অনেক ধরণের মেশিনের অপারেশন হিট ইঞ্জিনের দক্ষতার মতো গুরুত্বপূর্ণ সূচক দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। প্রতি বছর, প্রকৌশলীরা আরও উন্নত সরঞ্জাম তৈরি করার চেষ্টা করে যা, কম জ্বালানী খরচে, এটির ব্যবহার থেকে সর্বাধিক ফলাফল দেবে৷
হিট ইঞ্জিন ডিভাইস
দক্ষতা কী তা বোঝার আগে, এই প্রক্রিয়াটি কীভাবে কাজ করে তা বোঝা দরকার। এর কর্মের নীতিগুলি না জেনে, এই সূচকটির সারাংশ খুঁজে বের করা অসম্ভব। একটি তাপ ইঞ্জিন একটি ডিভাইস যা অভ্যন্তরীণ শক্তি ব্যবহার করে কাজ করে। যে কোনো তাপ ইঞ্জিন যা তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে তা ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে পদার্থের তাপীয় প্রসারণ ব্যবহার করে। সলিড-স্টেট ইঞ্জিনগুলিতে, কেবলমাত্র পদার্থের আয়তনই নয়, শরীরের আকৃতিও পরিবর্তন করা সম্ভব। এই ধরনের ইঞ্জিনের ক্রিয়াকলাপ তাপগতিবিদ্যার আইনের সাপেক্ষে৷
অপারেটিং নীতি
একটি তাপ ইঞ্জিন কীভাবে কাজ করে তা বোঝার জন্য, মূল বিষয়গুলি বিবেচনা করা প্রয়োজন৷তার ডিজাইন। ডিভাইসটির অপারেশনের জন্য, দুটি সংস্থার প্রয়োজন: গরম (হিটার) এবং ঠান্ডা (ফ্রিজ, শীতল)। তাপ ইঞ্জিনগুলির পরিচালনার নীতি (তাপ ইঞ্জিনগুলির দক্ষতা) তাদের ধরণের উপর নির্ভর করে। প্রায়শই, স্টিম কনডেন্সার একটি রেফ্রিজারেটর হিসাবে কাজ করে এবং চুল্লিতে জ্বলতে থাকা যে কোনও ধরণের জ্বালানী হিটার হিসাবে কাজ করে। একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিনের কার্যকারিতা নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা পাওয়া যায়:
দক্ষতা=(থিয়েটিং - কুলিং)/ থিয়েটিং। x 100%।
একই সময়ে, একটি বাস্তব ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতা কখনই এই সূত্র অনুসারে প্রাপ্ত মানকে অতিক্রম করতে পারে না। এছাড়াও, এই সূচকটি কখনই উপরের মান অতিক্রম করবে না। দক্ষতা বাড়ানোর জন্য, প্রায়শই হিটারের তাপমাত্রা বাড়ায় এবং রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা কমিয়ে দেয়। এই উভয় প্রক্রিয়াই সরঞ্জামের প্রকৃত অপারেটিং অবস্থার দ্বারা সীমিত হবে৷
হিট ইঞ্জিনের দক্ষতা (সূত্র)
একটি তাপ ইঞ্জিনের অপারেশন চলাকালীন, কাজ করা হয়, কারণ গ্যাস শক্তি হারাতে শুরু করে এবং একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় ঠান্ডা হয়। পরেরটি সাধারণত আশেপাশের বায়ুমণ্ডল থেকে কয়েক ডিগ্রি উপরে থাকে। এটি রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা। যেমন একটি বিশেষ ডিভাইস নিষ্কাশন বাষ্প পরবর্তী ঘনীভবন সঙ্গে ঠান্ডা জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। যেখানে কনডেন্সার থাকে, সেখানে রেফ্রিজারেটরের তাপমাত্রা কখনও কখনও পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রার চেয়ে কম হয়৷
একটি তাপ ইঞ্জিনে, শরীর, যখন উত্তপ্ত এবং প্রসারিত হয়, তখন কাজ করার জন্য তার সমস্ত অভ্যন্তরীণ শক্তি দিতে সক্ষম হয় না। কিছু তাপ নিষ্কাশন গ্যাস বা বাষ্প সহ রেফ্রিজারেটরে স্থানান্তরিত হবে। এই অংশতাপীয় অভ্যন্তরীণ শক্তি অনিবার্যভাবে হারিয়ে যায়। জ্বালানী দহনের সময়, কর্মরত শরীর হিটার থেকে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ Q1 গ্রহণ করে। একই সময়ে, এটি এখনও A কাজ করে, যার সময় এটি তাপ শক্তির অংশ রেফ্রিজারেটরে স্থানান্তর করে: Q2<Q1.
দক্ষতা শক্তি রূপান্তর এবং ট্রান্সমিশনের ক্ষেত্রে ইঞ্জিনের দক্ষতাকে চিহ্নিত করে। এই সূচকটি প্রায়শই শতাংশ হিসাবে পরিমাপ করা হয়। দক্ষতা সূত্র:
ηA/Qx100%, যেখানে Q হল ব্যয়িত শক্তি, A হল দরকারী কাজ৷
শক্তি সংরক্ষণের আইনের উপর ভিত্তি করে, আমরা উপসংহারে আসতে পারি যে দক্ষতা সর্বদা একটির চেয়ে কম হবে। অন্য কথায়, এটিতে ব্যয় করা শক্তির চেয়ে বেশি দরকারী কাজ আর হবে না।
ইঞ্জিনের দক্ষতা হল হিটার দ্বারা সরবরাহ করা শক্তির সাথে দরকারী কাজের অনুপাত। এটি নিম্নলিখিত সূত্র হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে:
η=(Q1-Q2)/ Q1, যেখানে Q 1 - হিটার থেকে প্রাপ্ত তাপ, এবং Q2 - রেফ্রিজারেটরে দেওয়া হয়েছে৷
হিট ইঞ্জিন অপারেশন
একটি তাপ ইঞ্জিন দ্বারা সম্পন্ন কাজ নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা হয়:
A=|QH| - |QX|, যেখানে A কাজ করে, QH হল হিটার থেকে প্রাপ্ত তাপের পরিমাণ, QX- কুলারে দেওয়া তাপের পরিমাণ৷
হিট ইঞ্জিনের দক্ষতা (সূত্র):
|QH| - |QX|)/|QH|=1 - |QX|/|QH|
এটি ইঞ্জিন দ্বারা করা কাজের পরিমাণের অনুপাতের সমানউষ্ণতা এই স্থানান্তরের সময় তাপ শক্তির একটি অংশ নষ্ট হয়ে যায়।
কারনট ইঞ্জিন
কার্নোট ডিভাইসে হিট ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ কার্যকারিতা উল্লেখ করা হয়। এটি এই কারণে যে এই সিস্টেমে এটি শুধুমাত্র হিটার (Тн) এবং কুলারের (Тх) পরম তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। কার্নোট চক্র অনুযায়ী পরিচালিত একটি তাপ ইঞ্জিনের কার্যকারিতা নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়:
(Тн - Тх)/ Тн=- Тх - Тн.
থার্মোডাইনামিক্সের নিয়মগুলি আমাদের সম্ভাব্য সর্বাধিক দক্ষতা গণনা করার অনুমতি দিয়েছে। প্রথমবারের মতো এই সূচকটি ফরাসি বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলী সাদি কার্নোট দ্বারা গণনা করা হয়েছিল। তিনি একটি তাপ ইঞ্জিন আবিষ্কার করেছিলেন যা আদর্শ গ্যাসে চলে। এটি 2টি আইসোথার্ম এবং 2টি অ্যাডিয়াব্যাটের একটি চক্রে কাজ করে। এর ক্রিয়াকলাপের নীতিটি বেশ সহজ: একটি হিটারের যোগাযোগটি গ্যাস সহ পাত্রে আনা হয়, যার ফলস্বরূপ কার্যকারী তরলটি আইসোথার্মালভাবে প্রসারিত হয়। একই সময়ে, এটি কাজ করে এবং একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ গ্রহণ করে। জাহাজ তাপ নিরোধক পরে. এই সত্ত্বেও, গ্যাস প্রসারিত অব্যাহত, কিন্তু ইতিমধ্যে adiabatically (পরিবেশের সাথে তাপ বিনিময় ছাড়া)। এই সময়ে, এর তাপমাত্রা রেফ্রিজারেটরে নেমে যায়। এই মুহুর্তে, গ্যাসটি রেফ্রিজারেটরের সংস্পর্শে রয়েছে, যার ফলস্বরূপ এটি আইসোমেট্রিক কম্প্রেশনের সময় এটিকে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ দেয়। তারপর জাহাজ আবার তাপ নিরোধক হয়. এই ক্ষেত্রে, গ্যাসটি তার আসল আয়তন এবং অবস্থার সাথে সংকুচিত হয়।
জাত
আমাদের সময়ে, অনেক ধরণের তাপ ইঞ্জিন রয়েছে যেগুলি বিভিন্ন নীতি এবং বিভিন্ন জ্বালানীতে কাজ করে। তাদের সকলেরই নিজস্ব দক্ষতা রয়েছে। এই অন্তর্ভুক্তনিম্নলিখিত:
• অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন (পিস্টন), যা এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে জ্বলন্ত জ্বালানির রাসায়নিক শক্তির অংশ যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এই ধরনের ডিভাইসগুলি গ্যাস এবং তরল হতে পারে। 2-স্ট্রোক এবং 4-স্ট্রোক ইঞ্জিন রয়েছে। তাদের একটি ক্রমাগত ডিউটি চক্র থাকতে পারে। জ্বালানির মিশ্রণ প্রস্তুত করার পদ্ধতি অনুসারে, এই জাতীয় ইঞ্জিনগুলি কার্বুরেটর (বাহ্যিক মিশ্রণ গঠন সহ) এবং ডিজেল (অভ্যন্তরীণ সহ)। শক্তি রূপান্তরকারীর ধরন অনুসারে, এগুলি পিস্টন, জেট, টারবাইন, সম্মিলিতভাবে বিভক্ত। এই ধরনের মেশিনের কার্যকারিতা 0.5 এর বেশি নয়।
• স্টার্লিং ইঞ্জিন - একটি যন্ত্র যাতে কাজ করা তরল একটি বন্ধ স্থানে থাকে। এটি এক ধরনের বাহ্যিক দহন ইঞ্জিন। এর ক্রিয়াকলাপের নীতিটি এর আয়তনের পরিবর্তনের কারণে শক্তি উৎপাদনের সাথে শরীরের পর্যায়ক্রমিক শীতলকরণ / গরম করার উপর ভিত্তি করে। এটি সবচেয়ে দক্ষ ইঞ্জিনগুলির মধ্যে একটি৷
• জ্বালানীর বাহ্যিক দহন সহ টারবাইন (ঘূর্ণমান) ইঞ্জিন। এই ধরনের ইনস্টলেশনগুলি প্রায়শই তাপবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে পাওয়া যায়৷
• টারবাইন (ঘূর্ণমান) আইসিই তাপ বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে পিক মোডে ব্যবহার করা হয়। অন্যদের মতো সাধারণ নয়।
• একটি টার্বোপ্রপ ইঞ্জিন প্রোপেলারের কারণে কিছু থ্রাস্ট তৈরি করে। বাকিটা আসে নিষ্কাশন গ্যাস থেকে। এর নকশা হল একটি ঘূর্ণমান ইঞ্জিন (গ্যাস টারবাইন), যার খাদে একটি প্রপেলার বসানো হয়৷
অন্যান্য ধরনের তাপ ইঞ্জিন
• রকেট, টার্বোজেট এবং জেট ইঞ্জিন যেগুলো রিকোয়েল থেকে জোর পায়নিষ্কাশন গ্যাস।
• সলিড-স্টেট ইঞ্জিনগুলি জ্বালানী হিসাবে কঠিন পদার্থ ব্যবহার করে। কাজ করার সময়, এটি তার আয়তনের পরিবর্তন নয়, তবে এটির আকৃতি। সরঞ্জামের অপারেশন একটি অত্যন্ত কম তাপমাত্রার পার্থক্য ব্যবহার করে৷
কিভাবে দক্ষতা বাড়ানো যায়
একটি তাপ ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতা বাড়ানো কি সম্ভব? উত্তরটা অবশ্যই তাপগতিবিদ্যায় খুঁজতে হবে। এটি বিভিন্ন ধরণের শক্তির পারস্পরিক রূপান্তর অধ্যয়ন করে। এটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে সমস্ত উপলব্ধ তাপ শক্তিকে বৈদ্যুতিক, যান্ত্রিক ইত্যাদিতে রূপান্তর করা অসম্ভব। একই সময়ে, তাপ শক্তিতে তাদের রূপান্তর কোনো সীমাবদ্ধতা ছাড়াই ঘটে। এটি সম্ভব এই কারণে যে তাপ শক্তির প্রকৃতি কণার বিশৃঙ্খল (বিশৃঙ্খল) চলাচলের উপর ভিত্তি করে।
শরীর যত বেশি উত্তপ্ত হবে, তত দ্রুত এটি তৈরিকারী অণুগুলি নড়াচড়া করবে। কণার গতি আরও বেশি অনিশ্চিত হয়ে উঠবে। এর সাথে, সবাই জানে যে অর্ডার সহজেই বিশৃঙ্খলায় পরিণত হতে পারে, যা অর্ডার করা খুব কঠিন।
