تبیان، دستیار زندگی
گرما در صنعت نقش مهمی ایفا می کند. در صنعت از گرما برای به حرکت درآوردن ماشین ها استفاده می-شود. انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود و تولید حرکت می کند. در این بخش ماشین های گرمایی را توضیح می دهیم. ...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

ماشین‌های گرمایی

گرما در صنعت نقش مهمی ایفا می‌کند. در صنعت از گرما برای به حرکت در آوردن ماشین‌ها استفاده می‌شود. انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و تولید حرکت می‌کند. در این بخش ماشین‌ های گرمایی را توضیح می‌ دهیم.

در ترمودینامیک ‎موتور گرمایی یا ماشین گرمایی به ماشینی گفته می‌شود که انرژی گرمایی را با استفاده از اختلاف دمای بین یک ‎منبع‎ گرما و منبع با ‎ دمای پایین‌تر به کار مکانیکی تبدیل می‌نماید.

گرما از مسیر موتور گرمایی از منبع گرم به منبع سرد منتقل می‌شود و در حین این انتقال مقداری از انرژی گرمایی به کار تبدیل می‌گردد. اصول کلی کار این ماشین‌ها بر پایه‌ ی‌ تشدید حرکت مولکول‌ها در پی گرمایش است.

بسیاری از موتورهای گرمایی بر مبنای چرخه‌های رفت و برگشتی کار می‌کنند که در آن ‌ها یک قطعه متحرک پیستون در محفظه بسته سیلندر حرکت رفت و برگشتی دارد. عامل این حرکت گاز است که یا در داخل خود سیلندر گرم می‌شود و یا خارج از محفظه سیلندر گرم شده و پس از گرم شدن به داخل سیلندر فرستاده می‌گردد. انبساط این گاز داغ موجب حرکت پیستون می‌شود. انرژی این حرکت به وسیله مولکول‌های پرانرژی گاز داغ تأمین می ‌گردد.

پس از انبساط گاز که فشار آن پایین آمده گاز دوباره خنک کاری می‌شود. پس از آن فشار سیل عامل افزایش یافت و از منبع گرما می‌گیرد و به چرخه ادامه می‌دهد. حرکات رفت و برگشتی در بسیاری از کاربردها توسط میل لنگ به حرکات چرخشی تبدیل می‌گردد. لازم به ذکر است برخی از موتورهای گرمایی مانند توربین گاز و بخار بر مبنای سیکل رفت و برگشتی کار نمی‌کنند و تبادل گرما و کار به در داخل توربین انجام می‌شود. همه‌ ی‌ گرما در این دستگاه‌ ها نمی‌تواند تبدیل به کار شود و بنابراین بازده انرژی در آن‌ها همیشه کم‌تر از 100ظھ است.

موتور اتومبیل

موتور اتومبیل یک موتور گرمایی است که بر اساس منبع گرم و سرد به صورت زیر کار می‌کند.

مهم‌ترین بخش اتومبیل، موتور آن است. نیــــروی لازم جهت حرکت اتومبیل با احتراق سوخت (بنزین- گازوئیل- گاز) در داخل موتور و تبدیل آن به نیروی مکانیکی تأمین می‌شود. موتورها تعدادی سیلندر (معمولاً 4 سیلندر) دارند که احتراق سوخت، آنجا صورت می‌گیرد. همان طوری که در تصویر مشاهده می‌کنید، داخل هر سیلندر پیستون متحركی وجود دارد كه توسط شاتون به میل لنگ متصل است.

در بالای سیلندر هم دو سوپاپ یکی برای باز و بسته كردن دریچه ورود سوخت و دیگری برای باز و بسته كردن دریچه خروج دود همراه یک شمع جهت ایجاد جرقه تعبیه شده است. این سوپاپ‌ها با چرخش میل بادامك به نوبت و در لحظه معین باز و بسته می‌گردند.

مرحله مكش سوخت (تنفس)

در این مرحله با حرکت پیستون به سمت پایین، سوپاپ ورود سوخت باز می‌شود و سوخت (مخلوط بنزین و هوا) به داخل سیلندر مكیده می‌شود.

مرحله‌ی تراکم

در این مرحله با حرکت پیستون به سمت بالا و بسته شدن هر دو سوپاپ، سوخت متراکم و گرم می‌شود.

مرحله انفجار (قدرت)

در این مرحله كه باز هر دو سوپاپ بسته هستند، شمع جرقه زده و سوخت داخل سیلندر منفجر می‌شود. فشار حاصل از انفجار، پیستون را به سمت پایین هل می‌دهد. نیروی حاصل از حركت پیستون به پایین هم باعث چرخش میل لنگ به دور محور خود می‌گردد.

مرحله تخلیه دود

در این مرحله پیستون به بالا حرکت می‌کند و با باز شدن سوپاپ خروج گاز، دود حاصل از احتراق سوخت به طرف اگزوز هدایت می‌شود.


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا