อุณหพลศาสตร์ของการขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เจ็ทคืออะไร?

อุณหพลศาสตร์ของการขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เจ็ทคือการศึกษาเกี่ยวกับพลังงาน ความร้อน และการทำงานเพื่อเข้าใจและปรับปรุงประสิทธิภาพ

อุณหพลศาสตร์ของการขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เจ็ทคืออะไร?

อุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับพลังงาน ความร้อน และการทำงานเป็นระบบของพวกมัน เครื่องยนต์เจ็ทเป็นหนึ่งในเครื่องจักรที่ใช้หลักอุณหพลศาสตร์ในการทำงานเพื่อสร้างแรงผลักดัน โดยการสนใจหลักอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์เจ็ทนี้ เป็นการเปิดเผยเบื้องหลังการทำงานที่สำคัญในการขับเคลื่อนโดยเฉพาะสำหรับเครื่องบิน

วงจรการทำงานของเครื่องยนต์เจ็ท

• การอัดอากาศ (Compression)
• การเผาไหม้ (Combustion)
• การขยายตัวของก๊าซ (Expansion)
• การปล่อยไอเสียออก (Exhaust)

กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อแรกกล่าวถึงการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งพลังงานทั้งหมดต้องคงอยู่ในระบบและรวมถึงการเปลี่ยนแปลงพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น พลังงานเข้าสู่ระบบจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (พลังงานเคมี) จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน และหลังจากนั้นจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลที่ใช้ในการขับเคลื่อน

กฎข้อสองของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อสองกล่าวถึงการเพิ่มของเอนโทรปี (Entropy) หรือการเพิ่มขึ้นของความไม่เป็นระเบียบในระบบ ซึ่งมีผลก่อให้เกิดการสูญเสียพลังงานบางส่วนไปในรูปแบบของความร้อนที่ไม่สามารถใช้งานได้

สมการของการขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เจ็ท

สมการพื้นฐานที่ใช้ในการคำนวณการคำนวณการขับเคลื่อนคือ:

Thrust = (mass flow rate) * (exit velocity – inlet velocity) + (exit pressure – atmospheric pressure) * exit area

ในการคำนวณนี้ “mass flow rate” คือ อัตราการไหลของมวลของก๊าซ, “exit velocity” และ “inlet velocity” คือความเร็วของอากาศที่เข้าและออกจากเครื่องยนต์ และ “exit area” คือพื้นที่หน้าตัดของทางออก โดยทำให้ทราบถึงผลรวมของแรงขับเคลื่อนที่เกิดจากการเผาไหม้มีผลอย่างไรในการสร้างแรงผลักดัน

การเข้าใจและประยุกต์ใช้หลักอุณหพลศาสตร์ต่อการทำงานของเครื่องยนต์เจ็ทเป็นเรื่องสำคัญและซับซ้อน แต่ก็เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้เครื่องบินสามารถบินได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย