Il motore termico o motore a combustione è una macchina motrice termica, che utilizza quindi il calore come vettore energetico per la produzione di energia e lavoro meccanici (eventualmente poi convertito in corrente elettrica). Vediamo di seguito più nel dettaglio il suo funzionamento.
Che cos’è il motore termico
Il motore termico è un dispositivo utilizzato per convertire il calore, o meglio l’energia termica, in energia meccanica: la fonte di calore passa attraverso il motore stesso ed entra in un dissipatore freddo. Quest’ultimo ha la temperatura più bassa del ciclo termodinamico.
Ci sono diversi tipi di motori termici, ognuno dei quali ha il proprio ciclo specifico. Alcuni esempi di motori termici includono motori a vapore e a combustione interna, motori Stirling e turbine a gas. Dentro al motore termico si svolge il ciclo termodinamico, questi tipi di motore sono classificati in base ai propri cicli termodinamici specifici. Il dispositivo stesso che converte l’energia termica in lavoro è noto come “motore”, mentre il modello termodinamico applicato al motore è il “ciclo”.
Funzionamento
Generalmente, maggiore è la differenza di temperatura tra la sorgente calda e il dissipatore freddo all’interno del ciclo, più efficiente sarà il motore. Un motore a vapore funzionante, quindi, richiederà sia una fonte di calore ad alta temperatura che un dissipatore molto freddo. Nel ciclo Rankine, una caldaia utilizza un bruciatore ad alta temperatura per convertire l’acqua in vapore: il vapore attraversa poi il motore e viene ritrasformato in acqua attraverso un condensatore a bassa temperatura.
Più il condensatore è freddo, più vapore sarà condensato di nuovo in acqua. I condensatori, infatti, sono pensati apposta per invertire il processo di saturazione effettuato dalla caldaia. Con tassi di condensazione elevati: più alto sarà il tasso, più acqua verrà restituita, aumentando anche l’efficienza del ciclo di vapore.
Ma la temperatura del dissipatore freddo dipende dalla temperatura circostante, che a volte può non essere raffreddata alle condizioni giuste. Per questo motivo, l’efficienza del motore termico è condizionata dai limiti di temperatura del dissipatore freddo. Una soluzione è quella di aumentare la temperatura della sorgente calda.
L’efficienza del motore termico varia a seconda del motore e del ciclo specifici: in genere dal 3% a circa il 70%, con i motori delle auto che raggiungono un’efficienza termica intorno al 25%. I motori termici più efficienti sono situati nelle grandi centrali elettriche, dove vengono utilizzate sia turbine a vapore che turbine a gas per generare elettricità.
Ultima modifica: 10 Aprile 2022
