由於內燃機(ICE)的全部工作都是將熱量轉化為機械能,所以電加熱方法為何不普及?我知道一定有原因。我不是在談論電動汽車或其他任何東西,而是要用電加熱和工作。
由於內燃機(ICE)的全部工作都是將熱量轉化為機械能,所以電加熱方法為何不普及?我知道一定有原因。我不是在談論電動汽車或其他任何東西,而是要用電加熱和工作。
因為效率不高。
內燃機的主要優點是其燃料(汽油,柴油)的能量密度非常好。您可以在相對較小的輕型坦克上走很長一段路。它們的缺點是效率不是很高。燃料中的大部分能量都因摩擦和熱量而損失,實際上只有一小部分(<35%)轉變為機械運動。他們使用的燃料(電池)在能量存儲方面遠不及汽油或柴油那麼輕巧,但是電動機可以將90%以上的能量轉化為機械運動。
使用電力加熱空氣並根據壓力變化運行發動機將結合這兩個系統的最壞方面。
儘管其他答案可以很好地解決與能量損失有關的問題,但還有其他需要考慮的問題。
您打算如何在一個小功率的小圓筒中加熱幾千瓦的空氣?這是必需的,因為典型的四缸汽車發動機會產生100千瓦的功率,而在最佳情況下,效率可能約為33%(假設此處為非阿特金森循環發動機)。因此,您需要300千瓦的電加熱,其中一個氣缸的份額為75千瓦。
更糟糕的是,您需要在特定時間(壓縮衝程和膨脹衝程之間)加熱空氣。為了獲得最佳效率,加熱應該在這兩個衝程之間的瞬間進行,但是現在讓我們假設整個膨脹衝程都可以用來加熱空氣。四個衝程之一意味著瞬時功率需要是75千瓦或300千瓦乘以4(衝程數)。每個氣缸!
您看到過300千瓦的電加熱元件嗎?如果有的話,您可能會意識到無法將這種加熱元件放入2升發動機的86毫米行程x 86毫米缸徑氣缸內。實際上,它需要安裝在更小的空間中,因為如果壓縮比為10,則垂直方向上只有大約8.6mm。
即使我在寒冷的芬蘭語期間使用的1900W電室內加熱器冬天要比86毫米x 8.6毫米大得多。而且只有1.9千瓦,遠遠少於300千瓦。
請注意,無法在外部設置加熱器,即在空氣進入發動機之前對其進行加熱。在這種情況下,空氣的壓力也會在壓縮衝程中上升,從而抵消了膨脹衝程的壓力上升。您確實需要壓縮衝程中的空氣是冷的,而膨脹衝程中的空氣是熱的。因此加熱元件確實必須在發動機內部。
tl; dr
內燃機不能將所有熱量轉化為機械功。如果有熱源,為什麼不使用它進行加熱?
所有熱循環,例如卡諾循環(最理想,最有效),奧托循環(理想的汽油發動機),柴油循環(理想的柴油發動機),克勞修斯-朗肯循環(理想的蒸汽輪機)會散發一部分熱量根據定義。真正的發動機將更少的能量轉化為機械功,而將更多的能量轉化為熱量。
一部分機械能被交流發電機消耗,為電池充電,為火花塞,ECU和其他系統供電。其餘的用於實際運動。
如果僅使用電子加熱器,我們將排走發動機的所有熱量,並利用部分機械功來加熱汽車。這是雙重浪費。如果使用空氣加熱,我們會浪費部分引擎的能源。
使用電子獨立的加熱裝置和座椅電子加熱器作為選裝件,以提高舒適性。不管環境溫度如何,加熱它們的時間都不到一分鐘,而相對於環境溫度而言,對發動機進行加熱要花費幾分鐘到數十分鐘。
注意,如果您的發動機是如果過熱,建議完全打開加熱裝置-它將部分熱量從發生故障/散熱器超負荷轉移到機艙。
ICE的目的是將化學能轉化為運動。它通過點燃燃料而不是本身產生熱量,而是引起氣缸內顆粒的快速膨脹,進而產生壓力,從而在活塞上施加力來實現。熱量是該膨脹中起作用的許多因素之一。然而,許多其他因素在涉及燃燒的化學反應中起作用。這些不能通過簡單地用電熱快速加熱空氣來模擬。事實證明,將化學能轉化為熱能,也更容易有效地將電轉化為熱能。
但是我們確實使用電氣系統在內燃機中產生熱量。他們被稱為整體加熱器。
正如大多數評論和帖子所指出的那樣,不是熱量轉化為機械能,而是經過活塞燃燒的燃料(燃燒)產生的力。熱量大部分是浪費的能量,被冷卻劑吸收並轉移出去。
但是,在極端溫度下,油變得更加粘稠,需要更多的能量才能移動。嘗試低溫運行時,這可能會導致發動機損壞,或者根本無法運行系統。缸體加熱器的設計可使發動機的某些部分保持在接近理想運行溫度的位置,以使其易於啟動。 ,我們確實會在關閉時使用它來保暖。
我不知道您所說的加熱和工作是什麼意思,但是您所指的是86年前的藍旗亞三角洲特色電動艙加熱系統?
如果您要加熱空氣引入引擎後,這是一個壞主意,因為冷空氣具有最高的密度,因此可燃燒的氧氣最多。
第一個問題-您從哪裡獲得電力?我們使用的電力來自其他來源的水電,地熱等,再加上轉換損失,這意味著使用其他直接可用的煤等燃料提供熱量是有效的。現在,隨著全球變暖,我們正在轉向可再生能源...
熱量 是能量的一種形式,但與電相比,它卻是懶惰的。很難從中完成工作。因此,如果您有電,最好將其以99%的效率在電動機中使用,而不是使用它加熱某些東西,然後在真正好的一天以30%的效率從熱源中提取功。
我什至沒有提到玻爾茲曼常數!