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"थर्मल दक्षता" एक ऐसा मुद्दा है जिस पर ईंधन वाहनों में हमेशा चर्चा होती है। यदि आप उच्च प्रदर्शन चाहते हैं, तो आपको उच्च दक्षता की आवश्यकता है, और यदि आप कम ईंधन खपत चाहते हैं, तो आपको उच्च दक्षता की भी आवश्यकता है। लेकिन आंतरिक दहन इंजन की तापीय दक्षता कितने ऊंचे मानक तक पहुंच सकती है?
बड़े पैमाने पर उत्पादित इंजनों के लिए उच्चतम मानक 45% से अधिक नहीं है। वर्तमान में, BYD के 1.5L NA एटकिंसन चक्र का उच्चतम मानक 43.02% है। अधिकांश इंजनों के मानक लगभग 35% हैं। डीजल इंजनों की तापीय दक्षता 35% से 45% के बीच होती है, जो बहुत अधिक नहीं है।
क्या इंजन की तापीय क्षमता को उल्लेखनीय रूप से बढ़ाने का कोई तरीका है? यदि इसे वर्तमान स्तर से आधा या दोगुना तक बढ़ाया जा सकता है, तो ईंधन वाहनों का भविष्य कैसा होगा?
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आंतरिक दहन इंजनों की तापीय क्षमता अधिक नहीं हो सकती, जो एक बहुत ही असहाय तथ्य है; अल्ट्रा-हाई थर्मल दक्षता वाले इंजन अभी भी प्रयोगशाला में 50% से अधिक पड़े हैं, और वे जिन सामग्रियों का उपयोग करते हैं वे "सिरेमिक मिश्रित सामग्री" हैं। यहां तथाकथित सिरेमिक का उपयोग जलाने के लिए किया जाता है। बोतलें और जार बनाने के लिए सिरेमिक की अवधारणा अलग है। यह एक उच्च-मानक नैनोकम्पोजिट सामग्री है, और विनिर्माण लागत बहुत अधिक है।
और यहां तक कि इस सिरेमिक इंजन की थर्मल दक्षता भी लगभग 50% ही है। आंतरिक दहन इंजनों की तापीय दक्षता को क्या सीमित करता है? ! नीचे दी गई तस्वीर देखें.
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इनलेट और निकास हानि, घिसाव हानि, शीतलन हानि, और दहन पर्याप्तता हानि, इन हानियों में से सबसे अधिक अतिरंजित हानि "शीतलन हानि" है; तथाकथित आंतरिक दहन इंजन या बाह्य दहन इंजन "ऊष्मा इंजन" हैं जो ईंधन जलाने से उत्पन्न ऊष्मा ऊर्जा पर निर्भर करते हैं। , और फिर एक जटिल यांत्रिक संरचना के माध्यम से यांत्रिक ऊर्जा, यानी शक्ति में परिवर्तित हो जाती है।
ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम कहता है कि ऊष्मा ऊर्जा उच्च तापमान वाली वस्तुओं से निम्न तापमान वाली वस्तुओं में स्थानांतरित हो जाएगी। ईंधन दहन की ज्वाला का तापमान बहुत अधिक होता है। गैसोलीन 1200 डिग्री तक और डीजल 1800 डिग्री तक पहुँच सकता है। यह देखा जा सकता है कि उत्पन्न ऊष्मा ऊर्जा कितनी अतिरंजित है; और इंजन के शरीर का तापमान लौ के तापमान से बहुत कम है, लेकिन इंजन की सामग्री की भी एक सीमा होती है। यदि यह सीमा से अधिक हो गया, तो यह पिघल जाएगा। इसलिए, सामग्री बड़ी मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करेगी, लेकिन यह केवल ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकती है, इसलिए एक शीतलन प्रणाली की आवश्यकता है।
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शीतलन प्रणाली को दो भागों में विभाजित किया गया है। एक बाहरी इलेक्ट्रॉनिक पंखा और वायुप्रवाह है जो शरीर को ठंडा करने के लिए बाहर से गर्मी ऊर्जा को अवशोषित करता है। दूसरा आंतरिक एंटीफ्ीज़र शीतलक है जो दहन से उत्पन्न ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे अंदर से ठंडा करता है। केवल इस तरह से इंजन सामग्री को पिघलने से रोका जा सकता है। नुकसान, लेकिन इससे बड़ी मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा भी नष्ट (अवशोषित) हो जाएगी, और जो हिस्सा बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है वह बहुत कम हो जाएगा।
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इसलिए यदि आप इंजन की तापीय दक्षता में सुधार करना चाहते हैं, तो मुख्य रूप से शीतलन हानि को कम करना है। इसे कम करने का तरीका इंजन सामग्री की ताप प्रतिरोध सीमा को बढ़ाना है। वर्तमान में, ऐसा लगता है कि जिन उच्च-मानक सामग्रियों का चयन किया जा सकता है वे बेहद सीमित हैं। नैनो-सिरेमिक मिश्रित सामग्रियों पर विचार किया जा सकता है, लेकिन इस सामग्री के साथ इंजन बनाने की लागत हास्यास्पद होगी।
परिणामस्वरूप, आंतरिक दहन इंजन एक अनंत चक्र में प्रवेश कर गया है। उच्च दक्षता वाले आंतरिक दहन इंजनों की विनिर्माण लागत बहुत अधिक है, और लोकप्रिय होने की कोई संभावना नहीं है। सामान्य सामग्रियों से बने आंतरिक दहन इंजनों की तापीय दक्षता अधिक नहीं हो सकती है, और बिजली और ईंधन की खपत की सीमा बहुत कम है।
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जब तक सामग्री विज्ञान में कोई सफलता नहीं मिलती तब तक आंतरिक दहन इंजनों की थर्मल दक्षता में सुधार की उम्मीद करना अवास्तविक है, लेकिन कोई सफलता नहीं होगी। इसलिए, हम मौजूदा सामग्रियों के दायरे में ही उच्च दक्षता वाले इंजन बनाने के लिए अन्य तकनीकों का उपयोग कर सकते हैं। उच्च दक्षता प्राप्त करने की दिशा "तेल न जलाना" है!
जैसे बिजली की मोटरें.
पावर बैटरी पैक के माध्यम से मोटर वाइंडिंग में विद्युत प्रवाह इनपुट एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाता है, जो स्थायी चुंबक के चुंबकीय ध्रुवों या कॉइल के दूसरे सेट के चुंबकीय ध्रुवों को "परस्पर प्रतिकर्षित" करके रोटर को चला सकता है; संरचना बहुत सरल हो सकती है, लेकिन मुख्य बिंदु यांत्रिक ऊर्जा को परिवर्तित करने का सिद्धांत है। तापीय ऊर्जा के स्थान पर चुंबकीय क्षेत्र से शीतलन हानि की समस्या हल हो जाती है। इलेक्ट्रॉनिक संरचना बहुत सरल है, और यांत्रिक प्रतिरोध हानि भी बेहद कम है।
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इसलिए, मोटर की "थर्मल दक्षता" सीमा बहुत अतिरंजित हो सकती है, और अल्ट्रा-उच्च मानक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर 97.5% तक पहुंच सकती है! यह आंतरिक दहन इंजन की पहुंच से परे की ऊंचाई है। उच्च गति सीमा में एसिंक्रोनस एसी मोटर्स का नुकसान कम होता है। यदि समानताएं और अंतर एक साथ उपयोग किए जाएं, तो इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम की दक्षता बहुत आदर्श होगी।
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सामान्य सामग्रियों का उपयोग करके उच्च दक्षता, उच्च प्रदर्शन और कम ऊर्जा खपत वाले इंजन बनाए जा सकते हैं। ऐसा लगता है कि अब आंतरिक दहन इंजनों का अध्ययन करने की जहमत उठाने का कोई कारण नहीं है; अब जिस चीज को तोड़ने की जरूरत है वह है पावर बैटरियों की विनिर्माण लागत। जब तक उच्च-घनत्व और कम लागत वाली बैटरियां बनाई जा सकती हैं, पावर बैटरियां और इलेक्ट्रिक वाहन सीधे ईंधन वाहनों की जगह ले सकते हैं;
इससे पहले, आंतरिक दहन इंजन को वाहन में "जनरेटर" की भूमिका निभाने की अनुमति देने के लिए केवल प्लग-इन हाइब्रिड तकनीक और विस्तारित-रेंज तकनीक का उपयोग करना आवश्यक था। मशीन कम गति पर चलेगी और उच्च दक्षता वाली मोटर की सामान्य ड्राइविंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए थोड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करेगी। कारों के लिए, यह मोड ड्राइव सिस्टम की थर्मल दक्षता को अत्यधिक उच्च मानकों तक पहुंचाने के बराबर है, इसलिए अब आंतरिक दहन इंजन के बारे में चिंता करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
