Разное

Обогрев двигателя: 12 лучших предпусковых подогревателей двигателя

Содержание

виды, устройство и принцип работы

В условиях холодной зимы запуск двигателя становится настоящим испытанием как для водителя, так и для самого силового агрегата. В этом случае на помощь приходит специальное устройство – предпусковой подогреватель двигателя.

Назначение предпусковых подогревателей

Считается, что каждый «холодный» запуск двигателя сокращает его ресурс на 300-500 километров. Силовой агрегат испытывает большие нагрузки. Вязкое масло не поступает к парам трения и далеко от оптимальных рабочих характеристик. Кроме того, на прогрев двигателя до приемлемой температуры расходуется немало топлива.

Предпусковой подогреватель двигателяПредпусковой подогреватель двигателяПредпусковой подогреватель двигателя

Да и в целом, сложно найти водителя, которому нравится находиться в холодном автомобиле в ожидании, когда двигатель достигнет нужной температуры. В идеале всем хочется сесть в машину с уже прогретым двигателем и теплым салоном и сразу поехать. Такую возможность дает установка предпускового подогревателя двигателя.

На современном рынке автомобильных отопителей представлены разные модели – от иностранных до отечественных, от дешевых до дорогих.

Виды предпусковых подогревателей

Все разнообразие подобных систем можно разделить на две категории:

  • автономные;
  • зависимые (электрические).

Автономные подогреватели

В категорию автономных отопителей входят:

  • жидкостные;
  • воздушные;
  • тепловые аккумуляторы.

Воздушный отопитель действует как дополнительная печка для обогрева салона. Он не прогревает двигатель или прогревает, но незначительно. В таких устройствах имеется камера сгорания, куда поступает топливовоздушная смесь при помощи топливного насоса и забора воздуха извне. Уже нагретый воздух подается в салон автомобиля. Питается устройство от аккумулятора 12В/24В, в зависимости от габаритов автомобиля и требуемой мощности. Устанавливается, главным образом, в салоне автомобиля.

Жидкостные отопители помогают прогреть не только салон, но в первую очередь двигатель. Они устанавливаются в моторном отсеке автомобиля. Отопитель связывается с системой охлаждения двигателя. Для прогрева используется антифриз, который проходит через подогреватель. Вырабатываемое тепло через теплообменник нагревает антифриз. Жидкостный насос помогает циркулировать жидкости по системе. Теплый воздух подается в салон при помощи вентилятора, электромотор которого питается от электросети автомобиля. В подогревателях используется своя камера сгорания и блок управления, который контролирует подачу топлива, процесс горения и температуру.

гидроникгидроник
Устройство жидкостного подогревателя Гидроник

Расход топлива жидкостного отопителя будет зависеть от режима работы. Когда жидкость прогревается до 70°C – 80°C, включается экономичный режим. После падения температуры подогреватель вновь запускается самостоятельно. По такому принципу работает большинство жидкостных устройств.

Тепловые аккумуляторы не так распространены, но это также автономные устройства прогрева. Устроены они по принципу термоса. Они представляют собой дополнительный бак, в котором находится разогретая охлаждающая жидкость. Вокруг каналов с жидкостью находится вакуумный слой, который не дает ей быстро остыть. Во время движения жидкость полноценно циркулирует. На время стоянки она остается в устройстве. Антифриз сохраняется теплым до 48 часов. Насос подает жидкость в двигатель и происходит быстрый прогрев.

Главное требование к подобным устройствам – регулярность поездок. При сильных морозах жидкость будет остывать быстрее. Желательно использовать автомобиль каждый день. Также устройство занимает довольно много места.

Электрические подогреватели

Принцип работы электрических аналогов можно сравнить с обычными кипятильниками. Прибор с нагревательным элементом подключается к блоку цилиндров двигателя. Устройство питается от бытовой электросети 220В. Спираль нагревается и постепенно разогревает антифриз. Циркуляция охлаждающей жидкости происходит за счет конвекции.

электрический подогревательэлектрический подогревательРасположение электрического подогревателя на двигателе

Прогрев электрическими устройствами занимает больше времени и не столь эфф

Какой подогреватель двигателя лучше поставить на автомобиль? 
Наверх
  • Рейтинги
  • Обзоры
    • Смартфоны и планшеты
    • Компьютеры и ноутбуки
    • Комплектующие
    • Периферия
    • Фото и видео
    • Аксессуары
    • ТВ и аудио
    • Техника для дома
    • Программы и приложения
  • Новости
  • Советы
    • Покупка
    • Эксплуатация
    • Ремонт
  • Подборки
    • Смартфоны и планшеты
    • Компьютеры
    • Аксессуары
    • ТВ и аудио

Предпусковые подогреватели дизельного двигателя

Всем привет, сегодня расскажу, зачем нужны предпусковые подогреватели дизельного двигателя. Во-первых, эти приборы имеют отличие от бензиновых подогревателей, во-вторых, солярка хуже переносит воздействие морозов, что вызывает трудности при запуске дизеля зимой, и его эксплуатацию.

Установка подогревателя поможет решить проблемы с запуском, без применения советов «кулибиных» и «очумельцев», вроде прогрева топливной магистрали газетами, или доливки в солярку масел, от которых впоследствии появится больше проблем. Нам ведь нужен легкий запуск, а не капитальный ремонт?

Зачем нужны и разновидности подогревателей дизельного мотора.

Что происходит при низкой температуре

Принцип воспламенения смеси для дизеля и бензинового мотора разный. Дизельное топливо воспламеняется под воздействием высокого давления в цилиндрах. Искры при этом не нужна. Солярка одновременно является и смазывающей жидкостью для топливной системы, об этом я уже писал, поэтому в ней содержатся жирные парафина подобные добавки.

На холоде эти добавки твердеют и выпадают в осадок, в результате забивая фильтры и топливные магистрали. Кроме того, сильно густеет масло, что тоже осложняет пуск мотора. Не сильно влияют на дизель ухищрения в виде присадок в солярку, долив в неё масла, а в масло бензина (такие меры лучше применять в крайнем случае, и нужно понимать что они временные, если не одноразовые).

От этого мотору может стать еще хуже. Специальные свечи для запуска, на морозе не всегда помогают. Только применение зимнего масла и пускового подогревателя, лучший способ запуска дизеля на морозе, это давно доказано практикой.

Подогреватели дизеля

Принцип работы предпускового подогревателя дизельного двигателя такой же как у бензинового, его задача – подогрев топливной системы, одного или сразу нескольких узлов. Отличает их разве что мощность, дизель сильнее нуждается зимой в подогреве, поэтому мощь дизельного подогревателя будет больше. Есть различие и в потребляемом напряжении.

Есть приборы, работающие от аккумулятора, такие могут быть установлены на мотор прямо с завода, однако это касается исключительно грузовиков. Такой подогреватель не годится на легковую машину, потому он рассчитан для дизеля 24в, а АКБ легковой машины 12в.

Зачем нужны и разновидности подогревателей дизельного мотора.

Еще существуют пусковые подогреватели, которым нужно 220 вольт для работы. Однако, в дороге от такого прибора толку не будет. Имеет смысл его покупать, если маршрут машины начинается и заканчивается в гараже или возле дома. Тогда подогреватель для дизеля 220в есть откуда запитать и где хранить. В самом гараже машину можно прогреть хорошей тепловой пушкой и даже строительным феном, прогрев фильтры, топливные трассы, насосы, высокого и низкого давления.

Если у вас легковой автомобиль, на котором установлен дизельный агрегат, вам тоже стоит задуматься. В широтах с мягким климатом, где морозы бывают редко и не опускаются ниже -5, можно прожить и без подогревателя.

Однако, при более сильных, для избавления от проблем с запуском в зимний период лучше приобрести подогреватель для дизеля 12в.

Разновидности

Подогреватели дизельного мотора могут оснащаться дополнительными устройствами:

  • Подогрев топливо фильтрующего элемента.
  • Подогрев воздухозаборника.
  • Обогреватель для топливных магистралей.

Какой предпусковой подогреватель лучше для дизеля? Тут все зависит легковая у вас машина или грузовик. По способу нагрева подогреватели делятся на:

Электрические, которые подключаются к питанию и осуществляют нагрев за счет нагревательных элементов. К ним относятся все выше перечисленные приборы. Встроенное реле, не допускает перегрева прибора и обогреваемых элементов.

Зачем нужны и разновидности подогревателей дизельного мотора.

Жидкостные работают на топливе. Сжигаемое топливо нагревает жидкость (антифриз), который циркулирует при помощи насоса по системе обогрева. При определенном нагреве включаются вентиляторы, кроме топливной системы обогревается и салон машины.

Зачем нужны и разновидности подогревателей дизельного мотора.

Для легкового автомобиля лучше автономный предпусковой подогреватель двигателя для дизеля 12в. Он работает от АКБ и обогревает мотор через нагрев его охлаждающей жидкости.

Так ли он необходим

Не стоит недооценивать такие приборы: на сильном морозе без него дизель не заводится, поэтому их присутствие облегчают водителям жизнь. В грузовике присутствующий подогреватель не только помогает запустить мотор, но и прогреть кабину. Трудности с запуском возникают уже при малейших морозах, так как вязкость смазки и топлива повышается.

Ставить или нет, решаете вы, однако если морозы вашего региона превышают -5, спорить не о чем, ставьте и все.

Выбирая дизельные предпусковые подогреватели для легковых автомобилей внимание нужно обращать на их качество и характеристики. Выбирать прибор по стоимости огромная ошибка, свойственная для новичков, экономия заставляет платить дважды, а высокая цена не гарантирует качество.
На видео бюджетный вариант из Китая

Установка

При отсутствии подогревателя его можно установить для дизеля своими руками, ничего сложного в этом процессе нет. Поможет эта статья и прилагаемая к нему инструкция.

Вне зависимости от разновидности оборудование устанавливается по одной схеме, могут быть лишь небольшие отличия, зависящие от модели. Будем устанавливать электрический подогреватель, так как его установить своими руками еще проще. Такой не только подключается к питанию машины, но еще через патрубки соединяется с охлаждающей системой мотора.

  • Сразу подготовьте тару под охлаждающую жидкость, потому что её нужно из системы охлаждения слить, открутив краны и пробки для слива.
  • Соединительные рукава должны быть в комплекте к подогревателю, хомуты возможно придется приобрести отдельно.
  • Кроме этого нужен будет острый нож и автомобильный герметик.
  • Отвертка, чтобы хомуты зажать.
  • Для установки нужно померить расстояние от патрубка входного и до участка, где головка цилиндров соединяется с верхним патрубком.
  • Затем расстояние от входного патрубка до пробки слива на блоке цилиндров.
  • На двигатель крепится кронштейн (должен быть в комплекте), к этому кронштейну и будет прикреплен подогреватель.
  • Главным условием будет расположить предпусковой автономный подогреватель двигателя для дизеля, чтобы он не касался мотора и прочих узлов или деталей.
  • Если модуль зажигания мешает расположению коробки подогревателя, тогда смещают коробку в сторону.
  • На место сливной пробки ставится штуцер, а его резьба смазывается герметиком.
  • К штуцеру подключаем через входной рукав патрубок подогревателя. Оба конца рукава зажимают хомутами.
  • В разрез на рукаве, который идет от головки блока к верхнему патрубку, вставляется тройник.
  • Выходящий патрубок подогревателя пускового соединяется с тройником, места соединения зажимаются хомутами.
  • Подключаете по инструкции его к аккумулятору.
  • После этого заполняется система охлаждения и выполняется проверка предпускового подогревателя.

Не так все сложно, как казалось, но вы всегда можете заплатить, и тогда вам установят его рабочие СТО с гарантией.

 

Виды предпускового подогрева двигателя

Практически каждый современный автолюбителей слышал об устройстве под названием предпусковой подогрев движка. Как известно, данное устройство позволяет продуктивно подготовить двигательную систему автомобиля к лёгкому запуску. Помимо основной функции, подогреватель двигателя позволяет создать комфортную атмосферу в салоне автомобиля до начала движения. Таким образом, получается что предпусковой подогрев ДВС позволяет сберечь здоровье владельца транспортного средства, и увеличить срок эксплуатации важнейшей системы авто.

Опытный автолюбитель знает, что запуск двигателя на холодную – является тяжелым испытанием для компонентов системы, которое можно сравнить с десятками километров пробега в самых экстремальных климатических условиях. Также, при эксплуатации автомобиля в холодное время года страдают и водитель с пассажирами. Достаточно неприятно и к тому же вредно для здоровья садиться в непрогретый автомобиль. Поэтому большинство владельцев транспортных средств все чаще задумываются о приобретении предпускового подогрева двигателя.

Подогрев мотора позволяет в существенной мере снизить нагрузку на важнейшую совокупность авто, а так же остаться уверенным в стопроцентном запуске двигателя и получить комфорт в салоне транспортного средства даже в зимнее время года. Также подогреватель двигателя позволяет сэкономить существенное количество топливной смеси, которое так охотно потребляет непрогретый мотор. Конечно, при эксплуатации автомобиля в южной части нашей страны необходимость в предпусковом подогревателе не так высока. Но, обитателям холодных уголков России предпусковой подогрев двигателя способен значительно облегчить жизнь.

Выбор предпускового подогревателя движка имеет свои особенности. Дело в том, что современные производители предоставляют достаточно широкий выбор оборудования различного типа. Поэтому для правильности выбора ознакомимся с преимуществами и недостатками различных типов подогрева.

Одним из наиболее популярных видов оборудования является автономный подогрев, функционирующий с помощью жидкости. Конструкция устройства во многом повторяет привычный отопитель, функционирующий на бензине или дизельном топливе. Специальный компрессор, находящийся в составе оборудования, качает состав из бака в отсек воспламенения, где в свою очередь происходит формирование топливовоздушной смеси. Воспламенение состава происходит благодаря керамическому наконечнику, которому достаточно небольшого количества заряда для достижения оптимальной температуры. Данная особенность конструкции позволяет экономить заряд аккумуляторной батареи.

Устройство подогревает рабочую жидкость системы охлаждения, пропуская ее через обменник тепла. Тепло передается ДВС и отопителю салона. Таким образом, упрощается запуск двигателя и создается оптимальная атмосфера в салоне ТС.

Рассмотрим преимущества и недостатки автономного отопителя.

Автономный подогрев двигателя, имеет следующие преимущества, которые отличают его от аналогов:

  • Независимость от других источников питания: домашней сети или аналогичных.
  • Большой выбор программ запуска и подготовки ДВС.
  • Отличная продуктивность и возможность долгосрочного функционирования.

Недостатки самостоятельного обогревателя:

  • Относительно высокая цена. (В сравнении с другими видами обогрева).
  • Непростой монтаж.
  • Зависимость от АКБ.

Данное устройство представляет собой масштабный аналог термоса, функционирующий на жидкости. При этом объем термоса полностью повторяет вместительность системы охлаждения. В момент функционирования движка жидкость в накопителе постоянно меняется. Таким образом, поддерживается оптимальная температура рабочей смеси. Перед запуском мотора, компрессор осуществляет замену холодного антифриза на подогретый. В течении 10 секунд жидкость полностью наполняет систему охлаждения и мотор запускается без особых затруднений. В этот же момент в салон транспортного средства начинает поступать нагретый воздух.

Учитывая принципы функционирования данного оборудования можно отметить что тепловой аккумулятор зависит от регулярности использования транспортного средства. При умеренной зиме температурный режим жидкости в накопителе продержится не меньше трёх дней. При эксплуатации транспортного средства в суровых климатических условиях, обновлять состав накопителя придётся ежедневно.

Подогреватель двигателя в виде теплового аккумулятора имеет следующие преимущества:

  • Автономность касательно иных источников питания.
  • Экономия топлива при запуске авто.
  • Невысокая стоимость оборудования.

Недостатки накопителя жидкости:

  • Зависит от АКБ.
  • Утрачивает работоспособность при долговременном простое ТС.
  • Требует дополнительного пространства для установки.

Нередко среди ассортимента автомобильных магазинов можно встретить устройство, напоминающее простой кипятильник. Такое устройство также является предпусковым обогревателем мотора, который зависит от сети 220 В. Данный вид оборудования является наиболее доступным и простым, поэтому нередко используется автолюбителями, которые оставляют автомобиль недалеко от дома или на оборудованный стоянке.

Преимущества:

  • Доступная цена.
  • Простота установки и использования.
  • Экономия топлива при запуске двигательной системы.
  • Независимость от АКБ.

Недостатки:

  • Зависимость от сети 220 В.
  • Низкий уровень безопасности.

При правильном выборе, предпусковой подогреватель может стать надежным помощником и позволит увеличить срок службы ДВС.

Перед тем как приобрести оборудование, необходимо здраво оценить какой тип обогревателя наиболее точно ответит условиям эксплуатации авто и потребностям автолюбителя.

Удачного выбора!

Подогрев двигателя в дизельном генераторе

Дизельный генератор – устройство, которое преобразует механическую энергию вращения вала в электрическую. Как правило, дизельные генераторы выполняются в виде установки передвижного или стационарного типа, и может быть применим в качестве резервного или основного источника питания.

В данной статье мы рассмотрим такую важную функцию дизельных генераторов, как подогрев и зачем он нужен.

Влияние низкой температуры на запуске генератора

У дизельного генератора есть один существенный недостаток, а именно трудный запуск в холодное время года. И дело здесь не в конструкции двигателя аппарата – даже самые качественные дизельные генераторы отличаются этим недостатком. Проблема эта полностью зависима от топлива, которое потребляется генератором данного типа – дизеля. Когда температура воздуха снижается, на отечественном рынке все равно можно купить только топливо летнего типа, которое обладает настолько сильной вязкостью, что когда температура снижается до отметки в +3 градуса, снижается и мощность генератора, а расход топлива возрастает в несколько раз.

Когда же температура воздуха преодолевает отметку в -8 градусов, то начинается процесс вылетов парафиновых кристаллов, а при -11…-15 градусах топливо полностью превращается в парафин и ограничивает проходимости топливных фильтров с магистралями. Посему, даже если и получилось завести дизельный генератор, не факт, что он проработает хотя бы несколько минут.

Так как дизельный генератор все же считается самым лучшим представителем среди генераторных установок, то решения данной проблемы все же имеются. Можно добавить антигель, смешать солярку с керосином, бензином или вовсе не эксплуатировать дизельный генератор во время холодного времени года. Тем не менее, самым лучшим решением данной проблемы все же является подогрев.

Функция подогрева топлива в дизельном генераторе

Для нормальной работы, дизельный генератор требует довольно просторное помещение, так как выделяет немалые дозы тепла в рабочем состоянии. Как правило, дизельники устанавливаются в помещениях технического типа, не предназначенных для жизни или же на свежем воздухе.

Иногда, аппарат может долгое время не использоваться по ненадобности, а вместе с тем проводить в неактивности много времени при низких температурах воздуха. Это служит причиной «тугого» разогрева генераторной установки. А ведь он обязан запускаться сразу же, как появилась необходимость, и принимать на себя нагрузки. Именно для решения проблемы с долгим запуском оснащаются аппараты функцией подогрева.

Заключается функция подогрева, а точнее сама его система в прогревании жидкостей охлаждения в автоматическом режиме.  Электричеством систему подогрева снабжает силовое реле, которое работает от аккумулятора. Реле выключается при запуске дизельного генератора, а при отключении, снова начинает выполнять подогрев двигателя.

Прогревается жидкость до температуры в 38 градусов и при достижении ее, подогрев выключается. Как только температуру идет на спад – функция снова включается и продолжает свою работу. Таким образом, двигатель дизельного генератора постоянно защищен от переохлаждения 24 часа в сутки.

За счет наличия данной функции, двигатель генераторной установке будет легко запускаться в любое время года и осуществлять стабильную работу. Есть еще одно обстоятельство, которое надлежит брать во внимание при покупке генератора, оснащенного подогревом. Если генератор с подогревом значительный промежуток времени не используется, то аккумуляторы для подогрева могут полностью потерять заряд. Дабы избежать этой неприятности, следует приобретать дизельник с функцией ЗУ. Она предотвращает потерю заряда аккумулятора и будет держать уровень заряда на необходимом уровне. ЗУ оснащена кабелем, который подключается к обычной розетке и если генератор не используется, электричество сети поступает прямо в аккумулятор. Как только генератор приводят в рабочее состояние, ЗУ автоматически прекращает свою работу, а при необходимости, может запускаться. Если же электрические сети отсутствуют, то приобретать аппарата ЗУ – не резонно.

Ситуации, в которых подогрев двигателя необходим

Функция подогрева двигателя – это личное предпочтение того или иного пользователя. Есть множество решений проблемы с невозможностью работать в холодный период и не обязательно приобретать генератор с подогревом. Однако, существует ряд ситуаций, когда его наличие не просто рекомендуется, а необходимо. К этим ситуациям относят:

  • Ситуацию, когда требуется быстрый пуск генераторной установки. Когда необходимо срочно прейти на резервное электропитание, особенно, если генератору предстоят тяжелые нагрузки, то функция подогрева должна присутствовать в изделии.

  • При установке аппарата на свежем воздухе или в помещении, которое не отапливается. В таком случае функция подогрева просто должна быть в аппарате. В противном случае, дизельник просто-напросто не запустится в критической ситуации или при срочной необходимости.

  • При установке АТС. Автопуск генераторной установки, то бишь, без вмешательства пользователя будет актуален исключительно тогда, когда резервное питание запускается за 10-15 секунд. Другими словами, электротехника в данном случае, не должна чувствовать отключение основного источника питания и переход на резерв. Автоматически аппарат без подогрева не сможет выполнить свою работу в короткие сроки.

Плюсы функции подогрева

Дизельники с наличием функции подогрева имеют неоспоримые преимущества, а именно:

  • Значительно увеличиваются сроки эксплуатации аппарата;

  • Заметно уменьшает расход дизеля во время работы;

  • Аппарат намного быстрее приступает к работе и имеет максимальные обороты двигателя;

  • Исключается износ не только двигателя, но и других узлов, входящих в конструкцию;

  • Обеспечивается беспрерывная и стабильная работа генератора в момент эксплуатации, а также без проблем запускается автоматика и управление дистанционного типа.

Тепловой двигатель — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

В области машиностроения и термодинамики тепловой двигатель преобразует тепловую энергию в механическую работу, используя разницу температур между горячим «источником» и холодной «раковиной». Тепло передается от источника через «рабочий орган» двигателя к «раковине», и в этом процессе часть тепла превращается в работу, используя свойства газа или жидкости внутри двигателя.

Существует много видов тепловых двигателей.У каждого есть термодинамический цикл. Тепловые двигатели часто называют в честь термодинамического цикла, который они используют, например, цикл Карно. Они часто выбирают повседневные названия, такие как бензин / бензин, турбина или паровые двигатели.

Двигатели внутреннего сгорания выделяют тепло внутри самого двигателя. Другие тепловые двигатели могут поглощать тепло от внешнего источника. Тепловые двигатели могут быть открыты для воздуха или закрыты и закрыты снаружи (это называется открытым или закрытым циклом).

Рисунок 1: Схема теплового двигателя .T H является источником тепла, а T C — теплоотводом. Q H — это тепло, поступающее в двигатель. Q C — это отработанное тепло, идущее в холодную раковину. W — полезная работа, выходящая из двигателя.

Когда ученые изучают тепловые двигатели, они приходят к идеям о двигателях, которые на самом деле невозможно построить. Они называются идеальными двигателями или циклами. Реальные тепловые двигатели часто путают с идеальными двигателями или циклами, которые они пытаются имитировать.

Обычно при описании физического устройства используется термин «двигатель».При описании идеала используется термин «цикл».

Можно сказать, что термодинамический цикл является идеальным случаем механического двигателя. Можно также сказать, что модель не совсем идеально соответствует механическому двигателю. Тем не менее, большая польза от упрощенных моделей, и идеальные случаи, которые они могут представлять.

В общих чертах, чем больше разница в температуре между горячим источником и радиатором, тем эффективнее цикл или двигатель. На Земле холодная сторона любого теплового двигателя ограничена температурой воздуха в месте, где находится двигатель.

Большая часть усилий по повышению эффективности тепловых двигателей направлена ​​на повышение температуры источника тепла, но при очень высоких температурах металл двигателя начинает становиться мягким.

Эффективность различных тепловых двигателей, предлагаемых или используемых в настоящее время, варьируется от 3 процентов (97 процентов отработанного тепла) для предложения OTEC для использования энергии океана, до 25 процентов для большинства автомобильных двигателей, до 45 процентов для угольной электростанции сверхкритического давления и до 60 процентов для паровая газовая турбина с водяным охлаждением.Все эти процессы получают свою эффективность (или ее отсутствие) из-за падения температуры на них.

Наименее эффективный, OTEC, использует разность температур океанской воды на поверхности и океанской воды с глубины, небольшая разница, возможно, 25 градусов Цельсия, поэтому эффективность должна быть низкой.

Наиболее эффективная газовая турбина с комбинированным циклом сжигает природный газ для нагревания воздуха почти до 1530 градусов Цельсия, большая разница температур составляет 1500 градусов Цельсия, поэтому эффективность может быть очень большой при добавлении цикла охлаждения паром. [1]

Люди в основном используют тепловые двигатели, где тепло исходит от огня, который расширяет рабочую жидкость (обычно это вода или воздух), а радиатор — это либо масса воды, либо атмосфера, как в градирне.

Известные, которые используют расширение нагретых газов, включают: паровой двигатель, дизельный двигатель и бензиновый (бензиновый) двигатель в автомобиле.

Двигатель Стирлинга встречается гораздо реже, но его можно встретить в небольших моделях, которые могут нагреваться от тепла руки.

Один из видов игрушечных тепловых двигателей — это пьющая птица.

Биметаллическая полоса — это устройство, которое преобразует температуру в механическое движение и используется в термостатах для контроля температуры. Это тепловой двигатель, который не использует жидкость или газ.

  • Кроймер, Герберт; Киттель, Чарльз (1980). Теплофизика (2-е изд.). W.H. Фримен Компания. ISBN 0-7167-1088-9 .
  • Каллен, Герберт Б. (1985). Термодинамика и введение в термостатистику (2-е изд.). John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-86256-8 .
,

Тепловые двигатели

Тепловые двигатели

Физика профессора Джорджа Смута 10 Класс


Большинство двигателей, используемых в современном обществе, являются тепловыми двигателями. Это включает в себя паровые генераторы электроэнергии, автомобили, грузовики, много локомотивов, рефрижераторы, кондиционеры, тепловые насосы.

Первый зарегистрированный тепловой двигатель был сделан героем Александра в 50 году нашей эры.

Первым важным шагом к механизации общества было изобретение парового двигателя Джеймсом Уаттом в 1765/1769 годах.За прошедшие годы в паровой двигатель были внесены улучшения и модификации, и он стал главной силой в промышленной революции. По мере того, как паровой двигатель развивался, он становился все более надежным, и сильный интерес обращался к его повышению эффективности. Основным фактором стоимости является эффективность использования топлива, и она заняла значительное количество усилий инженеров.

КПД теплового двигателя определяется как выработка, деленная на энергию в.
КПД = (разработка) / (энергия в) = (разработка) / (тепло в)
путем сохранения энергии это также
КПД = (Обогрев — Обогрев) / (Обогрев) = 1 — (Обогрев) / (Обогрев)

В 1824 году французский инженер Сади Карно (1796-1832) написал и опубликовал монографию под названием « Reflexions sur la Puissance motrice du Feu» (Размышления о движущей силе огня).В своем трактате Карно блестяще обосновал общие принципы эффективности тепловых двигателей. В лучших традициях французской картезианской школы (последователи / поклонники Рене Декарта) Карно начал с простого предположения и получил выводы, применимые практически ко всем двигателям.

Предположение Карно: Тепло не может быть поглощено при определенной температуре и преобразовано в работу без каких-либо других изменений в системе окружающей среды.
(Это эквивалентно другим формулировкам второго закона термодинамики, перечисленным ранее.)

Определение двигателя: двигатель работает в замкнутом цикле, периодически возвращаясь в исходное состояние в конце каждого цикла. Это трансформатор энергии, действующий в качестве катализатора. В химической реакции катализатор работает путем объединения с одним из исходных составляющих атомов или молекул и проведения ряда реакций до тех пор, пока не образуется желаемое соединение, и катализатор не высвобождается в своей первоначальной форме, чтобы начать свои действия заново.пыль.

Принципиальная схема стандартного теплового двигателя.

Карно думал о том, какой будет абсолютный максимальный КПД для теплового двигателя. Нужно рассмотреть идеализированный тепловой двигатель. Нам нужно сделать то, что сделал Галилей, когда он думал о движении без трения, начиная понимание движения. Идеализированный тепловой двигатель — это тот, который работает обратимо и не имеет внутреннего трения и неэффективности, но имеет фундаментальное значение. Под обратимым мы подразумеваем, что в системе нет никаких изменений (включая двигатель, две тепловые ванны и рабочую энергию), которые не могут быть отменены только с бесконечно малым изменением.При движении без трения тело с очень слабым движением в одном направлении может изменить свое направление путем приложения очень маленького импульса. У идеального реверсивного теплового двигателя направление его работы может быть изменено только с очень незначительными изменениями.

Принципиальная схема реверсивного теплового двигателя, работающего в прямом и обратном рефрижераторном режимах. По сути, так работает домашний тепловой насос.

Реверсивные тепловые двигатели

A имеют максимальную эффективность

Это доказывается, если предположить, что существует сверхтепловой двигатель с большей эффективностью, и показать, что это противоречит предположению Карно.Рассмотрим случай, когда и реверсивный тепловой двигатель, и супер-тепловой двигатель отводят одинаковое количество тепловой энергии из горячего резервуара. Если реверсивный тепловой двигатель вырабатывает W и отводит тепло Qc = Q — W в более холодном резервуаре, то сверхтепловой двигатель выдает работу Ws = W + DW — дополнительную работу для того же подвода тепла, потому что он более эффективен — и тепла Q = Q — W — DW до холодного резервуара. Обратите внимание, что сверхтепловой двигатель выделяет меньше тепла в холодный резервуар, потому что его большая эффективность превращает большую часть исходного тепла в его дополнительную работу.Теперь, если мы используем реверсивный тепловой двигатель в обратном порядке, отбирая W работы W + DW из супер-теплового двигателя, чтобы работать, отбирая Qc из холодного резервуара и помещая Q в горячий. Совместная работа двух двигателей не приводит к изменению в горячем резервуаре, так как один вытягивает Q, а другой возвращает обратно Q. Тепловая энергия отбирается из холодного резервуара, поскольку реверсивный тепловой двигатель отнимает немного больше, чем сверхтепловой двигатель вставляет, и это проявляется как дополнительная работа. Это забирает тепло из одного резервуара и превращает его в работу без каких-либо других изменений, что противоречит предположению Карно.Таким образом, чтобы оставаться неизменным:
Ни один тепловой двигатель не может иметь КПД выше, чем реверсивный тепловой двигатель.

Все реверсивные тепловые двигатели имеют одинаковую эффективность при работе между одинаковыми двумя температурными резервуарами.

Это доказывается, показывая, что есть противоречие, если они этого не делают. Мы устанавливаем сравниваемые два тепловых двигателя, работающие между одинаковыми двумя тепловыми резервуарами. Предположим, что один более эффективен, чем другой. Запустите менее эффективный задний ход (как холодильник), используя часть работы от более эффективного двигателя, который менее эффективный двигатель будет производить при движении вперед.В этот момент нет чистого теплового потока из горячего резервуара, и разница в работе между двумя двигателями исходит из чистого тепла, извлеченного из холодного теплового резервуара. Это противоречит предположению Карно. Таким образом, чтобы оставаться неизменным:
Каждый реверсивный тепловой двигатель, работающий между двумя одинаковыми температурными резервуарами, имеет одинаковую эффективность. Это означает, что независимо от того, как построен реверсивный тепловой двигатель или какова рабочая жидкость, его эффективность будет такой же, как и у всех других тепловых двигателей, работающих с теми же двумя температурами.

КПД реверсивного теплового двигателя и термодинамическая температурная шкала

Теперь мы можем пройти через набор аргументов, которые показывают, что можно вывести соотношение между эффективностью реверсивных тепловых двигателей, работающих между тремя различными резервуарами температуры. Рассмотрим случай, когда мы подключаем три тепловых двигателя так, чтобы один из них шел непосредственно от резервуара с самой высокой температурой T1 к резервуару с самой холодной температурой T3. Второй тепловой двигатель соединен между самым горячим (T1) и средним (T2) тепловым резервуаром.Третий тепловой двигатель подключен между резервуаром средней (T2) температуры и резервуаром с самой низкой температурой (T3). КПД двух работающих в тандеме должен быть равен КПД первого двигателя. В противном случае можно расположить вещи так, чтобы какая-либо из цепей имела наивысшую эффективность (большая часть работы для заданного тепла из резервуара с самой горячей (T1) температурой направляется вперед для выполнения работы, а часть этой работы используется для запуска другой в обратном направлении, чтобы поставить тепло в самый горячий резервуар.

Принципиальная схема реверсивных тепловых двигателей, работающих между тремя разными температурными резервуарами.

Таким образом, реверсивная система с двумя тепловыми двигателями, работающая между тремя резервуарами, будет иметь такую ​​же эффективность, как и одна обратимая тепловая машина, работающая между самым горячим и самым холодным резервуарами. Если первый и второй двигатель отводят одинаковое тепло Q1 от самого горячего резервуара, то реверсивная система с двумя тепловыми двигателями преобразует одинаковую долю тепла в работу W13 = W12 + W23 и отводит одинаковое тепло Q3 до самой низкой температуры ( Т1) тепловой резервуар.

Теперь мы можем использовать это и сохранение энергии, чтобы определить, сколько тепла отводится и удаляется из среднетемпературного теплового резервуара. Тогда мы сможем получить соотношение между эффективностью тепловых двигателей, работающих между различными температурами.

Подумайте, что происходит, когда мы запускаем третью из реверсивных тепловых двигателей в обратном направлении. Первый реверсивный тепловой двигатель, работающий вперед, плюс третий реверсивный тепловой двигатель, работающий назад, должен быть эквивалентен второму, работающему вперед.Работа W13 от первого теплового двигателя минус работа, необходимая для запуска третьего теплового двигателя назад, должна равняться работе второго теплового двигателя. Сочетание этого с сохранением энергии:
W13 — W32 = (Q1 — Q3) — (Q2 — Q3) = Q1 — Q2 = W12

Теперь у нас есть отношение, чтобы связать тепло, поглощаемое в Т1, с теплом, доставленным в Т2, путем нахождения тепла, доставляемого до третьей температуры Т3. В только что рассмотренном примере: если один обратимый тепловой двигатель поглощает тепло Q1 при температуре T1 и поставляет тепло Q3 при температуре T3, то обратимый тепловой двигатель, который поглощает тепло Q2 при температуре T2, будет передавать такое же тепло Q3 до температуры T3.Мы находим эти соотношения для полного ряда температур — тепло Qi, поглощенное при температуре Ti, будет отдавать такое же тепло Q3 при температуре T3. Нам нужно только определить одну температуру как стандартную и мы можем соотнести тепло, извлекаемое обратимым тепловым двигателем, при любой другой температуре.

Если реверсивный тепловой двигатель поглощает количество тепла Q при температуре T, то он выдает количество Qs при нашей стандартной температуре Ts. Количество, которое он поставляет, определяется его эффективностью по Карно.
КПД = 1 — (Тепловой выход) / (Тепловой вход) = 1 — Qs / Q
или
Qs = (1 — Эффективность) Q
или поскольку мы относим нашу эффективность к стандартной температуре Ts, эффективность может зависеть только от температура T. А для фиксированного ввода тепла в пласт при нашей стандартной температуре Ts тепло, которое извлекается при температуре Т, зависит только от этой температуры:
Q = Qs / (1-КПД) = Qs F (T)

Теперь у нас есть то, что необходимо для определения температурной шкалы.Если резервуар более горячий, тогда тепло, извлекаемое обратимым двигателем, будет больше для фиксированного количества тепла, доставляемого до нашей стандартной температуры. Таким образом, F (T) и эффективность увеличивают функции температуры пласта. Лорд Кельвин (Уильям Томсон, 1824-1907) предложил использовать это соотношение для определения новой температурной шкалы, основанной на этом термодинамическом определении, что F (T) = T / Ts, так что
Q = Qs T / Ts или Q / T = Qs / Ts
Деление на Ts позволяет сделать так, чтобы тепло, извлекаемое из Ts, соответствовало теплу, возвращаемому в Ts, поскольку предположение Карно состоит в том, что мы не можем взять тепло из однотемпературной ванны и получить работу без каких-либо других изменений.Мы находим, что для всех реверсивных тепловых двигателей мы имеем отношения что КПД равен единице минус отношение термодинамической температуры холодного резервуара (Тс) и термодинамической температуры горячего резервуара (Th)
КПД = 1 — Тс / тыс.
и
Q1 / T1 = Q2 / T2 = Q3 / T3 = постоянная = S.
Q = S T
Этой константе S дано название энтропия. Энтропия постоянна для обратимого процесса, но не для того, который не является таковым. Энтропия имеет тенденцию к увеличению в необратимых процессах.

Примечательно, что термодинамическая шкала точно соответствует шкале температуры, установленной законом идеального газа. Можно представить себе реверсивный тепловой двигатель, рабочими элементами которого являются идеальный газ и объем поршня без трения. Цикл Карно детально проработан для идеального газа и приводит непосредственно к тем же отношениям
КПД = 1 — (Обогрев) / (Обогрев) = 1 — Tc / Th
, где температуры Tc и Th — это температуры, которые используются в законе об идеальном газе:
PV = N k T

.

Тепловой двигатель — Энергетическое образование

Тепловой двигатель — это тип двигателя (например, двигателя в автомобиле), который создает макроскопическое движение от тепла. Когда люди трутся руками, трение превращает механическую энергию (движение наших рук) в тепловую энергию (руки становятся теплее). Тепловые двигатели делают прямо противоположное; они берут энергию из тепла (по сравнению с окружающей средой) и превращают ее в движение. Часто это движение превращается в электричество с генератором.

Почти вся энергия, которая используется для транспортировки и электричества, поступает от тепловых двигателей. Горячие объекты, даже газы, обладают тепловой энергией, которую можно превратить в нечто полезное. Тепловые двигатели перемещают энергию из горячего места в холодное и переводят часть этой энергии в механическую энергию. Для работы тепловых двигателей требуется разность температур.

Изучение термодинамики первоначально было вдохновлено попытками получить как можно больше энергии от тепловых двигателей. [2] По сей день используются различные виды топлива, такие как бензин, уголь и уран. Все эти тепловые двигатели все еще работают в рамках ограничений, налагаемых вторым законом термодинамики. Это означает, что для подогрева газа используются различные виды топлива, а для избавления от ненужного тепла необходим большой холодный резервуар. Часто отработанное тепло попадает в атмосферу или большой водоем (океан, озеро или река).

В зависимости от типа двигателя используются различные процессы, такие как воспламенение топлива в результате сгорания (бензин и уголь) или использование энергии от ядерных процессов для производства тепла (уран), но конечная цель одна и та же: включить тепло в работу.Наиболее известным примером теплового двигателя является двигатель автомобиля, но большинство электростанций, таких как уголь, природный газ и атомная энергия, также являются тепловыми двигателями.

Двигатель внутреннего сгорания

полная статья

Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, так как они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так, потому что топливо зажигается, чтобы сделать работу в двигателе. Затем та же смесь топлива и воздуха выбрасывается в качестве выхлопных газов.Хотя это чаще всего делается с помощью поршня, это также можно сделать с помощью турбины.

На рисунке 1 приведен пример двигателя внутреннего сгорания. Этот конкретный тип называют четырехтактным двигателем, который довольно распространен в автомобилях.

Внешний тепловой двигатель

полная статья

Внешние тепловые двигатели, как правило, являются паровыми двигателями, и они отличаются от внутренних тем, что источник тепла отделен от газа, который работает. Эти тепловые двигатели обычно называют двигателями внешнего сгорания, потому что сгорание происходит вне двигателя.Например, внешнее сгорание будет использовать пламя для нагрева воды в пар, а затем использовать пар для вращения турбины. Это отличается от внутреннего сгорания, как в автомобильном двигателе, где бензин воспламеняется внутри поршня, работает, а затем выбрасывается.

Ядерные реакторы не имеют сгорания, поэтому используется более широкий термин «внешний тепловой двигатель». Реактор с кипящей водой на рисунке 2, как и другие атомные электростанции, является внешним тепловым двигателем.

Примеры тепловых двигателей

Внутреннее сгорание

Внешнее сгорание

Эффективность

основная статья

КПД двигателя — это процент энергии, который двигатель может преобразовать в полезную работу.Уравнение для этого составляет η = рабочая мощность / энергозатраты. Наиболее эффективные поршневые двигатели работают с КПД около 50%, а средняя угольная электростанция работает с КПД около 33%. Более недавно построенные электростанции получают КПД более 40%.

Меньшие тепловые двигатели, как в автомобилях, имеют механическую мощность, измеряемую в лошадиных силах. Большие тепловые двигатели, такие как электростанции, измеряют мощность в МВт. Конечно, мощность может быть измерена в любых единицах мощности, например, в ваттах.

Мощность теплового двигателя также является мощностью, часто измеряемой в МВт. У силовой установки также есть электрическая выходная мощность. Чтобы различать эти две мощности, тепловая мощность (входная мощность) измеряется в мегаваттах тепловой (МВт), в то время как для производства электроэнергии выходная мощность измеряется в мегаваттах электрической (МВт). Для тепловых двигателей, которые обеспечивают движение вместо электричества, выходная мощность будет механической мощностью.

Когенерация

основная статья

У теплового двигателя есть два побочных продукта: работа и тепло.Цель большинства двигателей — производить работу, а тепло рассматривается просто как отходы. Когенерация использует отработанное тепло для полезных вещей. Обогреватель в автомобиле работает с использованием когенерации — отвод тепла от двигателя для нагрева воздуха, который нагревает кабину. Вот почему использование автомобильного обогревателя в зимнее время мало влияет на пробег газа, а летнее кондиционирование может стоить примерно 10-20% от расхода топлива в автомобиле.

для дальнейшего чтения

Рекомендации

,

Тепловая эффективность — Energy Education

Рисунок 1: Объем работы, выполняемый для данного количества тепла, дает системе ее тепловой КПД. [1]

Тепловые двигатели превращают тепло в работу. Тепловая эффективность выражает долю тепла, которая становится полезной работой. Тепловая эффективность представлена ​​символом [math] \ eta [/ math] и может быть рассчитана с использованием уравнения:

[Математика] \ ETA = \ гидроразрыв {W} {Q_H} [/ математика]

Где:

[математика] W [/ математика] является полезной работой и

[math] Q_H [/ math] — суммарная тепловая энергия, поступающая от горячего источника. [2]

Тепловые двигатели часто работают с КПД от 30% до 50% из-за практических ограничений. Для тепловых двигателей невозможно достичь 100% теплового КПД ([математика] \ eta = 1 [/ математика]) в соответствии со Вторым законом термодинамики. Это невозможно, потому что некоторое количество отработанного тепла всегда производится тепловым двигателем, как показано на рисунке 1 термином [math] Q_L [/ math]. Хотя полная эффективность в тепловом двигателе невозможна, существует много способов повысить общую эффективность системы.

Пример

Если на вход подается 200 джоулей тепловой энергии в виде тепла ([математика] Q_H [/ математика]), а двигатель выполняет 80 Дж ([математика] Вт [/ математика]), то КПД составляет 80 Дж / 200 Дж, что на 40% эффективнее.

Этот же результат можно получить, измеряя тепловую энергию двигателя. Например, если в двигатель залить 200 Дж и наблюдать 120 Дж отработанного тепла, то должно быть выполнено 80 Дж, что дает эффективность 40%.

Carnot Efficiency

основная статья

Существует максимальный достижимый КПД теплового двигателя, который был получен физиком Сади Карно.Следуя законам термодинамики, уравнение для этого оказывается

[математика] \ eta_ {max} = 1 — \ frac {T_L} {T_H} [/ математика]

Где

[математика] T_L [/ математика] — температура холодной «раковины» и

[математика] T_H [/ математика] — температура теплового резервуара.

Это описывает эффективность идеализированного двигателя, которого в действительности невозможно достичь. [3] Из этого уравнения: чем ниже температура приемника [math] T_L [/ math] или чем выше температура источника [math] T_H [/ math], тем больше работы доступно от теплового двигателя.Энергия для работы исходит из уменьшения общей энергии жидкости, используемой в системе. Следовательно, чем больше изменение температуры, тем больше это уменьшение в жидкости и, следовательно, больше энергии, доступной для выполнения работы. [4]

для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Рекомендации

  1. ↑ Эта фотография была сделана командой энергетического образования.
  2. ↑ TPUB Механика двигателя.(4 апреля 2015 г.) Тепловая эффективность [Online]. Доступно: http://enginemechanics.tpub.com/14075/css/14075_141.htm
  3. ↑ Hyperphysics, Carnot Cycle [Online], доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/carnot.html
  4. ↑ Р. А. Хинрикс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 4-е изд. Торонто, Онтарио Канада: Томсон Брукс / Коул, 2006, ч.4, с.Е., с.115
,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о