열풍 엔진

열역학
고전적인 카르노 히트 엔진
나뭇가지 고전적인 통계 화학의 양자 열역학 평형/비평형
법률 제로스 첫번째 둘째 셋째
시스템들 폐쇄형 시스템 오픈 시스템 격리 시스템 주 상태 방정식 이상 기체 실가스 상황 위상(매터) 평형 볼륨 제어 인스트루먼트 과정 이소바릭 아이소코리 등온 단열성 등엔트로픽 이센탈픽 준정전성 폴리트로픽 자유 확장 가역성 불가역성 내복원성 사이클 히트 엔진 히트 펌프 열효율
시스템 속성 주의: 이탤릭체로 표시된 켤레 변수 속성도 집약적이고 광범위한 속성 프로세스 기능 일하다. 열 국가 기능 온도/엔트로피(개요) 압력/볼륨 화학 퍼텐셜/입자수 증기 품질 속성 감소
재료 특성 속성 데이터베이스 비열 용량 ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ $\displaystyle \partial S\$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle\partial T}$ 압축성 $\displaystyle \displays =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle\partial V}$ ${\displaystyle V}$ $(\displaystyle\displayp)$ 열팽창 $\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle\partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle\partial T}$
방정식 카르노의 정리 클라우시우스 정리 기본 관계 이상기체의 법칙 맥스웰 관계 온사저 호혜 관계 브리지만 방정식 열역학 방정식 표
가능성 자유 에너지 자유 엔트로피 내부 에너지 ${\displaystyle U(S,V)}$ 엔탈피 ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ 헬름홀츠 자유 에너지 ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ 깁스 자유 에너지 ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
역사 문화 역사 일반 엔트로피 가스 법칙 "영구 운동" 기계 철학 엔트로피와 시간 엔트로피와 생명 브라운 래칫 맥스웰의 악마 열사 역설 로슈미트의 역설 시너제틱스 이론들 열량론 Vis viva ('생체력') 열의 기계적 등가 동력 주요 출판물 실험적인 질문 ~에 대해서열 균형에 대하여 이종 물질 의 리플렉션 불의 원동력 타임라인 열역학 히트 엔진 예체능 교육 맥스웰의 열역학 표면 에너지 분산으로서의 엔트로피
과학자 베르누이 볼츠만 브리지만 카라테오도리 카르노 클라피론 클라우시우스 돈더 듀헴 깁스 폰 헬름홀츠 줄 루이스 마시외 맥스웰 폰 메이어 네른스트 온사게 플랑크 랭킨 스미톤 스틸 태트 톰슨 톰슨 판 데르 발스 워터스톤
다른. 핵생성 자가 조립 자기 조직화 질서와 무질서
카테고리
v t

열풍^[1] 엔진(역사적으로 공기 엔진 또는 열량^[2] 엔진이라고 함)은 온도 변화의 영향을 받는 공기의 팽창과 수축을 사용하여 열에너지를 기계적 작업으로 변환하는 모든 열 엔진입니다.이 엔진은 조지 케일리^[3] 경과 존 에릭슨^[4] 등의 오픈 사이클 장치와 로버트 스털링의 ^[5]클로즈드 사이클 엔진 모두를 포함하는 다수의 열역학 사이클을 기반으로 할 수 있습니다.열풍 엔진은 더 잘 알려진 내연 기반 엔진 및 증기 엔진과 구별됩니다.

전형적인 실시형태에서는 실린더 내에서 공기의 가열과 냉각을 반복하여 피스톤을 이동시켜 유용한 기계적 작업을 생성하기 위해 팽창과 수축이 사용된다.

정의.

특히 "열풍 엔진"이라는 용어는 작동 유체가 랭킨 사이클과 같이 상전이를 겪는 열역학 사이클을 수행하는 엔진을 제외합니다.작동 실린더 내의 연료 연소에 의해 작동 유체에 열이 가해지는 기존 내연기관도 제외됩니다.George Brayton's Ready Motor 및 관련 가스 터빈과 같은 연속 연소 유형은 경계 사례로 볼 수 있습니다.

역사

가열된 공기의 팽창 특성은 고대인들에게 알려져 있었다.알렉산드리아의 영웅의 공압은 제단에 불이 붙었을 때 자동으로 사원 문을 여는 데 사용될 수 있는 장치들을 묘사하고 있다.열풍 엔진 또는 단순히 공기 엔진이라고 불리는 장치는 1699년부터 기록되었다.1699년, 기욤 아몽통 (1663–1705)은 파리의 왕립 과학 아카데미에 그의 발명품에 대한 보고서를 제출했습니다:^[6] 열에 의해 회전하도록 만들어진 바퀴.바퀴는 수직으로 장착되었다.바퀴의 허브 주변에는 물이 찬 방이 있었다.바퀴의 테두리 부분에 공기가 가득 찬 방은 바퀴의 한쪽 아래에 있는 화재로 가열되었다.가열된 공기는 팽창하여 튜브를 통해 한 챔버에서 다른 챔버로 물을 강제하여 바퀴의 균형을 해제하고 회전시킵니다.

참조:

• Amontons (1699년 6월 20일) "Moyen de substituer commodition l'action du feu, , la force des hommes et des shevaux pour mouvoir le machine" ([즉, 힘]을 이동하기 위해 사람과 말의 힘으로 편리하게 불의 동작을 대체하는 의미), Maire de l'l'l'l'l'l'l'alécademiscademience, d'Academience'Academience d'Academissience d'AMémoire는 1732년에 출판된 Histoire de l'Academie Royale des Sciences (1699년)에 등장한다.Amontons의 물린 아페(소방공장)의 작동은 123-126페이지에 설명되어 있으며, 그의 기계는 126페이지에 이어지는 플레이트에 설명되어 있습니다.
• 영어로 된 Amontons의 화력 바퀴에 대한 설명은 Robert Stuart, Steam-engines and Their Instructive and Descriptive Iles of Steam-engines and Improvators(런던, 영국:와이트먼과 Cramp, 1829년), 1vol., 페이지 130-132, 기계의 일러스트레이션 때 기체의 법칙 처음 나온 시기에[7]에, 그리고 조기 특허 그 헨리 우드, 대리자 고등 Ercall의 콜브 룩 데일 슈롭셔 주 근처에(1759년의 영국 특허 739년)과 토마스 미드, Sculcoats 요크셔에서 엔지니어(영어 pa.을 포함한 것으로 보인다tent 979 of 1791),^[8] 특히 디스플레이서 타입 엔진의 필수 요소를 포함하는 후자(Mead는 이를 트랜스퍼러라고 부른다).이러한 특허 중 어느 것도 실제 엔진을 만들지는 않을 것이며, 가장 초기의 실행 가능한 예는 아마도 영국의 발명가 조지 케일리의^[9][10] 1807년 오픈 사이클 용해로 가스 엔진이었을 것이다.

로버트 스털링의 1818년 공기 엔진은 그의 혁신적인 이코노마이저를 통합했고(1816년 특허 취득) 최초의 ^[11]공기 엔진이었을 가능성이 높다.현재 리제너레이터로 알려진 이코노마이저는 공기가 차가운 쪽으로 흐를 때 엔진의 뜨거운 부분에서 나오는 열을 저장하고 뜨거운 쪽으로 돌아오면서 차가운 공기로 열을 방출했습니다.이 혁신은 스털링 엔진의 효율을 향상시켰으며 스털링 엔진이라고 부르는 모든 공기 엔진에 적용되어야 합니다.

스털링은 1827년 그의 형 제임스와 함께 두 번째 열풍 엔진을 특허 취득했다.그들은 디스플레이서의 뜨거운 부분이 기계 아래에 있도록 설계를 뒤집었고 압축 공기 펌프를 추가하여 내부 공기를 약 20기압으로 증가시켰습니다.Chambers는 기계적 결함으로 인해 "예상치 못한 열의 축적이 실패했으며, 재생기의 차가운 부분에 있는 체나 작은 통로에 의해 완전히 추출되지 않았으며, 엔진이 고도로 컴팩트하게 작동할 때 외부 표면이 회수되지 않은 열을 방출하기에 충분히 크지 않았다"고 밝혔습니다.공기를 재분석했습니다.

1828년 영국 특허권인 파킨슨과 크로슬리는 그들만의 열풍 엔진을 고안했다.이 엔진에서는 냉수에 잠김으로써 공기실이 부분적으로 외부 추위에 노출되고, 그 상부는 증기에 의해 가열됩니다.내부 용기는 이 챔버 내에서 위아래로 움직이며, 그렇게 함으로써 공기를 변위시키고, 냉수와 뜨거운 증기의 뜨거운 영향과 뜨거운 증기의 영향을 번갈아 받아 온도와 팽창 상태를 변화시킨다.이러한 변동으로 인해 실린더의 피스톤이 왕복 운동을 일으켜 에어 챔버가 교대로 연결되어 있습니다.

1829년 Arnott는 밀폐된 실린더 바닥 근처의 격자에 불을 올려놓고 실린더에 신선한 공기가 가득 찬 공기 팽창 기계에 대한 특허를 취득했습니다.느슨한 피스톤은 위쪽으로 당겨져 위 실린더의 모든 공기가 튜브를 통해 불을 통과하도록 하고 부피의 팽창 또는 증가에 따라 탄성을 증가시켜 화재가 피스톤을 제공할 수 있도록 한다.

그 다음 해(1830년)에는 에릭슨 선장이 그의 두 번째 열풍 엔진에 특허를 냈습니다.사양은 특히 "원형 챔버"로 구성되어 있으며, 원뿔은 수증기의 압력에 의해 번갈아 노출되며, 이러한 날개 또는 잎은 비스듬히 회전하는 원형 평면의 구멍 또는 개구부를 통해 작동하도록 되어 있다.원뿔의 옆면과 계속 접촉하고 있다.

에릭슨은 1833년에 세 번째 열풍 엔진(칼로리 엔진)을 개발했는데, "몇 년 전 영국에서 많은 관심을 불러일으켰고, 만약 그것이 실용화된다면, 인간의 정신에 의해 사상된 가장 중요한 기계 발명품을 증명할 것이며, 문명화된 삶에 그 어떤 것보다도 더 큰 혜택을 줄 것이다."지금까지와 같이.그 목적은 매우 적은 연료로 열 기관에 의한 기계적 동력 생산이기 때문에, 현재 연료가 거의 존재하지 않는다고 말할 수 없는 지역에서 인간은 거의 무제한의 기계적 힘을 마음대로 사용할 수 있을 것이다.

1838년, 프렌차오 열풍 엔진, 확실히 카르노 요건을 가장 잘 따르는 열풍 엔진의 특허를 볼 수 있습니다.

지금까지 이 모든 공기 엔진은 성공하지 못했지만, 기술은 성숙해가고 있었다.1842년 로버트의 형제인 제임스 스털링은 유명한 던디 스털링 엔진을 만들었다.이 제품은 최소 2~3년 동안 사용되었지만 부적절한 기술 문제로 인해 사용이 중단되었습니다.열풍 엔진은 시행착오의 이야기이며, 산업적인 규모로 열풍 엔진을 사용하기까지 20년이 더 걸렸다.최초의 신뢰성 높은 열풍 엔진은 쇼, 로퍼, 에릭슨에 의해 만들어졌다.수천 개가 지어졌습니다.

상업용 제조원

뜨거운 엔진은 물 흡입구가 온도 차이를 유지하는 데 필요한 냉기를 제공함에 따라 (주로 가정용 물탱크에) 펌핑할 수 있는 시장을 발견했지만, 다른 상업적 용도를 발견했습니다.

• 헤이워드, 타일러 & 컴퍼니 오브 런던물을 퍼올리고 Punkahs c1876-1883을 ^[12]작동시키기 위한 엔진.
• 런던 헤이워드타일러사국내 급수(라이더 특허) c1888-1901.^[13]
• W.H. 베일리, 샐포드가정용수 펌핑 및 안정적인 기계 작동용 엔진 c1885-1887^[14]
• 맨체스터 앤코츠의 아담 우드워드 & 선스입니다로빈슨 특허. c1887^[15]
• 노리스 & 헨티, 런던'Robinson' 유형 펌프 엔진 리셀러. c1898-1901^[16]
• C.H. Delamater & Co., Delamater Iron Works, New York. 'Rider' 및 'Ericsson' 타입 엔진.1870년대-1970년대
• 라이더 엔진 회사, 뉴욕 월든. 1879년-1898년
• 라이더 에릭슨 엔진 컴퍼니, 뉴욕 월든, 1898-

열역학 사이클

열풍 엔진의 열역학 사이클은 (이상적으로) 3개 이상의 프로세스(일반적으로 4개)로 이루어질 수 있습니다.프로세스는 다음 중 하나입니다.

• 등온 과정(열원 또는 싱크대에서 추가 또는 제거된 열로 일정한 온도에서 유지됨)
• 등압 과정(정압)
• 등축성/등축성 과정(정량)
• 단열 프로세스(작업용 유체로부터 열이 추가 또는 제거되지 않음)
  • 등엔트로픽 프로세스, 가역 단열 프로세스(작업 유체에 열이 추가 또는 제거되지 않으며 엔트로피가 일정함)
• 등각 과정(엔탈피는 일정)

일부 예(위에서 정의한 모든 온풍 사이클은 아님)는 다음과 같습니다.

사이클	압축, 1→2	열가산, 2→3	확장, 3→4	열제거, 4→1	메모들
외부 연소 - 또는 히트 펌프 사이클과 함께 정상적으로 전원을 껐다 켜십시오.
벨 콜먼	단열성	등압의	단열성	등압의	역 브레이튼 사이클
카르노	등엔트로픽	등온	등엔트로픽	등온	카르노 열기관
에릭슨	등온	등압의	등온	등압의	1853년부터의 두 번째 에릭슨 사이클
랭킨	단열성	등압의	단열성	등압의	증기 기관
흡습성	단열성	등압의	단열성	등압의
스쿠데리	단열성	가변 압력 및 볼륨	단열성	등화성의
스털링	등온	등화성의	등온	등화성의	스털링 엔진
맨슨	등온	등화성의	등온	등화성 후 단열성	Manson 및 Manson-Guise 엔진
스토다드	단열성	등압의	단열성	등압의
내연과 함께 정상적으로 전원을 껐다 켜짐:
앳킨슨	등엔트로픽	등화성의	등엔트로픽	등화성의	V1 < V라는4 점에서 오토 사이클과 다릅니다.
브레이튼	단열성	등압의	단열성	등압의	램젯, 터보젯, -프롭 및 -샤프트.원래 왕복 엔진에 사용하기 위해 개발되었습니다.이 사이클의 외연 버전은 1833년부터의 첫 번째 에릭슨 사이클로 알려져 있습니다.
디젤	단열성	등압의	단열성	등화성의	디젤 엔진
험프리	등엔트로픽	등화성의	등엔트로픽	등압의	Shcramjets, 펄스 및 연속 폭발 엔진
레누아르		등화성의	단열성	등압의	맥박제트.1→2는 열 제거와 압축을 모두 수행합니다.원래 왕복 엔진에 사용하기 위해 개발되었습니다.
오토	등엔트로픽	등화성의	등엔트로픽	등화성의	가솔린/휘발유 엔진

또 다른 예는 Vuilleumier 사이클이다.^[17]

「 」를 참조해 주세요.

• 스털링 엔진
• 열음향 열풍 엔진
• 맨슨 가이제 엔진
• Flame Licker 엔진
• 카르노 열기관
• 열기관 기술 연대표

레퍼런스

외부 링크

• 스털링 사이클 머신 개요
• 에어 엔진 설계의 선구자(원하는 전기 선택)
• Vuilleumier 열분화 특허 방법
• 19세기 열풍 엔진 연구