مقاله در مورد ماشین های حرارتی

مقدمه
موتورهای حرارتی به عنوان سازوکارهای تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی، یکی از بنیادی ترین فناوری های صنعتی به شمار می روند. این موتورها با افزایش حرکت مولکول های گاز یا مایع در اثر حرارت، نیروی مکانیکی تولید می کنند که پیستون ها را در سیلندرها به حرکت درمی آورد و انرژی مکانیکی مورد نیاز برای انجام کارهای متنوع را فراهم می سازد. اصول فیزیکی حاکم بر عملکرد این موتورها، بر پایه افزایش جنبش مولکول ها در اثر حرارت است و حرکت مولکول ها در گازها به صورت جابجایی و در جامدات به شکل ارتعاش تعریف می شود. در موتورهای حرارتی، گاز موجود در سیلندر یا داخل محفظه گرم می شود و سپس با انتقال به قسمت متحرک، نیروی لازم برای به حرکت درآمدن پیستون را تولید می کند. این فرآیند، اساس تولید توان مکانیکی و حرکت ماشین های حرارتی را تشکیل می دهد.

تاریخچه توسعه موتورهای حرارتی به اوایل قرن نوزدهم بازمی گردد؛ پژوهشگران این دوره با تلاش برای ساخت موتورهای احتراق داخلی، تحولات مهمی در طراحی سیستم های تراکم و اشتعال سوخت ایجاد کردند. اگرچه بسیاری از نمونه های اولیه موفق نبودند، اما نوآوری هایی همچون اصلاح سیستم اشتعال سوخت توسط بارنت در سال ۱۸۳۸ و تولید موتور تجاری ژان ژوزف لنوآر در سال ۱۸۶۰ مسیر صنعتی شدن این فناوری را هموار ساخت. این دستاوردها پایه های موتورهای احتراق داخلی و خارجی مدرن را شکل دادند و زمینه را برای توسعه موتورهای دیزل، جرقه ای و سیستم های نوین پیشرانه فراهم کردند.

ساختمان موتورهای حرارتی شامل قطعات متعددی است که هر یک نقش اساسی در تبدیل انرژی دارند. سیلندر و پیستون، محور اصلی تبدیل انرژی حرارتی به مکانیکی هستند و با حرکت رفت و برگشتی پیستون، نیرو به میل لنگ منتقل می شود. دیگر اجزا مانند میل بادامک، سرسیلندر، چرخ لنگر و مانیتولدها نیز هماهنگی لازم برای عملکرد دقیق موتور را فراهم می کنند. تنوع موتورهای حرارتی شامل موتورهای دو و چهارزمانه، موتورهای احتراق داخلی و خارجی و سیستم های اشتعال مختلف است که هر یک بر اساس اصول مشابه انرژی حرارتی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کنند.

پیستون، سرسیلندر و اتاقک احتراق هر کدام طراحی ویژه ای دارند تا فرآیند مکش، تراکم، احتراق و تخلیه در موتورهای دو و چهارزمانه به بهترین شکل انجام شود. مواد مورد استفاده در ساخت قطعات نیز تأثیر مستقیمی بر دوام و عملکرد موتور دارد. انتخاب دقیق مواد و طراحی اجزا سبب می شود تا موتور با حداقل اصطکاک و حداکثر بازدهی عمل کند. بررسی ساختمان و عملکرد موتورهای حرارتی، نمایی جامع از نحوه تولید قدرت و حرکت مکانیکی ارائه می دهد و چگونگی انتقال انرژی از سوخت به گاز داغ و سپس به پیستون را روشن می سازد.

انواع سیستم های اشتعال، مانند سیستم های جرقه ای، دیزل، القایی و تخلیه خازنی، بسته به نوع موتور و کاربرد آن، فرآیند احتراق را کنترل می کنند و بر راندمان و توان موتور تأثیر مستقیم دارند. موتورهای دو و چهارزمانه نیز با سیکل های متوالی مکش، تراکم، احتراق و تخلیه، انرژی شیمیایی سوخت را به شکل مکانیکی قابل استفاده تبدیل می کنند و نقش کلیدی در صنعت و حمل و نقل ایفا می نمایند.

فهرست مطالب
ریشه لغوی موتور حرارتی
دید کلی
منابع قدرت که برای انجام کارهای مختلف
• قدرت انسان
• حیوانات اهلی:
• قدرت باد:
• قدرت آب
• قدرت برق
• موتورهای حرارتی
تاریخچه
انواع موتورهای حرارتی
• موتورهای احتراق خارجی:
• موتورهای احتراق داخلی:
o موتورهای اشتعال جرقه ای:
o موتورهای دیزل:
طرز کار
ساختمان موتورهای حرارتی
قطعات موتورهای حرارتی
• سیلندر موتور:
• پیستون
• میل لنگ:
• مانیتولدها
• سرسیلندر
• چرخ لنگر یا فلایویل :
• میل بادامک :
کاربرد
پیستون و ماشین های حرارتی
ریشه لغوی
ساختمان پیستون
مواد ساختمانی
عیب پیستونهای آلومینیومی
روش اول
روش دوم
روش سوم
روش چهارم
قسمت های اصلی پیستون
سر یا تاج پیستون
شیارهای رینگ
سطوح پیستون ها
بدنه یا دامن پیستون
سوراخ انگشتی
طرز کار پیستون
کاربرد ویژه
ریشه لغوی
دید کلی
ساختمان سرسیلندر
قطعات سرسیلندر
اتاقک احتراق
طرز کار
کاربرد
انواع موتور ها
ریشه لغوی
دید کلی
تاریخچه
انواع سیستم های اشتعال
• سیستم اشتعال کترنیگ :
• سیستم اشتعال الکترونیکی :
• سیستم اشتعال القایی :
• سیستم اشتعال تخلیه خازنی
ساختمان
طرز کار
• موتورهای دوزمانه :
• موتورهای چهارزمانه
وقایع داخل سیلندر
۱٫ مکش
۲٫ تراکم
۳٫ احتراق یا انفجار :
۴٫ تخلیه
کاربرد
منبع