열기관의 개념 및 원리, 종류

소개글

열역학 기말레포트 만점받은 레포트입니다.

목차

열기관의 개념 및 원리, 종류
1. 열기관[heat engine]의 개념 및 원리
(1)열기관의 개념
(2)열기관의 원리
1. 열기관의 기초이론
2. Cycle 형식
① 4 stroke engine
1)흡입행정
2)압축행정
3)동력(폭발)행정
4)배기행정
❏ 장점
❏ 단점
② 2stroke engine (2행정 기관)
1) 피스톤 상승 행정
2) 피스톤 하강 행정
❏ 장점
❏ 단점
③4행정기관과 2행정기관의 공통점과 차이점
3. 열역학적 분류
4. 점화 방식
5. 카르노(Carnot)의 정리-열기관의 가장 이상적인 형태인 카르노 사이클
①카르노 사이클이란?
②열기관에서의 카르노 사이클
③ 카르노 사이클의 과정선도
④ 카르노 기관과 P-V선도상에서의 일
⑤ 이상기체의 카르노 기관
2. 열기관의 종류
(1)외연기관
1. 개념
2. 특징
3. 종류
(2)내연기관
1. 개념
2. 특징
3. 종류
① 피스톤기관
② 가스터빈
③ 로터리엔진
④ 제트엔진
⑤ 로켓엔진

본문내용

1. 열기관의 기초이론
열기관에는 가역적인 것과 비가역적인 것이 있는데, 현재 열기관은 모두 비가역열기관이다. 한편 가역열기관은 엄밀하게 말하면 실현할 수 없지만, 열기관의 기초이론에서는 가역열기관 중 가장 이상적인 기관, 즉 이상기체(ideal gas)를 작동유체로 하여서 카르노사이클(Carnot cycle)을 행하는 열기관으로 열효율을 연구하는 데 하나의 지표가 된다. 먼저 이상기체의 상태방정식과 ＜열역학 제 1 법칙＞에서, 온도 의 고열원에서 흡수하는 열량 와 온도 의 저열원으로 방출하는 열량 을 정확히 계산하면 이라는 관계가 있음을 알 수 있다. 또 외부에 대하여 하는 일 는 의 열량에 상당하며, 식 로 표시된다. 한편 열기관의 열효율 는 정의에 따라 로 표시되며, 다시 다음식 과 같이 표


2. Cycle 형식
① 4 stroke engine
엔진이란 연료를 연소시켜 발생되는 열에너지를 기계적 에너지인 크랭크축의 회전운동으로 변환시키는 장치이다. 그리고, 엔진은 지속적인 에너지 변환을 위해 다음과 같은 4행정으로 1사이클을 구성하고 있다. 이 엔진의 작동은 다시 4개의 행정으로 이루어지는데 그 각각은 다음과 같다.
1)흡입행정
엔진이 필요로 하는 혼합기(디젤엔진은 공기)를 흡입하는 행정으로 흡입밸브는 열리고 배기밸브는 닫혀있으며 피스톤은 상사점에서 하사점으로 하강한다. 흡입밸브는 상사점(TDC) 전 10∼20。정도에서 열리고 하사점(BDC) 후 40∼50。정도에서 닫힌다. 이때 혼합기는 피스톤이 하강함에 따라 실린더 내에는 부압이 생겨 혼합기는 흡입되며 크랭크축은 180。회전한다.
2)압축행정
압축행정은 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하며 이때 흡,배기밸브는 모두 닫혀있다. 이에 따라 실린더내 혼합기(또는 공기)는 압축되며 혼합기의 온도는 가솔린의 경우 120∼140。, 디젤의 경우 500∼550。정도까지 올라가게 된다. 이때 크랭크축은 360。회전한 상

②열기관에서의 카르노 사이클
피스톤⋅실린더 장치로 그려진 간단한 열기관을 생각해 보고 공간 안에 기체를 넣고 외부에서 열을 가하여 기체를 팽창시키면서 일을 할 수 있도록 하였다고 가정하였을 경우 이때, 가장 이상적인 방법으로 열을 이동시켰다면 가역적인 경로를 따라야만 한다.
첫번 단계에서는 실린더 안의 기체가 팽창하는 동안 온도가 일정하게 유지되고 그리고 열을 가하는 외부의 온도도 실린더 내부와 같은 온도로 열을 전달한다. 카르노 사이클은 (실질적인 장치로 만들 수는 없는) 이상적인 사이클에 불과하지만, 생각으로는 가능하며 노력을 많이 하면 근접한 장치를 만들 수도 있다. 현실적인 제약으로 기체의 경우 등온상태에서 열을 받게 만들기가 상당히 어렵다. 증기‧물의 상변화와 같은 등온 상태에서의 열전달을 머리속으로 생각할 수 있지만, 그것이 기체의 경우 바로 현

참고 자료

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