आंतरिक दहन इंजन में इस्तेमाल होने वाले ताप के विद्युत रूप क्यों नहीं हैं

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चूंकि आंतरिक दहन इंजन (ICE) की पूरी नौकरी यांत्रिक ऊर्जा में गर्मी को चालू करना है, इसलिए इलेक्ट्रिक हीटिंग विधियां अधिक लोकप्रिय नहीं हैं? मुझे पता है कि एक कारण होना चाहिए। मैं इलेक्ट्रिक कारों या किसी भी चीज के बारे में बात नहीं कर रहा हूं, लेकिन बिजली का उपयोग गर्मी और काम करने के लिए कर रहा हूं।

engine-theory

— DeusIIXII
स्रोत

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एक पिस्टन इंजन एक रासायनिक विस्फोट को रोटेशन में परिवर्तित करता है, गर्मी काफी हद तक एक अवांछित उत्पाद है। बिजली को गर्मी के लिए गति में परिवर्तित करना एक इलेक्ट्रिक मोटर (ए-ला टेस्ला / प्रियस आदि) की तुलना में अक्षम होगा

— जॉन यू

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क्या इस प्रश्न का आधार गलत है, या प्रश्न के संपादन ने ओपी को गलत समझा है? ICE का काम गर्मी को यांत्रिक ऊर्जा में बदलना नहीं है। शायद ओपी पूछ रहा है कि समग्र रूप से अधिक इंजन में विद्युत हीटिंग का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है (गलत तरीके से उन्हें आईसीई के रूप में संदर्भित किया जाता है) और जरूरी नहीं कि आंतरिक दहन का विशेष रूप से मतलब है। इससे सवाल का जवाब पूरी तरह से अलग होगा।

— कीता - मोनिका

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यह देखें कि मैं बहुत उलझन में हूं। मेरे हाथ पर, जब मैं शोध करता हूं तो मैं लगातार सुनता हूं कि दहन इंजन गर्मी इंजन हैं जो गर्मी को गति में बदल देते हैं। अब आपका यह कहना नहीं है। मई यह सामान भ्रमित कर रहा है।

— देउसीआईआईआईआई

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@ मिनीबिस ICE बेशक हीट इंजन हैं, लेकिन कुल मिलाकर काम रासायनिक ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा (गर्मी के माध्यम से) में बदलना है।

— क्रिस एच

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Deus, मुझे लगता है कि आप वास्तव में भ्रमित हैं कि ICE कैसे काम करता है। जॉन यू की टिप्पणी आपके प्रश्न का एकमात्र उचित उत्तर है .. तकनीकी रूप से, गैसोलीन इंजन के लिए, इलेक्ट्रिक हीटिंग बहुत लोकप्रिय है - स्पार्किंग प्लग के चाप के चारों ओर उत्पन्न होने वाली अत्यधिक गर्मी का उपयोग विस्फोटक ईंधन मिश्रण को हल्का करने के लिए किया जाता है और दुनिया में हर गैसोलीन इंजन इलेक्ट्रिक हीटिंग का उपयोग करता है .. लेकिन पिस्टन को नीचे लाने वाली गर्म, विस्तारशील, विस्फोटकारी गैस एक रासायनिक प्रतिक्रिया का एक उत्पाद है, न कि एक विद्युत। आप आसानी से केवल एक बड़े पैमाने पर चिंगारी का उपयोग करके उसी के गैसोलीन मुक्त संस्करण को प्राप्त नहीं कर सकते थे

— कायुस जार्ड

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क्योंकि यह बहुत कुशल नहीं होगा।

आंतरिक दहन इंजन का मुख्य लाभ यह है कि उनके ईंधन (गैसोलीन, डीजल) का ऊर्जा घनत्व बहुत अच्छा है। आप अपेक्षाकृत छोटे, हल्के टैंक पर एक लंबा रास्ता तय कर सकते हैं। उनमें दोष यह है कि वे बहुत कुशल नहीं हैं। ईंधन में अधिकांश ऊर्जा घर्षण और गर्मी में खो जाती है, और केवल एक बहुत छोटा हिस्सा (<35%) वास्तव में यांत्रिक गति में बदल जाता है।

इलेक्ट्रिक वाहन महान हैं क्योंकि वे अविश्वसनीय रूप से कुशल हैं। वे जिस ईंधन (बैटरी) का उपयोग करते हैं, वह पेट्रोल या डीजल के रूप में कॉम्पैक्ट और लाइट के पास नहीं है, जितनी ऊर्जा वे स्टोर करते हैं, लेकिन एक इलेक्ट्रिक मोटर उस ऊर्जा का 90% + यांत्रिक गति में बदल सकती है।

गर्मी हवा में बिजली का उपयोग करना और दबाव परिवर्तन के आधार पर इंजन चलाना इन दोनों प्रणालियों के सबसे बुरे पहलुओं का संयोजन होगा।

— raydowe
स्रोत

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यह कुंजी है। हां, आप कार को आगे बढ़ाने के लिए पिस्टन में हवा को गर्म करने के लिए बिजली का उपयोग कर सकते हैं। हालाँकि, यह एक ही बिजली का उपयोग करने की तुलना में एक इलेक्ट्रिक मोटर को सीधे बिजली देने से कम कुशल होगा। आंतरिक दहन इंजनों में लाभ यह है कि वे गैसोलीन के रूप में बिजली का भंडारण कर सकते हैं, जो उपयोगी काम पैदा करने के लिए सुविधाजनक नहीं है (हम जो सबसे अच्छा काम कर सकते हैं, वह 30-35% दक्षता पर इन इंजनों में से एक है), लेकिन बहुत सुविधाजनक है ऊर्जा घनत्व की शर्तें। यदि आपके पास पहले से ही बिजली है, जो ऊर्जा का एक सुविधाजनक रूप है, तो आप सीधे उपयोग कर सकते हैं।

— कोर्ट अमोन

@CortAmmon और यहां तक कि अगर आप एक इलेक्ट्रिक कार चलाने के लिए गैसोलीन का उपयोग करते हैं, तो हमारे पास अब तक का सबसे उचित दृष्टिकोण आदर्श RPM पर संचालित ICE है (जो आपको एक विशिष्ट इंजन / ट्रांसमिशन सिस्टम की तुलना में काफी अधिक दक्षता प्रदान कर सकता है) विद्युत इंजन को चलाने वाली बिजली। फिर भी, दूसरे इंजन और बैटरियों के लिए आवश्यक अतिरिक्त वजन (और लागत) को हराना मुश्किल है।

— लुआण

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यद्यपि अन्य उत्तर ऊर्जा हानि से संबंधित अच्छे उत्तर प्रदान करते हैं, पर विचार करने के लिए एक अतिरिक्त बात है।

पृथ्वी पर आप कितने किलोवाट पर एक छोटे सिलेंडर में हवा को गर्म करने की योजना बना रहे हैं? यह आवश्यक है, क्योंकि एक विशिष्ट चार-सिलेंडर कार इंजन 100 किलोवाट बिजली का उत्पादन करता है, और दक्षता शायद सबसे अच्छा मामले में लगभग 33% है (यहां गैर-एटकिंसन-चक्र-इंजन मानकर)। तो, आपको 300 किलोवाट इलेक्ट्रिक हीटिंग की आवश्यकता है, जिसमें से एक सिलेंडर का हिस्सा 75 किलोवाट है।

इससे भी बदतर, आपको समय के एक विशिष्ट क्षण में हवा को गर्म करने की आवश्यकता है (संपीड़न स्ट्रोक और विस्तार स्ट्रोक के बीच)। सर्वोत्तम दक्षता के लिए, इन दो स्ट्रोक के बीच हीटिंग बहुत क्षणिक अवधि होनी चाहिए, लेकिन अब मान लेते हैं कि पूरे विस्तार स्ट्रोक का उपयोग हवा को गर्म करने के लिए किया जा सकता है। चार स्ट्रोक में से एक का मतलब है कि क्षणिक शक्ति को 4 (स्ट्रोक की संख्या) 75 किलोवाट या 300 किलोवाट की आवश्यकता है। प्रति सिलेंडर!

क्या आपने 300 किलोवाट के विद्युत ताप तत्वों को देखा है? यदि आपके पास है, तो आप शायद महसूस करते हैं कि 2 लीटर इंजन में 86 मिमी स्ट्रोक x 86 मिमी बोर सिलेंडर के अंदर इस तरह के हीटिंग तत्व को डालने का कोई तरीका नहीं है। इसे वास्तव में बहुत कम जगह में फिट होने की आवश्यकता होती है, क्योंकि यदि संपीड़न अनुपात 10 है, तो केवल 8.6 मिमी ऊर्ध्वाधर दिशा में उपलब्ध है।

यहां तक कि मेरे 1900W इलेक्ट्रिक इंटीरियर हीटर जो मैं ठंड के दौरान उपयोग करता हूं फिनिश सर्दियों में 86 मिमी x 8.6 मिमी की तुलना में बहुत बड़ा है। और वह केवल 1.9 किलोवाट है, 300 किलोवाट से बहुत कम है।

ध्यान दें कि हीटर को बाहरी रूप से, यानी इंजन को पास करने से पहले हवा को गर्म करना संभव नहीं है। इस मामले में, हवा का दबाव संपीड़न स्ट्रोक में भी बढ़ेगा, जिससे विस्तार स्ट्रोक के दबाव में वृद्धि होगी। आपको वास्तव में कंप्रेशन स्ट्रोक के दौरान हवा का ठंडा होना और विस्तार स्ट्रोक के दौरान गर्म होना चाहिए। तो हीटिंग तत्व को वास्तव में इंजन के लिए आंतरिक होना चाहिए।

— juhist
स्रोत

हालांकि यह भी एक समस्या है, यह मौलिक दक्षता के मुद्दे से बहुत कम महत्वपूर्ण है। यदि आप संख्याओं को थोड़ा समायोजित करते हैं तो यह वास्तव में संभव हो जाता है - विचार करें कि वहाँ> 50 किलोवाट निरंतर-प्रवाह वाले पानी के हीटर हैं जो कार के इंजन विभाग में अच्छी तरह से फिट होंगे। अब, हीटिंग पानी हमेशा गर्म हवा की तुलना में बेहतर काम करता है, लेकिन बहुत उच्च तापमान पर संपीड़ित हवा को गर्म करने से वायुमंडलीय दबाव हवा की तुलना में बहुत अधिक बिजली घनत्व की अनुमति मिलती है, ताकि सुरक्षित गर्म घर का तापमान हो, इसलिए आंतरिक हीटर की तुलना करना समझ में नहीं आता है।

— लेफ्टरनबाउट

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"पृथ्वी पर आप कितने किलोवाट पर एक छोटे सिलेंडर में हवा को गर्म करने की योजना बना रहे हैं?" मुझे पता नहीं है लेकिन मैं कार के पीछे पेट्रोल से चलने वाला जनरेटर लगाकर शुरू करूँगा! :-D

— डेविड रिचरबी

@DavidRicherby मैं सिलेंडर में पेट्रोल को इंजेक्ट करके और एक स्पार्क के साथ प्रज्वलित करके शुरू करूँगा। लेकिन वास्तव में, अगर हम केवल बिजली के बारे में बात कर रहे हैं, तो आपके पास एक वैध बिंदु है: बैटरी गैसोलीन के ऊर्जा घनत्व से मेल नहीं खा सकती है।

— जूहीस्ट

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जैसा कि आप उल्लेख करते हैं, (समान रूप से) चार स्ट्रोक में से एक को गर्म करना बेहद उदार है; अभ्यास में प्रति सिलेंडर शिखर हीटिंग दर शायद 1-10 मेगावाट की सीमा में है।

— निक टी

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tl; डॉ
आंतरिक दहन इंजन सभी गर्मी को यांत्रिक कार्य में नहीं बदल सकते । और अगर गर्मी स्रोत है, तो इसका उपयोग हीटिंग के लिए क्यों नहीं किया जाता है?

सभी थर्मल चक्र, उदाहरण के लिए कारनोट चक्र (आदर्श, सबसे प्रभावी), ओटो चक्र (आदर्श पेट्रोल इंजन), डीजल चक्र (आदर्श डीजल इंजन), क्लॉसियस-रैंकिन चक्र (आदर्श भाप टरबाइन), परिभाषा के अनुसार गर्मी के कुछ हिस्से को भंग कर देता है। असली इंजन यांत्रिक कार्य में कम ऊर्जा और गर्मी में अधिक ऊर्जा देते हैं।

अल्टरनेटर द्वारा बैटरी को चार्ज करने, स्पार्क प्लग, ईसीयू और अन्य सिस्टम को बिजली देने के लिए यांत्रिक ऊर्जा का एक हिस्सा लिया जाता है। बाकी का उपयोग वास्तविक गति के लिए किया जाता है।

यदि हम केवल इलेक्टोरल हीटर का उपयोग करते हैं, तो हम इंजन से सभी गर्मी को डंप करेंगे और कार को गर्म करने के लिए यांत्रिक कार्य के हिस्से का उपयोग करेंगे। यह दोतरफा है। यदि हम वायु ताप का उपयोग करते हैं तो हमारे पास इंजन से व्यर्थ ऊर्जा के भाग के लिए जोर से उपयोग होता है।

उदाहरण के रूप में स्टीरियो, एसी और सीट हीटर के साथ स्कोडा फैबिया 1.2 HTP (prodej [इसे ASAP] बेचे जाने का सम्मान) के ईंधन comsumption और ड्राइविंग समाप्ति) की तुलना करें। जब सभी प्रणालियां चालू होती हैं, तो खपत काफी अधिक होती है और त्वरण काफी बदतर होता है - सभी क्योंकि पहियों के बजाय अधिक शक्ति अल्टरनेटर को प्राप्त होती है। ऐसी कारों से आगे निकलने का प्रयास करते समय टर्निंग एसी को बंद करना आमतौर पर उपयोग में लाया जाने वाला रणनीति है।

विद्युत स्वतंत्र हीटिंग और विद्युत सीट हीटर को बढ़ाया आराम के लिए वैकल्पिक अतिरिक्त के रूप में उपयोग किया जाता है। परिवेशी तापमान की परवाह किए बिना उन्हें गर्म करने में एक मिनट से भी कम समय लगता है, दूसरी ओर इंजन के गर्म होने से परिवेशी तापमान के संबंध में मिनट से लेकर दसियों मिनट लगते हैं।

साइड नोट, यदि आपका इंजन ज़्यादा गरम हो रहा है, तो इसे पूरी तरह से गर्म करने की सलाह दी जाती है - यह गर्मी के कुछ हिस्सों को केबिन में विफल / अतिभारित रेडिएटर से पुनर्निर्देशित करेगा।

— क्राउले
स्रोत

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दरअसल, इलेक्ट्रिक प्रतिरोध हीटिंग के बजाय आप सिद्धांत रूप में एक गर्मी पंप का उपयोग कर सकते हैं जिसमें> 100% दक्षता है। आंतरिक दहन इंजन के <100% दक्षता से गुणा किए गए ताप पंप की> 100% दक्षता का मतलब यह हो सकता है कि समग्र दक्षता 100% के करीब हो। हालांकि, व्यवहार में, गर्मी पंप प्रतिरोध हीटिंग से भी अधिक हास्यास्पद है। जैसा कि मैंने अपने जवाब में बताया, हीटिंग तत्वों को बहुत बड़ा होना चाहिए। गर्मी पंप? और भी बड़ा।

— जूहीस्ट

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@ जुहिस्ट हीट पंप्स को ठंडा हीटर से गर्म कूलर तक गर्मी पंप करने के लिए यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता होती है। Thats क्यों फ्रिज और एसी कंप्रेशर्स है। 100 ° C इंजन से <30 ° C केबिन में ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए हीटपम्प का उपयोग क्यों करें? Peltier सेल simillar काम करता है; कंप्रेसर को इलेक्ट्रिक चार्ज द्वारा अल्टरनेटर और गैस माध्यम से बदल दिया जाता है।

— क्रॉले

@ जूहिस्ट आप अलग-अलग POW से प्रश्न पूछते हैं। आप कार्यशील गैस के विद्युत ताप पर चर्चा करते हैं - बिजली द्वारा पेट्रोल की जगह। :)

— क्राउन

आह, हाँ, वास्तव में। मैंने आपका उत्तर ध्यान से नहीं पढ़ा।

— जूही

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@ जुहिस्ट हीट पंप में> 100% दक्षता नहीं होती है। आप प्रदर्शन के गुणांक (सीओपी) के बारे में सोच रहे हैं, जो 3 या 4 का कारक हो सकता है। 100 वाट डालें और आप 300 या 400 वाट की दर से गर्मी बढ़ा सकते हैं। यह ओवर्यूनिटी जैसा लगता है! लेकिन नहीं। वास्तविकता यह है कि, एक, बस चलती गर्मी कोई नई ऊर्जा नहीं बनाती है। दो, गर्मी पंप का उत्पादन तापमान परिवेश से बहुत अलग नहीं होगा। यह बहुत अधिक ऊर्जा की मात्रा को कम करता है जिसे आप आउटपुट से पुनर्प्राप्त कर सकते हैं (देखें "कार्नोट दक्षता")।

— जेमी हनरहान

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ICE का उद्देश्य रासायनिक ऊर्जा को गति में परिवर्तित करना है। यह ईंधन को प्रज्वलित करके प्रति सेकेण्ड गर्मी उत्पन्न करने के लिए नहीं करता है बल्कि सिलेंडर में कणों के तेजी से विस्तार का कारण बनता है, जो बदले में दबाव बनाता है, और इसलिए पिस्टन पर बल लागू करता है। हीट कई कारकों में से एक है जो उस विस्तार में खेलते हैं। हालांकि कई अन्य कारक दहन में शामिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं में खेलते हैं। ये केवल इलेक्ट्रिक हीट के साथ तेजी से हवा को गर्म करके सिम्युलेटेड नहीं हो सकते हैं। रासायनिक ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करना, यह भी पता चला है, जो कुशलता से गर्मी में बिजली को परिवर्तित करने के लिए बहुत आसान है।

— माइकल ले
स्रोत

रासायनिक ऊर्जा का उपयोग ऊष्मा को छोड़ने के लिए किया जाता है। और तापमान में परिवर्तन से कणों का विस्तार होता है, ऐसा इसलिए है क्योंकि मैं गैस कानून को सही ढंग से समझता हूं।

— DeusIIXII

@DeusIIXII मैं आपकी बात देखता हूं। थोड़ा और शोध करने पर ऐसा लगता है कि इसमें शामिल गैसीय विस्तार मेरे विचार से अधिक जटिल है, और कई कारक खेल में आते हैं, सबसे बड़ा एक (मुझे लगता है) तापमान में वृद्धि हुई दबाव में वृद्धि हुई है।

— माइकल ले

मैं आपके साथ हूँ। इसके अधिक जटिल तब मैंने भी सोचा था। मुझे पता था कि यह एक बड़ा विषय होगा लेकिन आदमी। जबरदस्त हंसी।

— DeusIIXII

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@ मिचेल - कृपया अपने उत्तर को तदनुसार संपादित करें। जैसा कि आपके पास है, आपका उत्तर सही नहीं है।

— P 21s 212

@DeusIIXII शब्दावली बहुत जल्दी पेचीदा हो जाती है। कई संदर्भों में, जब आप गर्मी के बारे में बात करते हैं, तो आप वास्तव में बेकार गर्मी के बारे में बात करते हैं - वह हिस्सा जो काम करने के लिए उपयोग नहीं किया जा सकता है। लेकिन यह वास्तव में उचित नहीं है जब गर्मी इंजन से निपटना, जिसका एकमात्र उद्देश्य गर्मी अंतर से जितना संभव हो उतना काम निकालना है :) लेकिन ध्यान दें कि यह वास्तव में यह "निचोड़" है जो आपको कम दक्षता देता है, गैसोलीन जलाना नहीं । आप इलेक्ट्रिक मोटर (~ 90% दक्षता) के बजाय इलेक्ट्रिक हीट इंजन (~ 30% दक्षता) का उपयोग क्यों करेंगे ? और बिजली की मोटरें हल्की और सस्ती हैं :)

— लुआं

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लेकिन हम आंतरिक दहन इंजन में गर्मी पैदा करने के लिए विद्युत प्रणालियों का उपयोग करते हैं। वे ब्लॉक हीटर कहलाते हैं।

जैसा कि अधिकांश टिप्पणियां और पोस्ट बताते हैं, यह गर्मी नहीं है जो यांत्रिक ऊर्जा में बदल जाती है, यह पिस्टन के माध्यम से प्रज्वलित ईंधन (दहन) से बल है। गर्मी ज्यादातर बर्बाद ऊर्जा है, जो शीतलक द्वारा अवशोषित और स्थानांतरित की जाती है।

हालांकि अत्यधिक तापमान पर तेल अधिक चिपचिपा हो जाता है, जिससे अधिक ऊर्जा को स्थानांतरित होने की आवश्यकता होती है। यह ठंड को चलाने की कोशिश करते समय इंजन को नुकसान पहुंचा सकता है, या सिस्टम को चलाने में असमर्थता पैदा कर सकता है। ब्लॉक हीटर को इंजन के कुछ हिस्सों को उनके आदर्श चलने वाले तापमान के करीब रखने के लिए डिज़ाइन किया गया था ताकि इसे शुरू करना आसान हो सके।

इसलिए जब हमें पहले से चल रहे इंजन में अतिरिक्त गर्मी पैदा करने के लिए बिजली की जरूरत नहीं होती है, तो हम इसका इस्तेमाल चीजों को गर्म रखने के लिए करते हैं।

— अनाम कायर
स्रोत

मुझे यकीन नहीं है कि कैसे एक ब्लॉक हीटर के लिए आपका संदर्भ ओपी के सवाल का जवाब देता है?

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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ब्लॉक हीटर का उपयोग पहियों को बिजली देने के लिए नहीं किया जाता है, वे एक हाउसकीपिंग सिस्टम हैं।

— whatsisname

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मुझे नहीं पता कि आप गर्मी से क्या मतलब है और काम करते हैं, लेकिन पूर्व -86 लैंसिया डेल्टा में इलेक्ट्रिक केबिन हीटिंग है जो कि आपको संदर्भित करता है?

यदि आप इंजन में शामिल हवा को गर्म करने का मतलब रखते हैं, तो यह एक बुरा विचार है क्योंकि ठंडी हवा में घनत्व सबसे अधिक है और इसलिए दहन के लिए सबसे अधिक ऑक्सीजन उपलब्ध है।

— स्टीव मैथ्यूज
स्रोत

दूसरे पैराग्राफ के बारे में: यही कारण है कि टर्बोचार्ज्ड इंजन टर्बो और सेवन के बीच इंटरकोलर का उपयोग करते हैं।

— क्रॉले

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पहला सवाल - आपको बिजली कहां से मिलती है? हम जो बिजली का उपयोग करते हैं, वह अन्य स्रोतों हाइड्रो, जियोथर्मल आदि से आता है, रूपांतरण के नुकसान के साथ संयुक्त का मतलब है कि गर्मी प्रदान करने के लिए अन्य ईंधन जो सीधे उपलब्ध कोयले आदि हैं, का उपयोग करना प्रभावी रहा है। अब, ग्लोबल वार्मिंग के साथ फिर हम नवीनीकरण की ओर बढ़ रहे हैं ...

— सौर माइक
स्रोत

उम नहीं। रूपांतरण के नुकसान के साथ भी, बिजली एक आईसीई की तुलना में अधिक कुशल है। इलेक्ट्रिक कारों को अपनाने में बाधा उत्पन्न करने वाली समस्या बैटरी की क्षमता / सीमा की कमी है।

— होब्स

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ऊष्मा ऊर्जा का एक रूप है, लेकिन बिजली की तुलना में यह आलसी है। इससे काम निकालना मुश्किल है। इसलिए यदि आपके पास बिजली का एक स्रोत था, तो आप 99% दक्षता के साथ इलेक्ट्रिक मोटर में इसका उपयोग करना बेहतर समझेंगे, क्योंकि इसका उपयोग किसी चीज़ को गर्म करने के लिए किया जा सकता है और फिर वास्तव में अच्छे दिन पर 30% दक्षता के साथ गर्मी से काम निकाल सकते हैं। ।

और मैंने बोल्ट्जमैन के स्थिरांक का भी उल्लेख नहीं किया!

— phunctor
स्रोत