يمكن أن تتراوح من 25% إلى 60%. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن تشغيل مثل هذا المحرك يرتبط بخسائر كبيرة في الطاقة.

وبالتالي فإن الخسارة الأكبر في كفاءة محرك الاحتراق الداخلي تحدث في تشغيل نظام التبريد الذي يستهلك ما يصل إلى 40% من الطاقة التي يولدها المحرك. يتم فقد جزء كبير من الطاقة - ما يصل إلى 25٪ - في عملية إزالة غاز العادم، أي أنه يتم نقله ببساطة إلى الغلاف الجوي. وأخيرًا، يتم إنفاق ما يقرب من 10% من الطاقة التي ينتجها المحرك على التغلب على الاحتكاك بين الأجزاء المختلفة لمحرك الاحتراق الداخلي.

ولذلك، يبذل التقنيون والمهندسون العاملون في صناعة السيارات جهودًا كبيرة لزيادة كفاءة المحركات من خلال تقليل الخسائر في جميع العناصر المدرجة. وبالتالي، فإن الاتجاه الرئيسي لتطورات التصميم التي تهدف إلى تقليل الخسائر المتعلقة بتشغيل نظام التبريد يرتبط بمحاولات تقليل حجم الأسطح التي يحدث من خلالها انتقال الحرارة. يتم تقليل الخسائر في عملية تبادل الغازات بشكل أساسي باستخدام نظام الشحن التوربيني، ويتم تقليل الخسائر المرتبطة بالاحتكاك من خلال استخدام مواد أكثر تقدمًا وحداثة من الناحية التكنولوجية عند تصميم المحرك. وبحسب الخبراء، فإن استخدام هذه التقنيات وغيرها يمكن أن يرفع كفاءة محركات الاحتراق الداخلي إلى 80% وأكثر.

إن الأهمية الأساسية للصيغة (5.12.2) التي حصل عليها كارنو لكفاءة الآلة المثالية هي أنها تحدد أقصى كفاءة ممكنة لأي محرك حراري.

أثبت كارنو، بناءً على القانون الثاني للديناميكا الحرارية*، النظرية التالية: أي محرك حراري حقيقي يعمل بسخان درجة الحرارةت 1 ودرجة حرارة الثلاجةت 2 ، لا يمكن أن تكون له كفاءة تتجاوز كفاءة المحرك الحراري المثالي.

* في الواقع، أنشأ كارنو القانون الثاني للديناميكا الحرارية قبل كلوزيوس وكلفن، عندما لم يكن القانون الأول للديناميكا الحرارية قد تمت صياغته بشكل صارم بعد.

دعونا نفكر أولًا في محرك حراري يعمل في دورة عكسية بغاز حقيقي. يمكن أن تكون الدورة أي شيء، من المهم فقط أن تكون درجات حرارة المدفأة والثلاجة ت 1 و ت 2 .

لنفترض أن كفاءة محرك حراري آخر (لا يعمل وفق دورة كارنو) η ’ > η . تعمل الآلات بسخان مشترك وثلاجة مشتركة. دع آلة كارنوت تعمل في دورة عكسية (مثل آلة التبريد)، ودع الآلة الأخرى تعمل في دورة أمامية (الشكل 5.18). يؤدي المحرك الحراري عملاً مساوٍ وفقًا للصيغتين (5.12.3) و (5.12.5):

يمكن دائمًا تصميم آلة التبريد بحيث تمتص كمية الحرارة من الثلاجة س 2 = ||

ثم حسب الصيغة (5.12.7) سيتم العمل عليها

(5.12.12)

منذ بالشرط η" > η , الذي - التي أ"> أ.لذلك، يمكن للمحرك الحراري تشغيل آلة التبريد، وسيظل هناك فائض من العمل المتبقي. يتم هذا العمل الزائد عن طريق الحرارة المأخوذة من مصدر واحد. ففي نهاية المطاف، لا تنتقل الحرارة إلى الثلاجة عندما تعمل آلتان في وقت واحد. لكن هذا يتناقض مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

إذا افترضنا أن η > η ", ومن ثم يمكنك جعل آلة أخرى تعمل في دورة عكسية، وآلة كارنو في دورة أمامية. سوف نصل مرة أخرى إلى تناقض مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية. وبالتالي، فإن آلتين تعملان بدورات عكسية لهما نفس الكفاءة: η " = η .

الأمر مختلف إذا كانت الآلة الثانية تعمل بدورة لا رجعة فيها. إذا افترضنا η " > η , عندها سنصل مرة أخرى إلى تناقض مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية. ومع ذلك، فإن الافتراض t|"< г| не противоречит второму закону термодинамики, так как необратимая тепловая машина не может работать как холодильная машина. Следовательно, КПД любой тепловой машины η" η، أو

هذه هي النتيجة الرئيسية:

(5.12.13)

كفاءة المحركات الحرارية الحقيقية

الصيغة (5.12.13) تعطي الحد النظري لقيمة الكفاءة القصوى للمحركات الحرارية. ويظهر أنه كلما ارتفعت درجة حرارة المدفأة وانخفضت درجة حرارة الثلاجة، زادت كفاءة المحرك الحراري. فقط عند درجة حرارة الثلاجة التي تساوي الصفر المطلق تكون η = 1.

لكن درجة حرارة الثلاجة لا يمكن أن تكون أقل بكثير من درجة الحرارة المحيطة. يمكنك زيادة درجة حرارة السخان. ومع ذلك، فإن أي مادة (جسم صلب) لديها مقاومة محدودة للحرارة، أو مقاومة للحرارة. عند تسخينه، فإنه يفقد تدريجيا خصائصه المرنة، وعند درجة حرارة عالية بما فيه الكفاية يذوب.

الآن تهدف الجهود الرئيسية للمهندسين إلى زيادة كفاءة المحركات عن طريق تقليل احتكاك أجزائها، وفقدان الوقود بسبب الاحتراق غير الكامل، وما إلى ذلك. ولا تزال الفرص الحقيقية لزيادة الكفاءة هنا كبيرة. وبالتالي، بالنسبة للتوربينات البخارية، تكون درجات حرارة البخار الأولية والنهائية تقريبًا كما يلي: ت 1 = 800 ك و ت 2 = 300 كلفن. عند درجات الحرارة هذه، تكون قيمة الكفاءة القصوى هي:

تبلغ قيمة الكفاءة الفعلية بسبب أنواع مختلفة من فقدان الطاقة حوالي 40٪. يتم تحقيق أقصى قدر من الكفاءة - حوالي 44٪ - بواسطة محركات الاحتراق الداخلي.

لا يمكن أن تتجاوز كفاءة أي محرك حراري الحد الأقصى للقيمة الممكنة
, اين 1 - درجة الحرارة المطلقة للسخان، وT 2 - درجة الحرارة المطلقة للثلاجة.

زيادة كفاءة المحركات الحرارية وتقريبها إلى الحد الأقصى الممكن- التحدي الفني الأكثر أهمية.

الفيزياء هو العلم الذي يدرس العمليات التي تحدث في الطبيعة. هذا العلم مثير للاهتمام وفضولي للغاية، لأن كل واحد منا يريد إرضاء نفسه عقليًا من خلال اكتساب المعرفة والفهم لكيفية وما يحدث في عالمنا. إن الفيزياء التي تم استنباط قوانينها على مدى قرون وعلى يد عشرات العلماء تساعدنا في هذه المهمة، وما علينا إلا أن نبتهج ونستوعب المعرفة المقدمة.

لكن في الوقت نفسه، فإن الفيزياء بعيدة كل البعد عن العلم البسيط، مثل الطبيعة نفسها في الواقع، ولكن سيكون من المثير للاهتمام فهمها. اليوم سنتحدث عن الكفاءة. سوف نتعلم ما هي الكفاءة ولماذا هناك حاجة إليها. دعونا ننظر إلى كل شيء بشكل واضح ومثير للاهتمام.

شرح الاختصار - كفاءة. ومع ذلك، حتى هذا التفسير قد لا يكون واضحا بشكل خاص في المرة الأولى. يصف هذا المعامل كفاءة النظام أو أي هيئة فردية، وفي كثير من الأحيان، الآلية. تتميز الكفاءة بإنتاج أو تحويل الطاقة.

ينطبق هذا المعامل على كل ما يحيط بنا تقريبًا، وحتى على أنفسنا، وبدرجة أكبر. ففي نهاية المطاف، نحن نقوم بعمل مفيد طوال الوقت، ولكن كم مرة ومدى أهمية هذا العمل هو سؤال آخر، ويستخدم معه مصطلح "الكفاءة".

ومن المهم أن نأخذ في الاعتبار ذلك هذا المعامل قيمة غير محدودة، فإنه عادةً ما يمثل إما قيمًا رياضية، على سبيل المثال، 0 و1، أو، كما هو الحال غالبًا، كنسبة مئوية.

في الفيزياء، يُشار إلى هذا المعامل بالحرف Т، أو كما يطلق عليه عادة، إيتا.

عمل مفيد

عند استخدام أي آليات أو أجهزة، فإننا بالضرورة نقوم بالعمل. كقاعدة عامة، يكون دائمًا أكبر مما نحتاجه لإكمال المهمة. بناءً على هذه الحقائق، يتم التمييز بين نوعين من العمل: المنفق، والذي يُشار إليه بالحرف الكبير، A بحرف z الصغير (Az)، والمفيد - A بالحرف p (An). على سبيل المثال، لنأخذ هذه الحالة: لدينا مهمة تتمثل في رفع حجر مرصوف بكتلة معينة إلى ارتفاع معين. في هذه الحالة، يتميز العمل فقط بالتغلب على قوة الجاذبية، والتي بدورها تعمل على الحمل.

في حالة استخدام أي جهاز آخر غير جاذبية الحصوه للرفع، فمن المهم أيضًا مراعاة خطورة أجزاء هذا الجهاز. وإلى جانب كل هذا، من المهم أن نتذكر أنه بينما نفوز بالقوة، فإننا سنخسر دائمًا على طول الطريق. كل هذه الحقائق تؤدي إلى استنتاج واحد وهو أن العمل المنفق على أي حال سيكون أكثر فائدة، والسؤال هو كم هو أكثر، لأنه يمكنك تقليل هذا الاختلاف قدر الإمكان وبالتالي زيادة الكفاءة، لدينا أو جهازنا.

العمل المفيد هو جزء من العمل المنفق الذي نقوم به باستخدام آلية ما. والكفاءة هي على وجه التحديد الكمية المادية التي توضح أي جزء من العمل المفيد يأتي من إجمالي العمل المنفق.

نتيجة:

العمل المنفق من Az دائمًا أكبر من العمل المفيد Ap.
كلما زادت نسبة المفيد إلى المنفق، ارتفع المعامل، والعكس صحيح.
تم العثور على Ap بضرب الكتلة في تسارع الجاذبية وارتفاع الصعود.

هناك صيغة معينة لإيجاد الكفاءة. يبدو الأمر على النحو التالي: للعثور على الكفاءة في الفيزياء، تحتاج إلى تقسيم كمية الطاقة على الشغل الذي يبذله النظام. أي أن الكفاءة هي نسبة الطاقة المستهلكة إلى العمل المنجز. من هذا يمكننا استخلاص نتيجة بسيطة مفادها أنه كلما كان النظام أو الجسم أفضل وأكثر كفاءة، كلما قلت الطاقة التي يتم إنفاقها على أداء العمل.

تبدو الصيغة نفسها قصيرة وبسيطة للغاية: فهي تساوي A/Q. وهذا يعني أن ş = أ/س. تلتقط هذه الصيغة الموجزة العناصر التي نحتاجها لإجراء الحساب. وهذا يعني أن A في هذه الحالة هي الطاقة المستخدمة التي يستهلكها النظام أثناء التشغيل، والحرف الكبير Q، بدوره، سيكون A المستهلكة، أو مرة أخرى الطاقة المستهلكة.

من الناحية المثالية، الكفاءة تساوي الوحدة. ولكن، كما يحدث عادة، فهو أصغر منها. يحدث هذا بسبب الفيزياء وبسبب قانون حفظ الطاقة بالطبع.

الحقيقة هي أن قانون الحفاظ على الطاقة يشير إلى أنه لا يمكن الحصول على كمية أكبر من الطاقة المتلقاة. وحتى هذا المعامل سيكون نادرا للغاية، لأن الطاقة تضيع دائما. والعمل مصحوب بخسائر: على سبيل المثال، في المحرك، تكمن الخسارة في تسخينه المفرط.

وبالتالي فإن صيغة الكفاءة:

س=أ/س، أين

A هو العمل المفيد الذي يؤديه النظام.
Q هي الطاقة التي يستهلكها النظام.

التطبيق في مختلف مجالات الفيزياء

ومن الجدير بالذكر أن الكفاءة لا توجد كمفهوم محايد، فكل عملية لها كفاءتها الخاصة، فهي ليست قوة احتكاك، ولا يمكن أن توجد بمفردها.

دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة على العمليات ذات الكفاءة.

على سبيل المثال، لنأخذ محركًا كهربائيًا. وظيفة المحرك الكهربائي هي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. وفي هذه الحالة سيكون المعامل هو كفاءة المحرك من حيث تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. هناك أيضًا صيغة لهذه الحالة، وهي تبدو كما يلي: ă=P2/P1. هنا P1 هي القوة في الإصدار العام، وP2 هي القوة المفيدة التي ينتجها المحرك نفسه.

ليس من الصعب تخمين أن بنية صيغة المعامل يتم الاحتفاظ بها دائمًا، ولا تتغير إلا البيانات التي يجب استبدالها. إنها تعتمد على الحالة المحددة، إذا كان محركًا، كما في الحالة أعلاه، فمن الضروري العمل بالقدرة المنفقة، وإذا كان عملاً، فستكون الصيغة الأولية مختلفة.

الآن نحن نعرف تعريف الكفاءةولدينا فكرة عن هذا المفهوم المادي، وكذلك عن عناصره الفردية والفروق الدقيقة. الفيزياء هي واحدة من أكبر العلوم، ولكن يمكن تقسيمها إلى أجزاء صغيرة لفهمها. اليوم قمنا بفحص واحدة من هذه القطع.

فيديو

سيساعدك هذا الفيديو على فهم ما هي الكفاءة.

لم تحصل على إجابة لسؤالك؟ اقتراح موضوع للمؤلفين.

معامل الكفاءة (الكفاءة) هو القيمة التي تعبر، كنسبة مئوية، عن كفاءة آلية معينة (محرك، نظام) في تحويل الطاقة المستقبلة إلى عمل مفيد.

اقرأ في هذا المقال

لماذا كفاءة الديزل أعلى؟

يمكن أن يختلف مؤشر الكفاءة للمحركات المختلفة بشكل كبير ويعتمد على عدد من العوامل. تتمتع بكفاءة منخفضة نسبيًا نظرًا للعدد الكبير من الخسائر الميكانيكية والحرارية التي تنشأ أثناء تشغيل وحدة طاقة من هذا النوع.

العامل الثاني هو الاحتكاك الذي يحدث أثناء تفاعل الأجزاء المتزاوجة. معظم استهلاك الطاقة المفيد يكون مدفوعًا بحركة مكابس المحرك، بالإضافة إلى دوران الأجزاء داخل المحرك، والتي تكون مثبتة هيكليًا على المحامل. يتم إنفاق حوالي 60٪ من طاقة احتراق البنزين فقط لضمان تشغيل هذه الوحدات.

تحدث خسائر إضافية بسبب تشغيل الآليات والأنظمة والمرفقات الأخرى. تؤخذ في الاعتبار أيضًا النسبة المئوية لفقد المقاومة في لحظة قبول الشحنة التالية من الوقود والهواء، ومن ثم إطلاق غازات العادم من أسطوانة محرك الاحتراق الداخلي.

إذا قارنا وحدة الديزل ومحرك البنزين، فإن محرك الديزل يتمتع بكفاءة أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بوحدة البنزين. تتمتع وحدات الطاقة التي تعمل بالبنزين بكفاءة تبلغ حوالي 25-30٪ من إجمالي كمية الطاقة المستلمة.

بمعنى آخر، من أصل 10 لترات من البنزين المستهلكة في تشغيل المحرك، يتم استخدام 3 لترات فقط لأداء عمل مفيد. تم فقدان بقية الطاقة الناتجة عن احتراق الوقود.

مع نفس الإزاحة، تكون قوة محرك البنزين بسحب الهواء الطبيعي أعلى، ولكن يتم تحقيقها بسرعات أعلى. يحتاج المحرك إلى "الدوران" وزيادة الخسائر وزيادة استهلاك الوقود. ومن الضروري أيضًا ذكر عزم الدوران، والذي يعني حرفيًا القوة التي تنتقل من المحرك إلى العجلات وتحريك السيارة. تصل محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين إلى أقصى عزم دوران عند السرعات الأعلى.

ويصل محرك ديزل مشابه يعمل بسحب الهواء الطبيعي إلى ذروة عزم الدوران عند السرعات المنخفضة، بينما يستخدم كمية أقل من وقود الديزل للقيام بعمل مفيد، مما يعني كفاءة أعلى واقتصادًا في استهلاك الوقود.

يولد وقود الديزل حرارة أكثر مقارنة بالبنزين، ودرجة حرارة احتراق وقود الديزل أعلى، ومقاومة التفجير أعلى. اتضح أن محرك الاحتراق الداخلي للديزل ينتج عملاً أكثر فائدة بكمية معينة من الوقود.

قيمة الطاقة لوقود الديزل والبنزين

يتكون وقود الديزل من هيدروكربونات أثقل من البنزين. تكمن الكفاءة المنخفضة لوحدة البنزين مقارنة بمحرك الديزل أيضًا في مكون الطاقة في البنزين وخصائص احتراقه. سيؤدي الاحتراق الكامل لكميات متساوية من وقود الديزل والبنزين إلى إنتاج المزيد من الحرارة في الحالة الأولى. يتم تحويل الحرارة في محرك الاحتراق الداخلي للديزل بشكل كامل إلى طاقة ميكانيكية مفيدة. اتضح أنه عند حرق نفس الكمية من الوقود لكل وحدة زمنية، فإن الديزل سيبذل المزيد من العمل.

ومن الجدير أيضًا مراعاة ميزات الحقن وتهيئة الظروف المناسبة للاحتراق الكامل للخليط. في محرك الديزل، يتم توفير الوقود بشكل منفصل عن الهواء، ولا يتم حقنه في مشعب السحب، ولكن مباشرة في الاسطوانة في نهاية شوط الضغط. والنتيجة هي ارتفاع درجة الحرارة والاحتراق الكامل لجزء من خليط الوقود والهواء العامل.

نتائج

يسعى المصممون باستمرار إلى تحسين كفاءة محركات الديزل والبنزين. زيادة عدد صمامات السحب والعادم لكل أسطوانة، والاستخدام النشط، والتحكم الإلكتروني في حقن الوقود، وصمام الخانق والحلول الأخرى يمكن أن تزيد الكفاءة بشكل كبير. وهذا ينطبق إلى حد كبير على محرك الديزل.

بفضل هذه الميزات، فإن محرك الديزل الحديث قادر على حرق جزء من وقود الديزل المشبع بالهيدروكربونات الموجود في الأسطوانة بشكل كامل وإنتاج عزم دوران عالي عند السرعات المنخفضة. انخفاض عدد الدورات في الدقيقة يعني فقدان احتكاك أقل والسحب الناتج. ولهذا السبب، يعد محرك الديزل اليوم أحد أكثر أنواع محركات الاحتراق الداخلي إنتاجية واقتصادية، حيث تتجاوز كفاءته في كثير من الأحيان 50٪.