كتب steam engine efficiency
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
كفاءة المحرك البخاري (معلومة)
يضع القانون الثاني للحرارة حدا أقصى لكفاءة الآلة الحرارية. وحتي لو فرض أن الآلة مثالية ولا تفقد حرارة بالاحتكاك فهي لا تستطيع تحويل كمية الحرارة المعطاة لها إلى شغل (حركة). والحدود المتحكمة في ذلك هي درجة الحرارة الداخلة في الآلة (أو المتولدة فيها) T1، درجة حرارة الوسط المحيط بها والذي تخرج فيه الغاز العادم T2، ونعني هنا درجات الحرارة المطلقة كلفن. وتعطينا معادلة كارنو الكفاءة النظرية لآلة تعمل بين تلك الدرجتين كالآتي:
وهذا الحد يسمى كفاءة دورة كارنو وهي تعطي كفاءة آلة مثالية لا يحدث فيها أي فقد للحرارة أو احتكاك؛ الفرق بين درجتي الحرارة هو جزء الطاقة الحرارية الذي تحول إلى طاقة حركية. ولا يمكن لأي آلة عملية تعدي ذلك الحد مهما كانت تركيبتها.
وبالنسبة للآلة البخارية التي تعمل ببخار ساخن، ولنأخذ مثلا مثال محطة توليد الكهرباء والتي تعمل ببخار درجة حرارتهT1= 840 كلفن يدخل توربينا لتوليد الطاقة الكهربائية، ويطرد البخار العادم عند درجة حرارته T2= 300 كلفن. تعطينا المعادلة السابقة كفاءة 60%؛ ولكن هذه هي الكفاءة للآلة المثالية. وفي الواقع نجد أن الكفاءة الحقيقية للمحطة تبلغ 36% فقط، ذلك بسبب الاحتكاك الذي يضيع جزءا من الكفاءة. وبالنسبة إلى محطة كهربائية تعمل بالطاقة النووية لتوليد الكهرباء، مثل مفاعل كاندو بكندا، نجد أنه يحول الطاقة النووية إلى طاقة حرارية تنتج البخار. ويوجه البخار إلى توربين يدير بدوره مولد كهربائي لإنتاج التيار الكهربائي. تصل درجة حرارة البخار في مفاعل كاندو نحو 575 كلفن، ويُطرد البخار المستهلك عند درجة حرارة 300 كلفن (تعادل 25 درجة مئوية) ويسربها إلى النهر القريب. وبحساب الكفاءة النظرية للمفاعل نحصل على كفاءة 50%، ولكن بسبب الاحتكاك نجد أن الكفاءة الفعلية للمفاعل لا تتعدي 32%.
