เทอร์โมไดนามิกส์

Thermodynamic II

เครื่องยนต์ (Engines)
                ความหมายของเครื่องยนต์ “คือเครื่องจักรกลที่เปลี่ยนจากพลังงานความร้อนหรือกำลังงาน ผลที่ได้ก็คือแรงและการเคลื่อนที่”
                                  

รูปเครื่องยนต์นี้เป็นชนิดหนึ่งของเครื่องยนต์ที่มีอยู่หลายชนิด เครื่องยนต์เผาไหม้

                ระบบไครโอเจนิกส์ในเส้นทางภายนอกใช้เครื่องยนต์ในทางความแตกต่างเล็กน้อยต่างกัน ความเย็น และจากก๊าซกลายเป็นฮีเลียมเหลว

                จอร์จ คลูด (Georges Claude) วิศวกรชาวฝรั่งเศสเป็นผู้เริ่มนำเครื่องทำความเย็นที่ใช้การแทนที่เป็นการขยาย ในปี 1902 ในหลักการมันเป็นการแทนที่ด้วยคล้ายกับลูกสูบ และกระบอกสูบเครื่องยนต์เครื่องยนต์ไอน้ำที่ใช้ข้ามศตวรรษ

                พลังงาน ความร้อนที่ได้จากการไหลของฮีเลียมความดันสูง มาจากการสร้างแรง และการเคลื่อนที่โดยการขยายของก๊าซซึ่งก๊าซที่เป็นลำดับการผลักดันล้อช่วย แรง และมอเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งแตกต่างจากเครื่องยนต์เผาไหม้ ปรารถนาเป็นผลเป็นไม่สร้างการเคลื่อนที่ แต่มองข้ามอุณหภูมิเพราะโดยการใช้พลังงานจากของความร้อนสัมผัส มองอย่างไรเหตุการณ์เหล่านี้ พิจารณาปล่อยผ่านวัฏจักรการขยายตัวไคโอเจนิกส์
  
               

วัฏจักรเครื่องยนต์ขยายตัว

 
A วาล์วทางเข้าเปิดรับฮีเลียมความดันสูง (250 ถึง 300 psig) ที่เข้าไปในระสูบผลในการขับกระบอกสูบการเคลื่อนที่ขึ้นไป
B วาล์วทางเข้าปิด ขณะที่ลูกสูบกำลังเคลื่อนที่ขึ้นก๊าซจะขยายตัว และมีความเย็น
C เป็นวัฏจักรการขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ก๊าซขยายตัว และความเย็น
D ขณะที่ลูกสูบขึ้นสู่จุดศูนย์ตายบน (Top Dead Center)
E เมื่อ ลูกสูบเคลื่อนที่ผ่านจุดศูนย์ตายบนไปแล้ว วาล์วไอเสียก็เริ่มเปิด ในการหมุนนี้จะมีล้อช่วยแรงทำหน้าที่สะสมพลังงานเพื่อที่จะให้มีแรงทำไปตาม วัฏจักรเพื่อความต่อเนื่อง
F ลูกสูบเคลื่อนที่ลงอย่างต่อเนื่อง โดยถูกขับด้วยแรงจากสูบอื่น และล้อช่วยแรง
G ลูกสูบเคลื่อนที่เข้าใกล้จุดศูนย์ตายล่าง (Bottom Dead Center: BDC) ขณะที่วาล์วไอเสียปิด
H วาล์ว ไอเสียปิด และเป็นเวลาที่สั้นที่วาล์วทั้งสองเปิด-ปิด เหลื่อมกัน ซึ่งลูกสูบเคลื่อนที่ลงอย่างต่อเนื่อง ก๊าซในกระบอกสูบถูกอัดตัว นี้เรียกว่า “อัดซ้ำ”
I จุดศูนย์ตายล่าง และพร้อมอัดซ้ำอีกเป็นวัฏจักร

กราฟการทำงานเครื่องยนต์
1.วาล์วไอดีเปิด และเริ่มก่อตัวของความดัน
2.วาล์วไอดีปิด และความดันคงที่ชั่วขณะ ที่จุด 2 3 เป็นวัฏจักรขยาย
3.วาล์วไอเสียเปิด และความดันตกอย่างทันที
4.วาล์วไอเสียปิด เหตุมาจากการอัดของก๊าซอีกครั้งหนึ่ง

    นี่เป็นภาพการพล๊อตกราฟระหว่าง ความดันและเวลาองศาที่เห็นเป็นตำแหน่งการเคลื่อนที่ของลูกสูบ

แผนผังแสดงประสิทธิผลภาพของเครื่องยนต์ (Engine Efficiency Plot)

                จากภาพแสดงให้เห็น ถึงการพล๊อตกราฟแสดงประสิทธิภาพ เป็นอัตราส่วนระหว่างความดันเข้า กับความดันออก ประสิทธิภาพการขยายตัวของเครื่องยนต์ ทั่วไปแล้วอยู่ระหว่างการเหลื่อมล้ำ (Overlab)ของวาล์ว เพราะว่ามีระยะช่องว่างต่อช่วงยกตัวไม่ดี หรือวาล์วเสียหายเพราะวาล์วสกปรก