একটি তাপ ইঞ্জিনের তাত্ত্বিক মডেলে, তিনটি সংস্থা বিবেচনা করা হয়: হিটার, কাজের তরলএবং ফ্রিজ.

হিটার - একটি তাপীয় জলাধার (বড় বডি), যার তাপমাত্রা স্থির থাকে।

ইঞ্জিন অপারেশনের প্রতিটি চক্রে, কার্যকারী তরল হিটার থেকে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ গ্রহণ করে, প্রসারিত করে এবং যান্ত্রিক কাজ সম্পাদন করে। হিটার থেকে প্রাপ্ত শক্তির কিছু অংশ রেফ্রিজারেটরে স্থানান্তর করা প্রয়োজনীয় তরলটিকে তার আসল অবস্থায় ফিরিয়ে আনার জন্য।

যেহেতু মডেলটি অনুমান করে যে হিটার এবং রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা তাপ ইঞ্জিনের অপারেশন চলাকালীন পরিবর্তিত হয় না, তারপরে চক্রের সমাপ্তিতে: কাজের তরলের গরম-সম্প্রসারণ-কুলিং-কম্প্রেশন, এটি বিবেচনা করা হয় যে মেশিনটি ফিরে আসে। তার আসল অবস্থায়।

প্রতিটি চক্রের জন্য, তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের উপর ভিত্তি করে, আমরা তাপের পরিমাণ লিখতে পারি প্রহিটার থেকে প্রাপ্ত তাপ, তাপের পরিমাণ | প্রঠান্ডা| কসম্পর্কের দ্বারা একে অপরের সাথে সম্পর্কিত:

ক = প্রতাপ – | প্রঠান্ডা |

প্রকৃত প্রযুক্তিগত ডিভাইসগুলিতে, যাকে তাপ ইঞ্জিন বলা হয়, কাজ তরল জ্বালানীর জ্বলনের সময় নির্গত তাপ দ্বারা উত্তপ্ত হয়। সুতরাং, একটি বিদ্যুৎ কেন্দ্রের একটি বাষ্প টারবাইনে, হিটারটি গরম কয়লা সহ একটি চুল্লি। একটি অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনে (আইসিই), দহন পণ্যগুলিকে হিটার হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে এবং অতিরিক্ত বায়ু একটি কার্যকরী তরল হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। তারা রেফ্রিজারেটর হিসাবে বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু বা প্রাকৃতিক উত্স থেকে জল ব্যবহার করে।

একটি তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা (মেশিন)

তাপ ইঞ্জিন দক্ষতা (দক্ষতা)হিটার থেকে প্রাপ্ত তাপের পরিমাণের সাথে ইঞ্জিন দ্বারা সম্পন্ন কাজের অনুপাত:

যে কোনো তাপ ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতা একতার চেয়ে কম এবং শতাংশ হিসেবে প্রকাশ করা হয়। হিটার থেকে প্রাপ্ত তাপের পুরো পরিমাণকে যান্ত্রিক কাজে রূপান্তর করার অসম্ভবতা হল একটি চক্রীয় প্রক্রিয়া সংগঠিত করার প্রয়োজনের জন্য মূল্য পরিশোধ করা এবং তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় আইন থেকে অনুসরণ করা।

বাস্তব তাপ ইঞ্জিনে, দক্ষতা পরীক্ষামূলক যান্ত্রিক শক্তি দ্বারা নির্ধারিত হয় এনইঞ্জিন এবং প্রতি ইউনিট সময় পোড়া জ্বালানীর পরিমাণ। তাই, যদি সময় হয় tজ্বালানী ভর পুড়িয়ে ফেলা মিএবং দহনের নির্দিষ্ট তাপ q, যে

যানবাহনের জন্য, রেফারেন্স বৈশিষ্ট্য প্রায়ই ভলিউম হয় ভিপথে জ্বালানি পোড়া sযান্ত্রিক ইঞ্জিন শক্তিতে এনএবং গতিতে। এই ক্ষেত্রে, জ্বালানীর ঘনত্ব r বিবেচনা করে, আমরা দক্ষতা গণনা করার জন্য সূত্রটি লিখতে পারি:

তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র

বেশ কিছু ফর্মুলেশন আছে তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র. তাদের মধ্যে একজন বলেছেন যে একটি তাপ ইঞ্জিন থাকা অসম্ভব যা শুধুমাত্র তাপের উত্সের কারণে কাজ করবে, যেমন রেফ্রিজারেটর নেই। বিশ্বের মহাসাগরগুলি তার জন্য অভ্যন্তরীণ শক্তির কার্যত অক্ষয় উত্স হিসাবে পরিবেশন করতে পারে (উইলহেম ফ্রেডরিখ অস্টওয়াল্ড, 1901)।

তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের অন্যান্য সূত্রগুলি এর সমতুল্য।

ক্লসিয়াস সূত্র(1850): একটি প্রক্রিয়া যেখানে তাপ স্বতঃস্ফূর্তভাবে কম উত্তপ্ত দেহ থেকে আরও উত্তপ্ত দেহে স্থানান্তরিত হবে তা অসম্ভব।

থমসনের সূত্র(1851): একটি বৃত্তাকার প্রক্রিয়া অসম্ভব, যার একমাত্র ফলাফল তাপীয় জলাধারের অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস করে কাজের উত্পাদন হবে।

ক্লসিয়াস সূত্র(1865): একটি বন্ধ অ-ভারসাম্য ব্যবস্থার সমস্ত স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়া এমন একটি দিকে ঘটে যেখানে সিস্টেমের এনট্রপি বৃদ্ধি পায়; তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থায় এটি সর্বোচ্চ এবং ধ্রুবক।

বোল্টজম্যান সূত্র(1877): অনেক কণার একটি বদ্ধ সিস্টেম স্বতঃস্ফূর্তভাবে একটি অধিক ক্রমানুসারী অবস্থা থেকে একটি কম আদেশকৃত অবস্থায় চলে যায়। সিস্টেম স্বতঃস্ফূর্তভাবে তার ভারসাম্য অবস্থান ছেড়ে যেতে পারে না. বোল্টজম্যান অনেকগুলি সংস্থার সমন্বয়ে একটি সিস্টেমে ব্যাধির একটি পরিমাণগত পরিমাপ প্রবর্তন করেছিলেন - এনট্রপি.

একটি কার্যকরী তরল হিসাবে একটি আদর্শ গ্যাস সহ একটি তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা

যদি তাপ ইঞ্জিনে কার্যকরী তরলের একটি মডেল দেওয়া হয় (উদাহরণস্বরূপ, একটি আদর্শ গ্যাস), তবে প্রসারণ এবং সংকোচনের সময় কার্যকারী তরলের তাপগতিগত পরামিতিগুলির পরিবর্তন গণনা করা সম্ভব। এটি তাপগতিবিদ্যার আইনের উপর ভিত্তি করে একটি তাপ ইঞ্জিনের কার্যকারিতা গণনা করার অনুমতি দেয়।

চিত্রটি চক্রগুলি দেখায় যার জন্য কার্যকারিতা গণনা করা যেতে পারে যদি কার্যকারী তরল একটি আদর্শ গ্যাস হয় এবং পরামিতিগুলি একটি থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়ার অন্যটিতে স্থানান্তর বিন্দুতে নির্দিষ্ট করা হয়।

	আইসোবারিক-আইসোকোরিক
	আইসোকোরিক-এডিয়াব্যাটিক
	আইসোবারিক-এডিয়াব্যাটিক
	আইসোবারিক-আইসোকোরিক-আইসোথার্মাল
	আইসোবারিক-আইসোকোরিক-লিনিয়ার

কার্নোট চক্র। একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা

প্রদত্ত হিটার তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ দক্ষতা টিহিটার এবং রেফ্রিজারেটর টিহল একটি তাপ ইঞ্জিন আছে, যেখানে কাজ তরল প্রসারিত এবং অনুযায়ী সংকোচন কার্নোট চক্র(চিত্র 2), যার গ্রাফটিতে দুটি আইসোথার্ম (2-3 এবং 4-1) এবং দুটি অ্যাডিয়াব্যাট (3–4 এবং 1–2) রয়েছে।

কার্নোটের উপপাদ্যপ্রমাণ করে যে এই জাতীয় ইঞ্জিনের কার্যকারিতা ব্যবহৃত কার্যকরী তরলের উপর নির্ভর করে না, তাই এটি একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য থার্মোডাইনামিক সম্পর্ক ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:

তাপ ইঞ্জিনের পরিবেশগত পরিণতি

পরিবহন এবং শক্তিতে তাপ ইঞ্জিনের নিবিড় ব্যবহার (তাপ ও ​​পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র) পৃথিবীর জীবজগৎকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। যদিও পৃথিবীর জলবায়ুতে মানুষের ক্রিয়াকলাপের প্রভাবের প্রক্রিয়া সম্পর্কে বৈজ্ঞানিক বিতর্ক রয়েছে, অনেক বিজ্ঞানী সেই কারণগুলি নোট করেছেন যার কারণে এই জাতীয় প্রভাব ঘটতে পারে:

1. গ্রিনহাউস প্রভাব হল বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব (তাপ ইঞ্জিনের হিটারে জ্বলনের একটি পণ্য) বৃদ্ধি। কার্বন ডাই অক্সাইড সূর্য থেকে দৃশ্যমান এবং অতিবেগুনী বিকিরণকে অতিক্রম করতে দেয়, কিন্তু পৃথিবী থেকে মহাকাশে ইনফ্রারেড বিকিরণ শোষণ করে। এটি বায়ুমণ্ডলের নিম্ন স্তরের তাপমাত্রা বৃদ্ধি, হারিকেন বায়ু বৃদ্ধি এবং বিশ্বব্যাপী বরফ গলে যাওয়ার দিকে পরিচালিত করে।
2. বন্যপ্রাণীর উপর বিষাক্ত নিষ্কাশন গ্যাসের সরাসরি প্রভাব (কার্সিনোজেন, ধোঁয়াশা, দহন উপজাত থেকে অ্যাসিড বৃষ্টি)।
3. বিমানের ফ্লাইট এবং রকেট উৎক্ষেপণের সময় ওজোন স্তরের ধ্বংস। উপরের বায়ুমণ্ডলের ওজোন সূর্যের অতিরিক্ত অতিবেগুনী বিকিরণ থেকে পৃথিবীর সমস্ত প্রাণকে রক্ষা করে।

উদীয়মান পরিবেশগত সঙ্কট থেকে বেরিয়ে আসার উপায় তাপ ইঞ্জিনগুলির দক্ষতা বৃদ্ধির মধ্যে রয়েছে (আধুনিক তাপ ইঞ্জিনগুলির কার্যকারিতা খুব কমই 30% অতিক্রম করে); সেবাযোগ্য ইঞ্জিন এবং ক্ষতিকারক নিষ্কাশন গ্যাস নিউট্রালাইজার ব্যবহার করে; বিকল্প শক্তির উত্স (সৌর প্যানেল এবং হিটার) এবং পরিবহনের বিকল্প উপায় (সাইকেল, ইত্যাদি) ব্যবহার।

আমাদের আজকের মিটিং তাপ ইঞ্জিন নিবেদিত. তারা বেশিরভাগ ধরণের পরিবহনকে শক্তি দেয় এবং আমাদের বিদ্যুৎ উৎপন্ন করার অনুমতি দেয়, যা আমাদের উষ্ণতা, আলো এবং আরাম নিয়ে আসে। তাপ ইঞ্জিন কিভাবে নির্মিত হয় এবং তাদের অপারেটিং নীতি কি?

ধারণা এবং তাপ ইঞ্জিনের ধরন

তাপ ইঞ্জিনগুলি এমন ডিভাইস যা জ্বালানীর রাসায়নিক শক্তিকে যান্ত্রিক কাজে রূপান্তর করে।

এটি নিম্নরূপ করা হয়: সম্প্রসারণ গ্যাস হয় পিস্টনের উপর চাপ দেয়, যার ফলে এটি নড়াচড়া করে, বা টারবাইন ব্লেডের উপর, যার ফলে এটি ঘোরানো হয়।

পিস্টনের সাথে গ্যাসের (বাষ্প) মিথস্ক্রিয়া কার্বুরেটর এবং ডিজেল ইঞ্জিনে (আইসিই) হয়।

ঘূর্ণন সৃষ্টিকারী গ্যাসের ক্রিয়াকলাপের একটি উদাহরণ হল বিমানের টার্বোজেট ইঞ্জিনের অপারেশন।

একটি তাপ ইঞ্জিনের ব্লক ডায়াগ্রাম

তাদের নকশায় পার্থক্য থাকা সত্ত্বেও, সমস্ত তাপ ইঞ্জিনে একটি হিটার, একটি কার্যকারী পদার্থ (গ্যাস বা বাষ্প) এবং একটি রেফ্রিজারেটর রয়েছে।

হিটারে জ্বালানী জ্বলন ঘটে, যার ফলে তাপের পরিমাণ Q1 মুক্তি পায় এবং হিটারটি নিজেই T1 তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়। কার্যকারী পদার্থ, প্রসারিত, কাজ করে A.

কিন্তু তাপ Q1 সম্পূর্ণরূপে কাজে রূপান্তরিত করা যাবে না। এটির একটি নির্দিষ্ট অংশ Q2, উত্তপ্ত শরীর থেকে তাপ স্থানান্তরের মাধ্যমে পরিবেশে ছেড়ে দেওয়া হয়, যাকে প্রচলিতভাবে T2 তাপমাত্রার রেফ্রিজারেটর বলা হয়।

বাষ্প ইঞ্জিন সম্পর্কে

এই আবিষ্কারের কালানুক্রমটি আর্কিমিডিসের যুগের, যিনি বাষ্প ব্যবহার করে গুলি চালানো একটি কামান আবিষ্কার করেছিলেন। তারপর তাদের প্রকল্প প্রস্তাব বিখ্যাত নাম একটি সিরিজ অনুসরণ করে. ডিভাইসটির সবচেয়ে কার্যকর সংস্করণটি রাশিয়ান উদ্ভাবক ইভান পোলজুনভের অন্তর্গত। তার পূর্বসূরীদের থেকে ভিন্ন, তিনি প্রস্তাব করেছিলেন 2 সিলিন্ডারের বিকল্প অপারেশন ব্যবহারের কারণে ওয়ার্কিং শ্যাফ্টের ক্রমাগত স্ট্রোক।

বাষ্প ইঞ্জিনগুলিতে জ্বালানীর জ্বলন এবং বাষ্পের গঠন কার্যক্ষম চেম্বারের বাইরে ঘটে। এজন্য এদেরকে বলা হয় এক্সটার্নাল কম্বাশন ইঞ্জিন।

একই নীতিটি বাষ্প এবং গ্যাস টারবাইনে কার্যকরী তরল গঠন করতে ব্যবহৃত হয়। তাদের দূরবর্তী প্রোটোটাইপ ছিল বাষ্প দ্বারা ঘোরানো একটি বল। এই প্রক্রিয়াটির লেখক ছিলেন বিজ্ঞানী হেরন, যিনি প্রাচীন আলেকজান্দ্রিয়াতে তার মেশিন এবং যন্ত্র তৈরি করেছিলেন।

অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন সম্পর্কে

19 শতকের শেষে, জার্মান ডিজাইনার অগাস্ট অটো একটি অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন ডিজাইনের প্রস্তাব করেছিলেনএকটি কার্বুরেটর দিয়ে যেখানে বায়ু-জ্বালানি মিশ্রণ প্রস্তুত করা হয়।

আসুন তার কাজটি ঘনিষ্ঠভাবে দেখি। প্রতিটি অপারেটিং চক্রে 4টি স্ট্রোক থাকে: গ্রহণ, কম্প্রেশন, পাওয়ার স্ট্রোক এবং নিষ্কাশন।

প্রথম স্ট্রোকের সময়, দাহ্য মিশ্রণটি সিলিন্ডারে প্রবেশ করানো হয় এবং পিস্টন দ্বারা সংকুচিত হয়। যখন কম্প্রেশন সর্বাধিক পৌঁছায়, বৈদ্যুতিক ইগনিশন সিস্টেম সক্রিয় হয় (একটি স্পার্ক প্লাগ থেকে স্পার্ক)। এই মাইক্রো-বিস্ফোরণের ফলে, দহন চেম্বারের তাপমাত্রা 16,000 - 18,000 ডিগ্রিতে পৌঁছে যায়। ফলস্বরূপ গ্যাসগুলি পিস্টনের উপর চাপ দেয়, এটিকে ধাক্কা দেয়, পিস্টনের সাথে সংযুক্ত ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্টটিকে ঘুরিয়ে দেয়। এটি হল কর্মক্ষম স্ট্রোক যা গাড়িকে গতিশীল করে।

এবং শীতল গ্যাসগুলি নিষ্কাশন ভালভের মাধ্যমে বায়ুমণ্ডলে নির্গত হয়। ডিভাইসের কার্যকারিতা উন্নত করার চেষ্টা করে, বিকাশকারীরা দাহ্য মিশ্রণের সংকোচনের মাত্রা বাড়িয়েছিল, কিন্তু তারপরে এটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে "নির্ধারিত সময়ের আগে" জ্বলে ওঠে।

জার্মান ইঞ্জিনিয়ার ডিজেলআমি এই অসুবিধা থেকে একটি আকর্ষণীয় উপায় খুঁজে পেয়েছি...

পিস্টনের নড়াচড়ার কারণে ডিজেল সিলিন্ডারে পরিষ্কার বাতাস সংকুচিত হয়। এটি কম্প্রেশন অনুপাত কয়েকবার বাড়ানো সম্ভব করেছে। দহন চেম্বারের তাপমাত্রা 900 ডিগ্রিতে পৌঁছেছে। কম্প্রেশন স্ট্রোকের শেষে, ডিজেল জ্বালানী সেখানে ইনজেকশন দেওয়া হয়। এর ছোট ছোট ফোঁটা, যেমন উত্তপ্ত বাতাসের সাথে মিশে, স্বতঃস্ফূর্তভাবে জ্বলে ওঠে। ফলস্বরূপ গ্যাসগুলি, প্রসারিত হয়, পিস্টনের উপর চাপ দেয়, কার্যকারী স্ট্রোকটি বহন করে।

তাই, ডিজেল ইঞ্জিন কার্বুরেটর ইঞ্জিন থেকে পৃথক:

• ব্যবহৃত জ্বালানীর ধরন অনুযায়ী। কার্বুরেটর ইঞ্জিনগুলি পেট্রল। ডিজেল ইঞ্জিনগুলি একচেটিয়াভাবে ডিজেল জ্বালানী গ্রহণ করে।
• ডিজেল কার্বুরেটর ইঞ্জিনের তুলনায় 15-20% বেশি সাশ্রয়ী কারণ এটির উচ্চ কম্প্রেশন অনুপাত, কিন্তু এর রক্ষণাবেক্ষণ তার প্রতিদ্বন্দ্বী, পেট্রল ইঞ্জিনের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল।
• ডিজেলের অসুবিধাগুলির মধ্যে হ'ল ঠান্ডা রাশিয়ান শীতে ডিজেল জ্বালানী ঘন হয়ে যায় এবং এটি গরম করা প্রয়োজন।
• আমেরিকান বিজ্ঞানীদের সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে ডিজেল ইঞ্জিন থেকে নির্গমন তাদের গ্যাসোলিন সমকক্ষের তুলনায় কম ক্ষতিকারক।

দুই ধরনের অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের মধ্যে দীর্ঘমেয়াদী প্রতিযোগিতার ফলে তাদের ব্যবহারের সুযোগ বণ্টন করা হয়েছে। ডিজেল ইঞ্জিনগুলি, আরও শক্তিশালী হিসাবে, সামুদ্রিক পরিবহনে, ট্রাক্টর এবং ভারী-শুল্ক যানবাহনে ইনস্টল করা হয় এবং কার্বুরেটর ইঞ্জিনগুলি হালকা এবং মাঝারি-শুল্কের যানবাহনে, মোটর বোট, মোটরসাইকেল ইত্যাদিতে ইনস্টল করা হয়।

দক্ষতা ফ্যাক্টর (দক্ষতা)

যে কোন প্রক্রিয়ার অপারেটিং দক্ষতা তার কার্যক্ষমতা দ্বারা নির্ধারিত হয়। একটি বাষ্পীয় ইঞ্জিন যা বায়ুমণ্ডলে বর্জ্য বাষ্প ছেড়ে দেয় তার কার্যক্ষমতা 1 থেকে 8% পর্যন্ত খুব কম, পেট্রল ইঞ্জিন 30% পর্যন্ত এবং একটি নিয়মিত ডিজেল ইঞ্জিন 40% পর্যন্ত। অবশ্যই, সর্বদা, ইঞ্জিনিয়ারিং থামেনি এবং দক্ষতা বাড়ানোর উপায়গুলি সন্ধান করে।

প্রতিভাবান ফরাসি ইঞ্জিনিয়ার সাদি কার্নটএকটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিন পরিচালনার একটি তত্ত্ব তৈরি করেছে।

তার যুক্তিটি নিম্নরূপ ছিল: চক্রের পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা নিশ্চিত করার জন্য, উত্তপ্ত হলে কার্যকারী পদার্থের সম্প্রসারণকে তার মূল অবস্থায় কম্প্রেশন দ্বারা প্রতিস্থাপিত করা প্রয়োজন। এই প্রক্রিয়া শুধুমাত্র বহিরাগত শক্তির কাজের কারণে সম্পন্ন করা যেতে পারে। তদুপরি, এই বাহিনীর কাজ অবশ্যই কর্মক্ষম তরলের দরকারী কাজের চেয়ে কম হতে হবে। এটি করার জন্য, ফ্রিজে ঠান্ডা করে এর চাপ কমিয়ে দিন। তাহলে পুরো চক্রের গ্রাফটি একটি বন্ধ কনট্যুরের মতো দেখাবে, এই কারণে এটিকে কার্নোট চক্র বলা হয়। একটি আদর্শ ইঞ্জিনের সর্বাধিক দক্ষতা সূত্র দ্বারা গণনা করা হয়:

যেখানে η নিজেই দক্ষতা, T1 এবং T2 হল হিটার এবং রেফ্রিজারেটরের পরম তাপমাত্রা। এগুলি T= t+273 সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা হয়, যেখানে t হল সেলসিয়াসে তাপমাত্রা। সূত্র থেকে এটা স্পষ্ট যে দক্ষতা বাড়ানোর জন্য হিটারের তাপমাত্রা বাড়ানো প্রয়োজন, যা উপাদানের তাপ প্রতিরোধের দ্বারা সীমিত, অথবা রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা কমানো। সর্বাধিক দক্ষতা হবে T = 0K, যা প্রযুক্তিগতভাবেও অসম্ভব।

প্রকৃত সহগ সর্বদা একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতার চেয়ে কম। আদর্শের সাথে প্রকৃত সহগ তুলনা করে, বিদ্যমান ইঞ্জিনের উন্নতির জন্য মজুদ নির্ধারণ করা সম্ভব।

এই দিকে কাজ করা, ডিজাইনাররা ফুয়েল ইনজেকশন সিস্টেমের সাথে সর্বশেষ প্রজন্মের পেট্রল ইঞ্জিনগুলি সজ্জিত করেছেন(ইনজেক্টর)। এটি ইলেকট্রনিক্স ব্যবহার করে সম্পূর্ণ জ্বলন অর্জন করা সম্ভব করে তোলে এবং সেই অনুযায়ী, দক্ষতা বৃদ্ধি করে।

ইঞ্জিনের অংশগুলির সাথে যোগাযোগের ঘর্ষণ কমানোর পাশাপাশি ব্যবহৃত জ্বালানীর গুণমান উন্নত করার উপায়গুলি অনুসন্ধান করা হচ্ছে৷

আগে প্রকৃতি মানুষকে হুমকি দিত, কিন্তু এখন মানুষ প্রকৃতিকে হুমকি দিচ্ছে।

বর্তমান প্রজন্মকে অযৌক্তিক মানুষের কর্মকাণ্ডের পরিণতি মোকাবেলা করতে হচ্ছে। এবং প্রকৃতির ভঙ্গুর ভারসাম্য বিঘ্নিত করার জন্য একটি উল্লেখযোগ্য অবদান পরিবহনে, কৃষিতে, সেইসাথে পাওয়ার প্ল্যান্টে বাষ্প টারবাইনে ব্যবহৃত বিপুল পরিমাণ তাপ ইঞ্জিন দ্বারা তৈরি করা হয়।

এই ক্ষতিকারক প্রভাবগুলি প্রচুর পরিমাণে নির্গমনে নিজেকে প্রকাশ করেএবং বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের মাত্রা বৃদ্ধি পায়। জ্বালানী দহনের প্রক্রিয়া বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেনের ব্যবহার দ্বারা অনুষঙ্গী হয়এমন একটি স্কেলে যে এটি সমস্ত স্থলজ উদ্ভিদ দ্বারা তার উৎপাদনকে ছাড়িয়ে গেছে।

ইঞ্জিন থেকে তাপের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ পরিবেশে ছড়িয়ে পড়ে।এই প্রক্রিয়া, গ্রিনহাউস প্রভাব দ্বারা বৃদ্ধি, পৃথিবীর গড় বার্ষিক তাপমাত্রা বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে। এবং গ্লোবাল ওয়ার্মিং সমগ্র সভ্যতার জন্য বিপর্যয়কর পরিণতি দিয়ে পরিপূর্ণ।

পরিস্থিতি আরও খারাপ হওয়া রোধ করার জন্য, নিষ্কাশন গ্যাসগুলি কার্যকরভাবে পরিষ্কার করা এবং নতুন পরিবেশগত মানগুলিতে স্যুইচ করা প্রয়োজন যা নিষ্কাশন গ্যাসগুলিতে ক্ষতিকারক পদার্থের সামগ্রীর জন্য আরও কঠোর প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে।

শুধুমাত্র উচ্চ মানের জ্বালানী ব্যবহার করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। হাইড্রোজেনকে জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করে ভালো সম্ভাবনা প্রত্যাশিত, কারণ এর দহন ক্ষতিকারক নির্গমনের পরিবর্তে পানি তৈরি করে।

অদূর ভবিষ্যতে, গ্যাসোলিন চালিত যানবাহনের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ বৈদ্যুতিক যানবাহন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হবে।

এই বার্তা আপনার জন্য দরকারী ছিল, আমি আপনাকে দেখতে খুশি হবে

« পদার্থবিদ্যা - দশম শ্রেণী"

একটি থার্মোডাইনামিক সিস্টেম কি এবং কোন পরামিতিগুলি এর অবস্থাকে চিহ্নিত করে।
তাপগতিবিদ্যার প্রথম ও দ্বিতীয় সূত্রগুলো বল।

এটি তাপ ইঞ্জিনের তত্ত্বের সৃষ্টি যা তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র গঠনের দিকে পরিচালিত করেছিল।

পৃথিবীর ভূত্বক এবং মহাসাগরে অভ্যন্তরীণ শক্তির মজুদ কার্যত সীমাহীন বলে মনে করা যেতে পারে। কিন্তু ব্যবহারিক সমস্যা সমাধানের জন্য, শক্তির মজুদ থাকা যথেষ্ট নয়। কলকারখানা ও কলকারখানা, যানবাহন, ট্রাক্টর এবং অন্যান্য মেশিনে গতিশীল মেশিন টুল সেট করতে, বৈদ্যুতিক কারেন্ট জেনারেটরের রোটর ঘোরানোর জন্য শক্তি ব্যবহার করতে সক্ষম হওয়াও প্রয়োজন। মানবতার ইঞ্জিন দরকার - কাজ করতে সক্ষম ডিভাইস। পৃথিবীর বেশিরভাগ ইঞ্জিনই রয়েছে তাপ ইঞ্জিন.

তাপ ইঞ্জিন- এগুলি এমন ডিভাইস যা জ্বালানীর অভ্যন্তরীণ শক্তিকে যান্ত্রিক কাজে রূপান্তর করে।

তাপ ইঞ্জিনের অপারেটিং নীতি।

একটি ইঞ্জিন কাজ করার জন্য, ইঞ্জিন পিস্টন বা টারবাইন ব্লেডের উভয় পাশে চাপের পার্থক্য থাকা প্রয়োজন। সমস্ত তাপ ইঞ্জিনে, এই চাপের পার্থক্য তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে অর্জন করা হয় কাজের তরল(গ্যাস) পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার তুলনায় শত শত বা হাজার হাজার ডিগ্রি। এই তাপমাত্রা বৃদ্ধি ঘটে যখন জ্বালানী পোড়া হয়।

ইঞ্জিনের প্রধান অংশগুলির মধ্যে একটি হল একটি চলমান পিস্টন সহ একটি গ্যাস ভর্তি জাহাজ। সমস্ত তাপ ইঞ্জিনের কার্যকারী তরল হল গ্যাস, যা প্রসারণের সময় কাজ করে। কাজের তরল (গ্যাস) এর প্রাথমিক তাপমাত্রাকে T 1 দ্বারা চিহ্নিত করা যাক। বাষ্প টারবাইন বা মেশিনে এই তাপমাত্রা বাষ্প বয়লারে বাষ্প দ্বারা অর্জন করা হয়। অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন এবং গ্যাস টারবাইনে, ইঞ্জিনের ভিতরেই জ্বালানী পোড়ার ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধি ঘটে। তাপমাত্রা টি 1 বলা হয় হিটার তাপমাত্রা.

রেফ্রিজারেটরের ভূমিকা।

কাজ শেষ হওয়ার সাথে সাথে, গ্যাসটি শক্তি হারায় এবং অনিবার্যভাবে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা T2-এ শীতল হয়, যা সাধারণত পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার চেয়ে সামান্য বেশি হয়। তারা তাকে ডাকে রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা. রেফ্রিজারেটর হল বায়ুমণ্ডল বা বর্জ্য বাষ্পকে শীতল ও ঘনীভূত করার বিশেষ যন্ত্র - ক্যাপাসিটার. পরবর্তী ক্ষেত্রে, রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার চেয়ে সামান্য কম হতে পারে।

সুতরাং, একটি ইঞ্জিনে, সম্প্রসারণের সময় কার্যকরী তরল কাজ করার জন্য তার সমস্ত অভ্যন্তরীণ শক্তি ছেড়ে দিতে পারে না। অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন এবং গ্যাস টারবাইন থেকে বর্জ্য বাষ্প বা নিষ্কাশন গ্যাসের সাথে কিছু তাপ অনিবার্যভাবে রেফ্রিজারেটরে (বায়ুমণ্ডল) স্থানান্তরিত হয়।

জ্বালানির অভ্যন্তরীণ শক্তির এই অংশটি নষ্ট হয়ে যায়। কর্মক্ষম তরলের অভ্যন্তরীণ শক্তির কারণে একটি তাপ ইঞ্জিন কাজ করে। তদুপরি, এই প্রক্রিয়ায়, তাপ উত্তপ্ত দেহ (হিটার) থেকে ঠাণ্ডায় (ফ্রিজ) স্থানান্তরিত হয়। একটি তাপ ইঞ্জিনের পরিকল্পিত চিত্রটি 13.13 চিত্রে দেখানো হয়েছে।

ইঞ্জিনের কার্যকরী তরল জ্বালানী জ্বলনের সময় হিটার থেকে Q 1 তাপের পরিমাণ গ্রহণ করে, A" কাজ করে এবং তাপ পরিমাণ রেফ্রিজারেটরে স্থানান্তর করে প্রশ্ন 2< Q 1 .

ইঞ্জিনটি অবিচ্ছিন্নভাবে কাজ করার জন্য, কার্যকারী তরলটিকে তার প্রাথমিক অবস্থায় ফিরিয়ে দেওয়া প্রয়োজন, যেখানে কার্যকারী তরলের তাপমাত্রা টি 1 এর সমান। এটি অনুসরণ করে যে ইঞ্জিনটি পর্যায়ক্রমে পুনরাবৃত্তি করা বন্ধ প্রক্রিয়া অনুসারে বা, যেমন তারা বলে, একটি চক্রে কাজ করে।

চক্রপ্রক্রিয়াগুলির একটি সিরিজ যার ফলে সিস্টেমটি তার প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসে।

একটি তাপ ইঞ্জিনের কর্মক্ষমতা (দক্ষতা) সহগ।

তাপ ইঞ্জিনগুলির কাজে গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তিকে সম্পূর্ণরূপে রূপান্তরিত করার অসম্ভবতা প্রকৃতির প্রক্রিয়াগুলির অপরিবর্তনীয়তার কারণে। যদি রেফ্রিজারেটর থেকে হিটারে তাপ স্বতঃস্ফূর্তভাবে ফিরে আসতে পারে, তবে অভ্যন্তরীণ শক্তি যে কোনও তাপ ইঞ্জিন দ্বারা সম্পূর্ণরূপে দরকারী কাজে রূপান্তরিত হতে পারে। তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রটি নিম্নরূপ বলা যেতে পারে:

তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র:
দ্বিতীয় ধরণের একটি চিরস্থায়ী গতির যন্ত্র তৈরি করা অসম্ভব, যা তাপকে সম্পূর্ণরূপে যান্ত্রিক কাজে রূপান্তরিত করবে।

শক্তি সংরক্ষণের আইন অনুসারে, ইঞ্জিন দ্বারা করা কাজটি সমান:

A" = Q 1 - |Q 2 |, (13.15)

যেখানে Q 1 হল হিটার থেকে প্রাপ্ত তাপের পরিমাণ, এবং Q2 হল রেফ্রিজারেটরে দেওয়া তাপের পরিমাণ।

একটি হিট ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতার সহগ (দক্ষতা) হল হিটার থেকে প্রাপ্ত তাপের পরিমাণের সাথে ইঞ্জিন দ্বারা সম্পাদিত কাজের A "এর অনুপাত:

যেহেতু সমস্ত ইঞ্জিন কিছু পরিমাণ তাপ রেফ্রিজারেটরে স্থানান্তর করে, তারপর η< 1.

তাপ ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ দক্ষতার মান।

তাপগতিবিদ্যার আইনগুলি তাপমাত্রা T1 এ একটি হিটার এবং T2 তাপমাত্রায় একটি রেফ্রিজারেটরের সাথে পরিচালিত একটি তাপ ইঞ্জিনের সর্বাধিক সম্ভাব্য কার্যকারিতা গণনা করা এবং সেইসাথে এটি বাড়ানোর উপায়গুলি নির্ধারণ করা সম্ভব করে তোলে।

প্রথমবারের মতো, একটি তাপ ইঞ্জিনের সর্বাধিক সম্ভাব্য কার্যকারিতা গণনা করেছিলেন ফরাসি প্রকৌশলী এবং বিজ্ঞানী সাদি কার্নোট (1796-1832) তার রচনা "আগুনের চালিকা শক্তির প্রতিফলন এবং এই শক্তিটি বিকাশ করতে সক্ষম মেশিনগুলির উপর" (1824) )

কার্নোট একটি কার্যকরী তরল হিসাবে একটি আদর্শ গ্যাস সহ একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিন নিয়ে এসেছিল। একটি আদর্শ কার্নোট তাপ ইঞ্জিন দুটি আইসোথার্ম এবং দুটি অ্যাডিয়াব্যাট সমন্বিত একটি চক্রে কাজ করে এবং এই প্রক্রিয়াগুলিকে বিপরীতমুখী বলে মনে করা হয় (চিত্র 13.14)। প্রথমত, গ্যাস সহ একটি পাত্রকে হিটারের সংস্পর্শে আনা হয়, গ্যাস টি 1 তাপমাত্রায় ইতিবাচক কাজ করে, তাপীয়ভাবে প্রসারিত হয় এবং এটি Q 1 পরিমাণ তাপ পায়।

তারপরে পাত্রটি তাপীয়ভাবে উত্তাপিত হয়, গ্যাসটি adiabatically প্রসারিত হতে থাকে, যখন এর তাপমাত্রা রেফ্রিজারেটর T 2 এর তাপমাত্রায় নেমে আসে। এর পরে, গ্যাসটিকে রেফ্রিজারেটরের সংস্পর্শে আনা হয়, আইসোথার্মাল কম্প্রেশনের সময়, এটি রেফ্রিজারেটরে তাপ Q 2 দেয়, একটি ভলিউম V 4 এ সংকুচিত করে।< V 1 . Затем сосуд снова теплоизолируют, газ сжимается адиабатно до объёма V 1 и возвращается в первоначальное состояние. Для КПД этой машины было получено следующее выражение:

সূত্র (13.17) থেকে নিম্নরূপ, একটি কার্নট মেশিনের কার্যকারিতা হিটার এবং রেফ্রিজারেটরের পরম তাপমাত্রার পার্থক্যের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক।

এই সূত্রটির প্রধান তাৎপর্য হল এটি কার্যকারিতা বাড়ানোর উপায় নির্দেশ করে, এর জন্য হিটারের তাপমাত্রা বাড়ানো বা রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা কমানো প্রয়োজন।

T1 তাপমাত্রায় একটি হিটার এবং T2 তাপমাত্রায় একটি রেফ্রিজারেটরের সাথে পরিচালিত যেকোন প্রকৃত তাপ ইঞ্জিনের কার্যকারিতা একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিনের চেয়ে বেশি হতে পারে না: একটি বাস্তব তাপ ইঞ্জিনের চক্র তৈরি করে এমন প্রক্রিয়াগুলি বিপরীত হয় না।

সূত্র (13.17) তাপ ইঞ্জিনগুলির সর্বাধিক দক্ষতার মান জন্য একটি তাত্ত্বিক সীমা দেয়। এটি দেখায় যে একটি তাপ ইঞ্জিন আরও দক্ষ, হিটার এবং রেফ্রিজারেটরের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য তত বেশি।

শুধুমাত্র পরম শূন্যের সমান রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা η = 1 করে। উপরন্তু, এটি প্রমাণিত হয়েছে যে সূত্র (13.17) ব্যবহার করে গণনা করা কার্যকারিতা কার্যকারী পদার্থের উপর নির্ভর করে না।

কিন্তু রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা, যার ভূমিকা সাধারণত বায়ুমণ্ডল দ্বারা অভিনয় করা হয়, কার্যত পরিবেশের বায়ু তাপমাত্রার চেয়ে কম হতে পারে না। আপনি হিটার তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে পারেন। যাইহোক, যে কোন উপাদানের (কঠিন শরীর) তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বা তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা সীমিত থাকে। উত্তপ্ত হলে, এটি ধীরে ধীরে তার স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্য হারায় এবং পর্যাপ্ত উচ্চ তাপমাত্রায় এটি গলে যায়।

এখন ইঞ্জিনিয়ারদের প্রধান প্রচেষ্টার লক্ষ্য হল ইঞ্জিনের যন্ত্রাংশের ঘর্ষণ, অসম্পূর্ণ দহনের কারণে জ্বালানীর ক্ষতি ইত্যাদি কমিয়ে তাদের দক্ষতা বৃদ্ধি করা।

একটি বাষ্প টারবাইনের জন্য, প্রাথমিক এবং চূড়ান্ত বাষ্পের তাপমাত্রা প্রায় নিম্নরূপ: T 1 - 800 K এবং T 2 - 300 K। এই তাপমাত্রায়, সর্বাধিক দক্ষতার মান হল 62% (উল্লেখ্য যে কার্যক্ষমতা সাধারণত শতাংশ হিসাবে পরিমাপ করা হয়) . বিভিন্ন ধরণের শক্তির ক্ষতির কারণে প্রকৃত দক্ষতার মান প্রায় 40%। সর্বাধিক দক্ষতা - প্রায় 44% - ডিজেল ইঞ্জিন দ্বারা অর্জিত হয়।

পরিবেশ সুরক্ষা।

তাপ ইঞ্জিন ছাড়া আধুনিক বিশ্ব কল্পনা করা কঠিন। তারাই আমাদের আরামদায়ক জীবন প্রদান করে। তাপ ইঞ্জিন যানবাহন চালায়। পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র থাকা সত্ত্বেও প্রায় 80% বিদ্যুৎ তাপীয় ইঞ্জিন ব্যবহার করে উৎপন্ন হয়।

যাইহোক, তাপ ইঞ্জিনগুলি পরিচালনা করার সময়, অনিবার্য পরিবেশ দূষণ ঘটে। এটি একটি দ্বন্দ্ব: একদিকে, মানবজাতির প্রতি বছর আরও বেশি শক্তি প্রয়োজন, যার প্রধান অংশ জ্বালানীর দহনের মাধ্যমে প্রাপ্ত হয়, অন্যদিকে, দহন প্রক্রিয়াগুলি অনিবার্যভাবে পরিবেশ দূষণের সাথে থাকে।

জ্বালানী পোড়ালে বায়ুমন্ডলে অক্সিজেনের পরিমাণ কমে যায়। উপরন্তু, দহন পণ্য নিজেরাই রাসায়নিক যৌগ গঠন করে যা জীবন্ত প্রাণীর জন্য ক্ষতিকর। দূষণ কেবল স্থলেই নয়, বায়ুতেও ঘটে, যেহেতু যে কোনও বিমানের ফ্লাইট বায়ুমণ্ডলে ক্ষতিকারক অমেধ্য নির্গমনের সাথে থাকে।

ইঞ্জিনগুলির একটি পরিণতি হল কার্বন ডাই অক্সাইডের গঠন, যা পৃথিবীর পৃষ্ঠ থেকে ইনফ্রারেড বিকিরণ শোষণ করে, যা বায়ুমণ্ডলীয় তাপমাত্রা বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে। এটি তথাকথিত গ্রিনহাউস প্রভাব। পরিমাপ দেখায় যে বায়ুমণ্ডলীয় তাপমাত্রা প্রতি বছর 0.05 °C বৃদ্ধি পায়। তাপমাত্রার এই ধরনের ক্রমাগত বৃদ্ধির ফলে বরফ গলে যেতে পারে, যার ফলে সমুদ্রের পানির স্তরের পরিবর্তন হবে, অর্থাৎ মহাদেশের বন্যা।

তাপ ইঞ্জিন ব্যবহার করার সময় আমাদের আরও একটি নেতিবাচক পয়েন্ট নোট করা যাক। তাই, কখনও কখনও নদী এবং হ্রদের জল ইঞ্জিন ঠান্ডা করতে ব্যবহার করা হয়। তারপরে উত্তপ্ত জল ফিরিয়ে দেওয়া হয়। জলাশয়ের তাপমাত্রা বৃদ্ধি প্রাকৃতিক ভারসাম্যকে ব্যাহত করে; এই ঘটনাকে তাপ দূষণ বলা হয়।

পরিবেশ রক্ষার জন্য, বায়ুমণ্ডলে ক্ষতিকারক পদার্থের মুক্তি রোধ করতে বিভিন্ন পরিচ্ছন্নতার ফিল্টার ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং ইঞ্জিনের নকশা উন্নত করা হচ্ছে। জ্বালানির একটি ক্রমাগত উন্নতি রয়েছে যা জ্বলনের সময় কম ক্ষতিকারক পদার্থ তৈরি করে, সেইসাথে এর জ্বলনের প্রযুক্তিও। বায়ু, সৌর বিকিরণ এবং পারমাণবিক শক্তি ব্যবহার করে বিকল্প শক্তির উত্সগুলি সক্রিয়ভাবে বিকাশ করা হচ্ছে। ইলেকট্রিক গাড়ি এবং সৌরশক্তি চালিত গাড়ি ইতিমধ্যেই তৈরি করা হচ্ছে।

একটি তাপ ইঞ্জিন হল একটি ডিভাইস যা জ্বালানী শক্তি ব্যবহার করে কাজ করে। এই জাতীয় ইঞ্জিনে চলমান একটি মেশিন এটিকে যান্ত্রিক এক হিসাবে রূপান্তরিত করে এবং তাপমাত্রার মানের উপর পদার্থের প্রসারণের নির্ভরতা প্রয়োগ করে।

রোমান সাম্রাজ্যে প্রথম আবির্ভূত হয়। এটি বাষ্প দ্বারা চালিত একটি বাহ্যিক দহন টারবাইন ছিল। কিন্তু প্রযুক্তির উন্নয়ন কম হওয়ায় এই উদ্ভাবন বিকশিত হয়নি। এটি অগ্রগতির উপর কোন প্রভাব ফেলেনি এবং শীঘ্রই ভুলে গিয়েছিল। পরে, চীনে একটি গানপাউডার বন্দুক এবং একটি গানপাউডার রকেট হাজির হয়। এটি একটি অপেক্ষাকৃত সহজ ডিভাইস ছিল। যান্ত্রিক দৃষ্টিকোণ থেকে, একটি পাউডার রকেট একটি তাপ ইঞ্জিন ছিল না, তবে পদার্থবিজ্ঞানের দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি একটি তাপ ইঞ্জিন ছিল। ইতিমধ্যে 17 শতকে, বিজ্ঞানীরা একটি গানপাউডার অস্ত্রের উপর ভিত্তি করে একটি তাপ ইঞ্জিন আবিষ্কার করার চেষ্টা করেছিলেন।

তাপ ইঞ্জিনের প্রকার

বাহ্যিক দহন তাপ ইঞ্জিন:

1. একটি স্টার্লিং ইঞ্জিন হল একটি তাপ যন্ত্র যেখানে একটি বায়বীয় বা তরল কার্যকারী তরল একটি সীমিত স্থানে চলাচল করে। এই ডিভাইসটি পর্যায়ক্রমিক শীতল এবং কাজের তরল গরম করার উপর ভিত্তি করে। এই ক্ষেত্রে, কর্মক্ষম তরলের আয়তনের পরিবর্তনের সময় যে শক্তি উৎপন্ন হয় তা নিষ্কাশন করা হয়। স্টার্লিং ইঞ্জিন যে কোনো তাপের উৎস থেকে কাজ করতে পারে।

2. বাষ্প ইঞ্জিন. তাদের প্রধান সুবিধা হল তাদের সরলতা এবং চমৎকার ট্র্যাকশন গুণাবলী, যা অপারেটিং গতি দ্বারা প্রভাবিত হয় না। এই ক্ষেত্রে, আপনি একটি গিয়ারবক্স ছাড়া করতে পারেন। এইভাবে, একটি বাষ্প ইঞ্জিন একটি অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন থেকে ভালোর জন্য আলাদা, যা কম গতিতে অপর্যাপ্ত শক্তি উত্পাদন করে। এই কারণে, ট্র্যাকশন ইঞ্জিন হিসাবে বাষ্প ইঞ্জিন ব্যবহার করা সুবিধাজনক। অসুবিধা: কম দক্ষতা, কম গতি, ধ্রুবক জ্বালানী খরচ, ভারী ওজন। আগে বাষ্প ইঞ্জিনই ছিল একমাত্র ইঞ্জিন। কিন্তু তাদের প্রচুর জ্বালানীর প্রয়োজন হয় এবং শীতকালে বরফ হয়ে যায়। তারপরে তারা ধীরে ধীরে বৈদ্যুতিক মোটর, অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন, বাষ্প এবং গ্যাস টারবাইন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, যা কমপ্যাক্ট, উচ্চ দক্ষতা, বহুমুখীতা এবং দক্ষতা।

অভ্যন্তরীণ জ্বলন তাপ ইঞ্জিন:

1. আইসিই (এর অর্থ হল - এটি একটি ইঞ্জিন, যার অপারেশন চলাকালীন জ্বলন্ত জ্বালানীর অংশ যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। পিস্টন অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনগুলি জ্বালানীর (গ্যাস এবং তরল) প্রকারে পৃথক হয়, অপারেটিং চক্রে (দুটি - এবং চার-স্ট্রোক), কাজের মিশ্রণ (কারবুরেটর, ডিজেল ইঞ্জিন) প্রস্তুত করার পদ্ধতিতে, শক্তি রূপান্তর (টারবাইন, সম্মিলিত, পিস্টন এবং জেট) অনুসারে প্রথম অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন উদ্ভাবিত হয়েছিল এবং ই দ্বারা তৈরি হয়েছিল 1860 সালে লেনোয়ার। অপারেটিং চক্রটি চারটি স্ট্রোক নিয়ে গঠিত, এই কারণে এই ইঞ্জিনটিকে ফোর-স্ট্রোকও বলা হয়, এই ধরনের ইঞ্জিন প্রায়শই গাড়িতে পাওয়া যায়।

2. ঘূর্ণমান অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন। একটি উদাহরণ হল একটি বৈদ্যুতিক থার্মাল স্টেশন যা বেস এবং পিক মোডে কাজ করে। এই ধরনের ইঞ্জিন তুলনামূলকভাবে সহজ এবং যেকোনো আকারে তৈরি করা যেতে পারে। পিস্টনের পরিবর্তে, একটি রটার ব্যবহার করা হয় যা একটি বিশেষ চেম্বারে ঘোরে। এতে ইনটেক এবং এক্সস্ট পোর্টের পাশাপাশি স্পার্ক প্লাগ রয়েছে। এই ধরনের ডিজাইনের সাথে, ফোর-স্ট্রোক চক্রটি সস্তা জ্বালানী ছাড়াই পরিচালিত হয় একটি ঘূর্ণমান অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনে, সস্তা জ্বালানী ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি কার্যত কোন কম্পন সৃষ্টি করে না এবং পিস্টন হিট ইঞ্জিনের তুলনায় এটি সস্তা এবং আরও নির্ভরযোগ্য।

3. রকেট এবং জেট তাপীয় ইঞ্জিন। এই ডিভাইসগুলির সারমর্ম হল যে থ্রাস্ট একটি প্রপেলার দ্বারা নয়, ইঞ্জিন রিকোয়েল দ্বারা উত্পন্ন হয়। তারা বায়ু ছাড়া একটি স্থান খসড়া তৈরি করতে পারেন. কঠিন জ্বালানী, হাইব্রিড এবং তরল আছে)।

এবং শেষ সাবটাইপ হল টার্বোপ্রপ থার্মাল ইঞ্জিন। শক্তি প্রপেলার দ্বারা এবং নিষ্কাশন গ্যাসের মুক্তি দ্বারা তৈরি করা হয়।

একটি তাপ ইঞ্জিন একটি ডিভাইস যা তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক কাজে রূপান্তর করে।

কখনও কখনও নিম্নলিখিত সংজ্ঞা দেওয়া হয়:

একটি তাপ ইঞ্জিন কার্যকারী তরলের অভ্যন্তরীণ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে।

সুতরাং, একটি তাপ ইঞ্জিনের জন্য একটি কার্যকরী তরল (গ্যাস বা বাষ্প) এবং একটি হিটার প্রয়োজন। তদতিরিক্ত, সিস্টেমে অবশ্যই তাপমাত্রার পার্থক্য থাকতে হবে যাতে কাজের তরল, কাজ করার পরে, তাপ দিতে পারে; যে, হিটার ছাড়াও, আপনার একটি রেফ্রিজারেটর প্রয়োজন।

তাপ ইঞ্জিনের শ্রেণীবিভাগ

তাপ এবং অভ্যন্তরীণ শক্তির মধ্যে পার্থক্য শর্তসাপেক্ষ; এটি তাপগতিবিদ্যায় গৃহীত হয় এবং এই বিজ্ঞান দ্বারা বিবেচিত বস্তুর বৈশিষ্ট্যগুলি প্রতিফলিত হয়। যদি বয়লারের বাষ্পটি বাহ্যিক উত্স দ্বারা উত্তপ্ত হয়, বা সিস্টেমটি ঠান্ডা হয়ে পরিবেশে তাপ দেয়, তবে বলা হয় যে এটি বাইরে থেকে আসছে বা পরিবেশে ছেড়ে দেওয়া হচ্ছে। উষ্ণতা. যদি গ্যাসোলিন একটি সিলিন্ডারে জ্বলে এবং প্রসারিত গ্যাস পিস্টনকে ধাক্কা দেয়, তাহলে আমরা রূপান্তর সম্পর্কে কথা বলি অভ্যন্তরীণ শক্তিকাজের তরল।

এই তাপগতিবিদ্যার সাথে সংযোগে, ডিভাইসগুলির একটি শ্রেণীবিভাগ গৃহীত হয়েছে:

1. বাহ্যিক দহন ইঞ্জিন যা বাহ্যিক তাপকে রূপান্তর করে (বাষ্প ইঞ্জিন, বাষ্প টারবাইন)
2. অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন যা জ্বালানীর অভ্যন্তরীণ শক্তিকে রূপান্তর করে (আইসিই, জেট ইঞ্জিন)

প্রথম বাহ্যিক দহন ইঞ্জিন প্রাচীন রোমে আবিষ্কৃত হয়েছিল। ফুটন্ত জলের একটি গোলক থেকে বাঁকা পাইপের মাধ্যমে নির্দেশিত বাষ্প এটি ঘোরানোর কারণ। এটি কেবল একটি দর্শনীয় পরীক্ষা ছিল, একটি খেলনা, এটি কাজের জন্য ব্যবহৃত হয়নি। যন্ত্রের উৎপাদন এবং শিল্পে তাদের ব্যবহার দাসত্বের সময় প্রাসঙ্গিক ছিল না যখন এটি অর্থনৈতিকভাবে লাভজনক হয়ে ওঠে।
উল্লেখ্য যে তাপ ইঞ্জিনগুলি ডিজাইন এবং অপারেটিং লজিকের মৌলিক পার্থক্য সহ ডিভাইসগুলি অন্তর্ভুক্ত করে: টারবাইন, জেট ইঞ্জিন এবং সাইক্লিক ইঞ্জিন।

তাপগতিবিদ্যা, একটি বিজ্ঞান হিসাবে, চক্রীয় ইঞ্জিনগুলিতে কাজ করার প্রক্রিয়ায় গঠিত হয়েছিল। পরবর্তী বিভাগে সাইক্লিক ইঞ্জিন, তাদের কার্যকারিতা, সেইসাথে তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র সম্পর্কে কথা বলা হবে।

তাপ ইঞ্জিনে শক্তি রূপান্তর

বাষ্প ইঞ্জিনের সৃষ্টি একটি বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত বিপ্লবের সূচনা করে, কিন্তু বাষ্প ইঞ্জিনগুলি প্রাথমিকভাবে অপূর্ণ ছিল। তারা আরও শক্তি বিকাশ করেছিল, কিন্তু অত্যধিক জ্বালানী খরচ করেছিল।

আপনি যদি ঘোড়ার খসড়া শক্তির সাথে প্রথম ইঞ্জিনগুলির কাজ তুলনা করেন তবে দেখা যাচ্ছে যে ঘোড়াটি "জ্বালানি" - ওটস এবং খড় - অনেক বেশি দক্ষতার সাথে ব্যবহার করে। বিজ্ঞানীরা উল্লেখ করেছেন যে শরীর "পুড়ে" খাবার: সর্বোপরি, মানুষ এবং প্রাণীরা অক্সিজেন শ্বাস নেয় এবং কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জলীয় বাষ্প ত্যাগ করে; জ্বলন্ত কাঠের ফায়ারবক্স একই কাজ করে।

তখনই তারা ক্যালোরি গণনা করতে শিখেছিল। খাদ্যের শক্তি অনুমান করা হয়েছিল যে পরিমাণ তাপ নির্গত হয় যখন এটি পোড়ানো হয়। ক্যালোরি স্কেলে, আপনি ওট, কয়লা এবং পেট্রল তুলনা করতে পারেন। এবং এই স্কেল দ্বারা, প্রথম বাষ্প ইঞ্জিনগুলি অত্যন্ত অদক্ষ ছিল: পোড়া ক্যালোরিগুলির মাত্র 1% - 2% দরকারী কাজে রূপান্তরিত হয়েছিল।

মেশিনগুলিকে উন্নত করার চেষ্টা করা হয়েছিল, কখনও তারা একটি ভাল প্রভাব দিয়েছে, কখনও কখনও খারাপ; সর্বোত্তম বিকল্পটি অর্জন করার জন্য একটি তাত্ত্বিক ভিত্তি প্রয়োজন ছিল।

তাপগতিবিদ্যার প্রতিষ্ঠাতারা সর্বপ্রথম এই প্রশ্নটির সমাধান করেছিলেন: একটি বাষ্প ইঞ্জিনে স্থানান্তরিত সমস্ত তাপ কি কাজে রূপান্তরিত হতে পারে? মেকানিক্সে, সম্ভাব্য শক্তির গতিশক্তিতে রূপান্তর খুব সামান্য ক্ষতির সাথে ঘটতে পারে। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ঘর্ষণ হস্তক্ষেপ করে, তবে অনেক সমস্যায় ঘর্ষণকে অবহেলা করা যেতে পারে। আসুন কল্পনা করা যাক যে আমরা সিলিন্ডারে পিস্টনের ঘর্ষণ এবং তাপ শক্তির অনুৎপাদনশীল ক্ষতিও শূন্যে কমিয়ে দেব। একটি আদর্শ সাইক্লিক ইঞ্জিন কল্পনা করা কি সম্ভব যেখানে সমস্ত তাপ কাজে রূপান্তরিত হয়?

তাপগতিবিদ্যার প্রথম আইন অনুসারে, তাপ কাজ এবং অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধিতে ব্যয় করা হয়:

Q = A + DU

ধরুন DU = 0। তাপের কারণে বাষ্প প্রসারিত হয়, বাষ্প পিস্টনকে গতিশীল করে এবং এটি কাজ করে। একই সময়ে, বাষ্পের তাপমাত্রা এবং এর অভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তিত হয় নি

কিন্তু আমরা একটা সাইক্লিক ইঞ্জিন দেখছি। পিস্টন সরানো হয়েছে, কাজ সম্পন্ন করে; এখন এটিকে তার আসল অবস্থায় ফিরিয়ে আনা দরকার।

যদি আপনি পিস্টন সরান, বাষ্প সংকোচন করেন, তাহলে আপনাকে A এর চেয়ে কম কাজ করতে হবে। কিন্তু এর মানে হল যে কোনও লাভ হয়নি, এবং কার্যকারিতা শূন্য, এমনকি লোকসানের অনুপস্থিতিতেও!

পিস্টন পিছনে সরানোর কাজ কমাতে, আসুন অভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তন করার অনুমতি দিন। যদি বাষ্পটি ঠাণ্ডা করা হয়, তবে এর চাপ হ্রাস পাবে এবং পিস্টনটি সরানোর জন্য যে কাজ করা হয়েছে তা কার্যচক্রের তুলনায় কম হবে।

কাজের এই পার্থক্য ইঞ্জিনের দরকারী আউটপুট হবে।

p(v) গ্রাফে, পিস্টনের ফরোয়ার্ড এবং রিভার্স স্ট্রোক abc এবং cda লাইন দ্বারা দেখানো হয়েছে, একটি বদ্ধ চিত্র তৈরি করে। বন্ধ চিত্র abcd এর ক্ষেত্রফল দরকারী কাজের সাথে মিলে যায়। চিত্র V 1 abcV 2 এর ক্ষেত্রফলটি ফরোয়ার্ড স্ট্রোকের কাজ, V 2 cdaV 1 ক্ষেত্রটি বিপরীত স্ট্রোকের কাজের সাথে মিলে যায়।

সুতরাং, একটি তাপ ইঞ্জিন শুধুমাত্র একটি হিটার নয়, একটি রেফ্রিজারেটরও প্রয়োজন; প্রায়শই পরিবেশ একটি রেফ্রিজারেটর হিসাবে কাজ করে, যেখানে অবশিষ্ট তাপ স্থানান্তরিত হয়

আদর্শ ক্ষেত্রে, একটি চক্র চলাকালীন করা কাজটি উত্তপ্ত কার্যকারী তরলটির তাপ এবং শীতল হওয়ার পরে কার্যকারী তরলের সাথে থাকা তাপের মধ্যে পার্থক্যের সাথে মিলে যায়:

A=Q 1 - |Q 2 |

একটি আদর্শ ইঞ্জিনের কার্যকারিতা হিটার থেকে প্রাপ্ত তাপের সাথে কাজের অনুপাতের সমান:

এই সূত্রটি কার্যকারিতার সীমা দেখায় যা নির্দিষ্ট হিটার এবং রেফ্রিজারেটরের পরামিতিতে তাপ ইঞ্জিন দ্বারা অতিক্রম করা যায় না। একটি ইঞ্জিনের প্রকৃত কার্যকারিতা তার নকশার উপর নির্ভর করে এবং এটি সর্বদা আদর্শ মান থেকে কম হয়।

সুতরাং, ইঞ্জিনের দক্ষতা সর্বদা একের চেয়ে কম হয়, যেহেতু তাপ শক্তির অংশ অবশ্যই রেফ্রিজারেটরে স্থানান্তর করা উচিত। এটি তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের প্রতিফলন

তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের একটি সূত্র:

একটি বৃত্তাকার প্রক্রিয়া অসম্ভব, যার একমাত্র ফলাফল তাপীয় জলাধারের শীতল হওয়ার কারণে কাজের উত্পাদন হবে। (এই প্রক্রিয়াটিকে থমসন প্রক্রিয়া বলা হয়।)

Adiabatic প্রক্রিয়া এবং Carnot চক্র

একটি তাপ ইঞ্জিন ডিজাইন করার সময়, adiabatic প্রক্রিয়ার একটি বোঝা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছিল।

একটি আদর্শ গ্যাসে adiabatic প্রক্রিয়া পরিবেশের সাথে তাপের বিনিময় ছাড়াই ঘটে।

diabatic প্রক্রিয়ার জন্য গাণিতিক সূত্র:

p*V k = const

যেখানে p চাপ, V হল আয়তন, k হল অ্যাডিয়াব্যাটিক সূচক, ধ্রুব চাপে একটি গ্যাসের তাপ ক্ষমতা এবং ধ্রুব আয়তনে তাপ ক্ষমতার অনুপাতের সমান।

থার্মোডাইনামিক্সে কিভাবে adiabatic প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয় তা বিবেচনা করা যাক।

একটি ইঞ্জিন বিকাশ করার সময় ডিজাইনারদের কাজটি আদর্শ দক্ষতার মানের কাছাকাছি যাওয়া। এটি করার জন্য, তাপ ইঞ্জিনের সর্বোত্তম তাপচক্র এবং এই ধরনের চক্রের সাথে ইঞ্জিনের সাথে সম্পর্কিত নকশা নির্ধারণ করা প্রয়োজন।

তাপ ইঞ্জিনের নিয়মটি 1824 সালে ফরাসি বিজ্ঞানী স্যান্ডি কার্নট দ্বারা প্রণয়ন করা হয়েছিল। তার তাত্ত্বিক মডেলে, তিনি একটি আদর্শ গ্যাসের বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করেছেন।

তার ধারণা ছিল যে ফরোয়ার্ড স্ট্রোকের সময় গ্যাসের প্রসারণ তাপমাত্রা পরিবর্তন না করেই তাপীয়ভাবে ঘটবে এবং বিপরীত স্ট্রোকের সময় গ্যাসের সংকোচনও তাপীয়ভাবে ঘটবে, তবে কম তাপমাত্রায়।

উপরের এবং নীচের আইসোথার্মের মধ্যে রূপান্তর করার জন্য, কার্নট অ্যাডিয়াব্যাটিক সম্প্রসারণ এবং অ্যাডিয়াব্যাটিক কম্প্রেশন ব্যবহার করার প্রস্তাব করেছিলেন।

কার্নোট চক্রটি টিএস ডায়াগ্রামে সবচেয়ে স্পষ্টভাবে চিত্রিত করা হয়েছে, যেখান থেকে কেউ সিস্টেমের এনট্রপি এবং এর তাপমাত্রার পরিবর্তন অনুমান করতে পারে:

কার্নোট চক্রের সময় আয়তন এবং চাপের পরিবর্তন পিএস ডায়াগ্রামে দেখা যায়:

টিএস ডায়াগ্রামে চক্র চিত্রটি হিটার এবং রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রার পরম মানগুলির উপর দক্ষতার নির্ভরতা দেখায়:

শেষ সূত্রটি আমাদের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপসংহার আঁকতে দেয়: ইঞ্জিনের কার্যকারিতা ফ্রিজের পরম তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে এবং সর্বোচ্চ দক্ষতা = 1 শুধুমাত্র রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা T X = 0°K, বা t = -273°C এ অর্জন করা যায়। .

একটি বাস্তব তাপ ইঞ্জিনের একটি আদর্শ কার্নট ইঞ্জিনের তুলনায় কম কার্যক্ষমতা রয়েছে, যেহেতু পরিবেশের সাথে তাপ বিনিময় ছাড়া সম্পূর্ণরূপে adiabatic প্রক্রিয়া নিশ্চিত করা অসম্ভব। উপরন্তু, একটি বাস্তব গ্যাসের আইসোথার্মাল সম্প্রসারণ এবং সংকোচন শুধুমাত্র যথেষ্ট ধীর প্রক্রিয়ার সাথে সম্ভব এবং তাদের ত্বরণ তাপমাত্রার পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে।

তত্ত্ব এবং অনুশীলন

তাত্ত্বিকদের কাজ কীভাবে বাষ্প ইঞ্জিনের গুণমানকে প্রভাবিত করেছিল? এই কৌশলটি উন্নত করার একটি দ্রুত প্রক্রিয়া শুরু হয়েছিল। ঊনবিংশ শতাব্দীর সত্তরের দশকে, বাষ্পীয় লোকোমোটিভগুলি মরিয়াভাবে ধূমপান করত এবং এর কার্যকারিতা ছিল 3%, এবং 1910 সালে, বাষ্পীয় লোকোমোটিভগুলি কম ধূমপান করত না, তবে 7-9% দক্ষতা ছিল। এটি একটি দুর্দান্ত অগ্রগতি, তবে বাষ্প ইঞ্জিনগুলির বিকাশে এটি উচ্চতর হওয়া সম্ভব ছিল না।

স্টিম ইঞ্জিনগুলি অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল: তাদের কার্যক্ষমতা অবিলম্বে বাষ্প ইঞ্জিনগুলিকে ছাড়িয়ে গিয়েছিল, যার পরিমাণ 25%। ইলেকট্রনিক কন্ট্রোল সিস্টেম সহ আধুনিক ডিজেল ইঞ্জিনগুলির দক্ষতা 40%।

এই সীমা? অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনগুলির জন্য, সম্ভবত, এটি। তবে আরও দক্ষ তাপ ইঞ্জিন রয়েছে: টারবাইন। উত্তপ্ত গ্যাস, একটি অবিচ্ছিন্ন স্রোতে অগ্রভাগ থেকে বেরিয়ে এসে টারবাইনকে ঘোরায়; এটি একটি চক্রাকার নয়, কিন্তু একটি ধ্রুবক প্রক্রিয়া, এবং যখন বাস্তবায়িত হয়, দক্ষতা = 60% অনেক অসুবিধা ছাড়াই অর্জিত হয়। এতে অবাক হওয়ার কিছু নেই যে টার্বো ইঞ্জিনগুলি এখন সক্রিয়ভাবে বিকাশ করা হচ্ছে।