En primer lugar, me gustaría aclarar el término ” cuello de botella térmico “. Hay esencialmente dos definiciones,
La primera definición aborda esencialmente, que la Primera Ley es esencialmente una declaración de conservación de energía y afirma que no se puede obtener más energía de un motor térmico de la que se coloca. Pero la Segunda Ley dice que ningún motor térmico puede usar todo El calor producido por un combustible para hacer el trabajo. El ciclo de Carnot indica la eficiencia ideal, que es posible solo si no hay fricción, pérdidas mecánicas, fugas, etc., pero las eficiencias reales de la máquina son mucho menores y todo este fenómeno se denomina como un cuello de botella térmico, lo que en otras palabras significa que existe un tope de cuán eficiente puede ser un motor. Entonces, por ejemplo, si una planta de energía térmica está funcionando a 700 K, su eficiencia no será de 700-300 / 700, es decir, ~ 57%, lo que denota el límite de la eficiencia de la planta de energía, además, no es posible alcanzar La eficiencia de carnot, con todos los factores como la fricción, etc. incorporados, la eficiencia en tiempo real de la planta estará en el rango de 30-35%.
En la figura adjunta en la pregunta, el cuello de botella térmico se refiere a los puntos donde la temperatura es excesivamente alta debido principalmente a defectos de diseño , el término es de primordial importancia en la industria electrónica.
Al determinar cómo cuantificar un cuello de botella térmico es importante que combine tanto la cantidad de calor que fluye como la dificultad que experimenta el calor a medida que fluye . La cantidad de calor que fluye es simplemente el flujo de calor, Watt / metro ^ 2. Para la dificultad que experimenta el calor a medida que fluye, el gradiente de temperatura puede considerarse indicativo de la dificultad. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura, mayor es la dificultad experimentada que dio lugar a ese dT / dx . Para obtener lo que se denomina número de cuello de botella , está formulado como el producto escalar del flujo de calor y los vectores de gradiente de temperatura en todos los puntos , que también indican exactamente dónde están los principales contribuyentes a esta resistencia térmica general.
Por lo tanto, cualquier falla relacionada con el diseño en un motor de calor / CI , por ejemplo, una irregularidad en la muesca / superficie en el interior del cilindro de combustión puede ser un punto de cuello de botella térmico, ya que el flujo de calor a través de la muesca será mayor (el área de la la muesca es comparativamente más pequeña, lo que hace que sea propensa a la concentración de calor , lo que puede conducir a una falta de uniformidad en el aumento de la temperatura dentro de la cámara de combustión, lo que puede afectar negativamente el encendido de un motor SI, ya que el punto de cuello de botella térmico será el punto donde el el combustible se enciende primero ( tendrá una mayor probabilidad de alcanzar la temperatura de autoignición de la gasolina durante la carrera de compresión) que podría no estar en el frente de la llama y que posteriormente puede conducir a una formación de onda de choque que produce el ruido conocido de ruido metálico. comúnmente como Golpe del motor (chispa) que puede causar daños en el motor y conduce a una reducción en la eficiencia térmica (debido a la limitación de la relación de compresión que se puede lograr).
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Es por eso que es de suma importancia, que el cilindro de combustión esté libre de cualquier irregularidad en la superficie para lo cual se incorpora un proceso de super-acabado como Honing .
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