从热力学原理说明蒸汽机车的效率为什么小于内燃机车?

Question

从热力学原理说明蒸汽机车的效率为什么小于内燃机车?

Answer 1

　　一、蒸汽机原理及热能损耗
蒸汽机车是蒸汽机在交通工具上运用的最好范例.我们都知道,蒸汽机是靠蒸汽的膨胀作用来作功的,蒸汽机车的工作原理也不例外.当司炉把煤填入炉膛时,煤在燃烧过程中,它蕴藏的化学能就转换成热能,把机车锅 炉中的水加热、汽化,形成400℃以上的过热蒸汽,再进入蒸汽机膨胀作功,推动汽机活塞往复运动,活塞通过连杆、摇杆,将往复直线运动变为轮转圆周运动,带动机车动轮旋转,从而牵引列车前进.
蒸汽机车热效率很低,锅炉内燃料燃烧的热量只有一部分转变为蒸汽的热能,锅炉的效率一般为50%～80%.蒸汽在汽机内作功,汽机效率只有10%～15%.此外,在汽机到轮周的力的传递中,机械效率为80%～95%.因此蒸汽机车的最高热效率只有8%～9%,而且在车站停车,在机务段整备、停留等仍需消耗燃料,所以实际热效率只有5%～7%.
二、内燃机车原理及热损耗 内燃机车燃料在汽缸内燃烧,所产生的高温高压气体在汽缸内膨胀,推动活塞往复运动,连杆带动曲轴旋转对外做功,燃料的热能转化为机械功.柴油机发出的动力传输给传动装置（主要是柴油机将热能转变为机械能,机械能转变为电能带动机车电机旋转）,通过对柴油机、传动装置的控制和调节,将适应机车运行工况的输出转速和转矩送到每个车轴齿轮箱驱动动轮,动轮产生的轮周牵引力传递到车架,由车架端部的车钩变为挽钩牵引力来拖动或推送车辆.内燃机热损耗比蒸汽机车小很多,功率也比蒸汽机车大而且比蒸汽机车速度更好控制.