Vad är extern förbränningsmotor? - Deras exempel

Vad är extern förbränningsmotor?

En extern förbränningsmotor är en värmemotor där en (inre) arbetsvätska värms upp genom förbränning av en extern källa, genom motorväggen eller en värmeväxlare. Vätskan producerar sedan, genom att expandera och verka på motorns mekanism, rörelse och användbart arbete.

Vätskan kyls sedan, komprimeras och återanvänds i en sluten cykel. Till skillnad från ångmaskinens användning av vatten i både dess flytande och gasformiga fas som arbetsvätska, innesluter Stirlingmotorn en fast mängd permanent gasformig vätska som luft eller helium.

Som i alla värmemotorer består den allmänna cykeln av att komprimera kall gas, värma gasen, expandera den heta gasen och slutligen kyla gasen innan cykeln upprepas.

Förstå den externa förbränningsmotorn

Externa värmemotorer är i allmänhet ångmotorer, och de skiljer sig från förbränningsmotorer genom att värmekällan är skild från vätskan som fungerar. Till exempel skulle en extern förbränningsmotor använda en låga för att värma upp vatten till ånga och sedan använda ångan för att vända en turbin. Detta skiljer sig från förbränning, som i en bilmotor, där bensinen antänds inuti en kolv, fungerar och sedan drivs ut.

Alla externa förbränningsmotorer är externa värmemotorer. Det finns EHE, som solvärmekraftverk, kärnkraftverk och geotermiska kraftverk, som inte är externa förbränningsmotorer. Trots detta kallas externa värmemotorer, som kärnreaktorer, ibland för externa förbränningsmotorer.

Externa förbränningsmotorer är den vanligaste formen av externa värmemotorer, på grund av deras användning i kraftverk. En extern förbränningsmotor är unik från andra EHE:er eftersom den kräver bränsle för att genomgå förbränning för att skapa värmen som används för arbetet.

Externa förbränningsmotorer används inte längre i transporter, eftersom mobila konstruktioner inte är tillräckligt effektiva, men de fortsätter att användas i kraftverk. Till exempel kokar ett naturgaskraftverk vatten till ånga för att förvandla en turbin och skapa elektricitet.

Den externa förbränningsdesignen gör att naturgasen inte kommer i direkt kontakt med vattnet, och motorn använder fortfarande den enorma mängden energi som släpps ut för att göra nyttigt arbete. Ett koleldat kraftverk fungerar ungefär på samma sätt, där kol tas in i anläggningen från gruvan och bränns i en panna. Rör skickar vatten in i pannan, och det brinnande kolet kokar vattnet, vilket skapar ånga, som förvandlar en turbin och skapar elektricitet.

Vad är förbränning?

"Förbränning" syftar på att bränna bränsle med ett oxidationsmedel, för att tillföra värmen. Motorer med liknande (eller till och med identiska) konfigurationer och operationer kan använda tillförsel av värme från andra källor såsom kärnkrafts-, sol-, geotermiska eller exoterma reaktioner som inte involverar förbränning; de klassas då inte strikt som externa förbränningsmotorer utan som externa termiska motorer.

Arbetsvätska

Arbetsvätskan kan ha vilken sammansättning som helst och systemet kan vara enfas (endast vätska eller endast gas) eller tvåfas (vätska/gas).

  • Enfas: Gas används i en Stirlingmotor. Enfasvätska kan ibland användas.
  • Dubbel fas: Dubbelfasiga förbränningsmotorer använder en fasövergång för att omvandla temperatur till användbart arbete, till exempel från flytande till (i allmänhet mycket större) gas. Denna typ av motor följer varianter av Rankine-cykeln. Ångmaskiner är ett vanligt exempel på tvåfasmotorer. Ett annat exempel är motorer som använder den organiska Rankine-cykeln.

Exempel

  • CANDU-reaktor (en typ av kärnkraftverk)
  • koleldat kraftverk
  • naturgaskraftverk
  • ånglok (även om det finns väldigt få driftexempel kvar)
  • Solvärmekraftverk
  • Stirlingmotor

Fördelar med externa förbränningsmotorer

  • Nästan alla typer av bränsle som finns kan användas
  • Eftersom ström inte genereras på grund av detonation av bränsle genereras mycket mindre brus.
  • Motorutsläppen är också mycket låga
  • Mycket ekonomiskt för enorm kraftgenerering

Nackdelar med externa förbränningsmotorer

  • Inte lämplig för lågbelastningskrav
  • Läckage av arbetsvätska
  • Smörjmedelsförbrukning
  • Storleken på motorn är relativt stor
  • Den totala arbetstemperaturen är hög så stor omsorg och speciella byggmaterial krävs

Tillämpningar av externa förbränningsmotorer

  • Ångmaskiner: Lok, Marin
  • Stirlingmotorer: Experimentella rymdfordon
  • Ångturbiner: Power, Large Marine
  • Gasturbin med sluten cykel: Power, Marine