Najważniejsze informacje:
Treść:
Cykl Diesla
Silnik Diesla powstał przez Rudolph Diesel w 1892 roku i była to nieco modyfikacja silnika SI poprzez wyeliminowanie świecy zapłonowej i wprowadzenie wtryskiwacza paliwa. Pomysł polegał na przezwyciężeniu problemu związanego ze sprężaniem mieszanki powietrzno-paliwowej i zastąpienie go tylko sprężaniem powietrza i doprowadzeniem paliwa pod wysokim ciśnieniem, powietrzem o wysokiej temperaturze do procesu spalania.
Definicja cyklu diesla
Cykl diesla lub Idealny cykl diesla to cykl wytwarzania mocy, który generuje bocian mocy przy stałym ciśnieniu. Jest stosowany w silnikach spalinowych tłokowych z paliwem jako olej napędowy.
Cykl spalania oleju napędowego
Nakład pracy wymagany w cyklu Diesla służy do sprężania powietrza, a nakład pracy jest uzyskiwany przez spalanie paliwa powodującego skok mocy. Uważa się, że spalanie odbywa się pod stałym ciśnieniem (proces izobaryczny), co powoduje wzrost objętości i temperatury.
Proces rozpoczyna się od zassania powietrza atmosferycznego do cylindra, następnie następuje proces sprężania, w wyniku którego dochodzi do wzrostu ciśnienia i temperatury powietrza.
Pod koniec tego etapu powietrze ma wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie, tuż przed końcem etapu sprężania paliwo jest dodawane przez wtryskiwacz paliwa. gdy paliwo wchodzi w kontakt z powietrzem o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu, samoczynnie się zapala i następuje etap spalania.
Spalanie paliwa uszlachetniającego powoduje generowanie mocy, co skutkuje skokiem mocy, tzn. tłok jest cofnięty z dużą siłą, co skutkuje wydajnością pracy niż w ostatnim etapie, czyli następuje wydmuch, aby wypuścić spalone gazy w cylinder.
A potem proces się powtarza.
Aby uzyskać ciągłą wydajność, musimy ustawić liczbę cylindrów, a nie tylko jeden.
Wykres pv cyklu diesla | cykl diesla ts | wykres cyklu diesla pv i ts | wykres pv ts cyklu diesla | schemat cyklu diesla
Procesy:
1'- 1: zasysanie powietrza atmosferycznego
Powietrze atmosferyczne jest zasysane do cylindra w celu przeprowadzenia procesu sprężania. gdy tłok porusza się w dół w kierunku dolnego martwego punktu.
system działa jako system otwarty.
1-2: Izentropowa kompresja adiabatyczna
Tłok przemieszcza się od dołu cylindra (BDC) do góry cylindra (TDC), sprężając powietrze adiabatycznie, utrzymując stałą entropię. Nie bierze się pod uwagę interakcji ciepła z ciepłem. System działa jak system zamknięty.
2-3: Dodawanie ciepła o stałym ciśnieniu
tuż przed końcem suwu sprężania paliwo wtryskiwane jest za pomocą kolektora paliwowego, a ta mieszanka paliwa o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem powoduje samozapłon paliwa (w przeciwieństwie do silnika benzynowego, silnik Diesla nie posiada świeca zapłonowa, aby wspomóc proces spalania, ma wtryskiwacz paliwa jest umieszczony w celu włożenia paliwa) i uwalnia ciepło w dużej ilości, powodując siłę na głowicy tłoka, która przesuwa go do BDC. Proces ten odbywa się pod stałym ciśnieniem. (Rzeczywisty proces nie jest możliwy pod stałym ciśnieniem). W pewnym momencie działa jako system otwarty, gdy paliwo wchodzi do systemu.
3-4: Izentropowa ekspansja adiabatyczna
Tłok przemieszcza się od góry cylindra (TDC) do dołu cylindra (BDC) z powodu siły wyniku spalania. A ekspansja odbywa się przy stałej entropii. Nie bierze się pod uwagę interakcji ciepła.
system działa jako system zamknięty.
4-1-4': Odprowadzanie spalonych gazów
Spalony gaz jest wypuszczany przez otwór wylotowy, aby rozpocząć kolejny cykl. system ponownie działa w systemie otwartym. zakładamy, że proces wyczerpania zachodzi przy stałej objętości.
Analiza cyklu diesla
1. Tłok w silniku tłokowym przesuwa się z górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu, powodując niskie ciśnienie wewnątrz cylindra. W tym momencie otwór wlotowy zostaje otwarty, umożliwiając wejście do butli świeżego powietrza bogatego w tlen atmosferyczny. System posuwisto-zwrotny działa jak system otwarty podczas tego procesu, pozwalając masie na wejście do systemu.
proces ten odbywa się pod stałym ciśnieniem (1′-1)
Pod koniec ssania port jest zamknięty, a system działa jako system zamknięty.
2. Idealny proces cyklu rozpoczyna się, gdy tłok osiąga dolny martwy punkt i zaczyna poruszać się w kierunku górnego martwego punktu.
Silnik tłokowy działa jak system zamknięty. Powietrze wewnątrz cylindra jest sprężane przez tłok. kompresja jest kompresją izentropowo-adiabatyczną. (Bez wytwarzania entropii i bez uwzględnienia ciepła). W wyniku kompresji powietrze osiąga wysokie ciśnienie i wysoką temperaturę.
Zanim tłok osiągnie szczyt cylindra (TDC), paliwo przepływa przez kolektor do cylindra.
Wprowadzone paliwo jest w formie rozpylonej; gdy paliwo wchodzi w kontakt z otoczeniem o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze, ulega samozapłonowi (nie wymaga świecy zapłonowej), powodując uwolnienie energii (energia chemiczna jest przekształcana w energię cieplną).
3. W tym procesie następuje faktyczne wytwarzanie energii; duża siła jest generowana podczas spalania i przesuwa tłok z górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu. W tym momencie następuje proces ekspansji.
Siła jest przekazywana w celu uruchomienia wału korbowego i generowania energii mechanicznej z energii cieplnej.
(Ten skok jest również znany jako suw mocy, w silniku czterosuwowym otrzymujemy jeden suw mocy na każde dwa obroty, podczas gdy w dwusuwie otrzymujemy suw mocy na każdy obrót.)
4. Spalony gaz (pozostałość) musi zostać wypuszczony z cylindra, stąd praca wykonywana jest za pomocą tłoka
przeprowadzka z BDC do TDC
I jeden cykl został zakończony.
(Jeżeli silnik tłokowy jest czterosuwowy, każda operacja odbywa się osobno, podczas gdy dla dwusuwowego dwie operacje wykonywane są jednocześnie.)
Wyprowadzenie cyklu diesla| formuła cyklu diesla
Odrzucone ciepło:
Wydajność pracy:
Stopień sprężania
Współczynnik rozszerzenia
Współczynnik odcięcia:
powyższe równanie możemy skorelować w postaci jak poniżej:
Współczynnik kompresji można zdefiniować jako iloczyn współczynnika rozszerzalności i współczynnika odcięcia.
Zobaczmy wyprowadzenie każdego indywidualnego procesu:
Proces 3-4:
Proces 2-3:
Proces 1-2:
będziemy dalej wykorzystywać te wartości temperatury, aby uzyskać równanie wydajności.
Sprawność wyprowadzenia cyklu diesla | sprawność cyklu diesla | wyprowadzenie sprawności cyklu diesla | standardowa sprawność powietrza w cyklu diesla | wzór wydajności cyklu diesla | wyprowadzenie sprawności cyklu diesla | sprawność cieplna obiegu diesla
Wydajność
Zastępując T1,T2,T3 w eff enq
Stopień sprężania cyklu diesla
Stopień sprężania w cyklu diesla to stosunek maksymalnej objętości dostępnej w cylindrze, gdy tłok znajduje się w dolnym martwym punkcie (BDC) do minimalnej objętości dostępnej, gdy tłok znajduje się w GMP.
Wzór na średnie ciśnienie efektywne dla cyklu diesla
Średnie ciśnienie efektywne to stosunek wykonanej sieci do objętości przemiatania
Współczynnik odcięcia w cyklu diesla
Współczynnik odcięcia w cyklu dieslowskim określa się jako stosunek objętości po spaleniu do objętości przed spaleniem.
Cykl półdiesel
Cykl półdiesla, znany również jako podwójny cykl, to połączenie cyklu otto i diesla.
W tym cyklu semi-diesel/podwójnym ciepło jest dodawane zarówno przy stałej objętości, jak i stałym ciśnieniu.
(jest tylko prosta modyfikacja, część dodawanego ciepła jest pod stałą objętością, a pozostała część pod stałym ciśnieniem)
proces:
1-2: Izentropowa kompresja adiabatyczna:
Powietrze jest sprężone adiabatycznie, zachowują stałą entropię i brak interakcji cieplnych.
2-3: Stała objętość Dogrzewanie:
tuż przed końcem suwu sprężania, to znaczy tłok dotrze do GMP cylindra, paliwo jest
dodaje się i spalanie odbywa się w warunkach izochorycznych (stała objętość).
3-4: Stałe ciśnienie Dodawanie ciepła
Część spalania odbywa się również pod stałym ciśnieniem. i wraz z tym dodawaniem ciepła jest zakończone.
4-5: Izentropowa ekspansja adiabatyczna
Teraz, gdy generowana jest duża siła, popycha teraz tłok i powoduje skok mocy.
W tym momencie uzyskuje się wydajność pracy.
5-6: Stała objętość Odrzucanie ciepła
Na koniec spalony gaz jest wypuszczany z układu, aby zrobić miejsce na dopływ świeżego powietrza i przeprowadzić kolejny cykl.
Dwucyklowy olej napędowy
Dwusuwowy silnik wysokoprężny, znany również jako dwusuwowy silnik wysokoprężny, działa podobnie do czterosuwowego silnika wysokoprężnego. Ale daje skok mocy na każdy obrót, podczas gdy silnik czterosuwowy daje skok mocy na dwa obroty.
Wewnątrz butli znajduje się port transferowy, który umożliwia jednoczesne wykonywanie dwóch operacji.
Kiedy następuje ściskanie, ma miejsce również odsysanie.
A kiedy następuje rozprężanie, następuje dopływ powietrza bogatego w tlen, co pozwala na wypalenie gazów spalinowych
Równocześnie.
Różnica między cyklem diesla a cyklem otto| diesel vs cykl otto
parametry | Cykl diesla | Cykl Otto |
określić | Cykl diesla lub Idealny cykl diesla to cykl wytwarzania energii, w którym dodawanie ciepła odbywa się przy stałym ciśnieniu. | Cykl Otto jest również idealnym cyklem wytwarzania energii, w którym dodawanie ciepła odbywa się w warunkach izochorycznych (stała objętość). |
Schemat TS | ||
Przetwarzanie | Dwa izentropowe (1-2 i 3-4) Jeden izobaryczny dodatek ciepła (2-3) Jedno izochoryczne oddawanie ciepła (4-1) | Dwa izentropowe (1-2 i 3-4) jeden izochoryczny dodatek ciepła (2-3) jedno izochoryczne oddawanie ciepła (4-1) |
Stopień sprężania | Wydajność obiegu diesla jest większa w porównaniu z obiegiem Otto. | Sprawność obiegu diesla jest mniejsza w porównaniu z obiegiem Otto. |
Ten sam współczynnik kompresji | Sprawność obiegu diesla jest mniejsza w porównaniu z obiegiem Otto. | Wydajność obiegu diesla jest większa w porównaniu z obiegiem Otto. |
To samo maksymalne ciśnienie | Sprawność obiegu diesla jest mniejsza w porównaniu z obiegiem Otto. | Wydajność obiegu diesla jest większa w porównaniu z obiegiem Otto. |
Zastosowanie | Cykl Diesla jest używany w silniku Diesla/IC | Cykl Otto jest stosowany w silnikach benzynowych/SI |
różnica między cyklem otto cykl diesla a cyklem podwójnym
parametry | Cykl diesla | Cykl Otto | Cykl podwójny |
określić | Cykl diesla lub Idealny cykl diesla to cykl wytwarzania energii, w którym dodawanie ciepła odbywa się przy stałym ciśnieniu. | Cykl Otto jest również idealnym cyklem wytwarzania energii, w którym dodawanie ciepła odbywa się w warunkach izochorycznych (stała objętość). | Cykl dwucyklowy lub cykl półdiesla jest kombinacją cykli Otto i cyklu diesla. W tym cyklu ciepło jest dodawane zarówno w warunkach izochorycznych (stała objętość), jak i izobarycznych (stałe ciśnienie). |
Schemat TS | |||
Przetwarzanie | Dwa izentropowe (1-2 i 3-4 ) Jeden izobaryczny dodatek ciepła (2-3) Jedno izochoryczne oddawanie ciepła (4-1) | Dwa izentropowe (1-2 i 3-4 ) jeden izochoryczny dodatek ciepła (2-3) jedno izochoryczne oddawanie ciepła ( 4-1) | Dwa izentropowe (1-2 i 4-5) Jeden izochoryczny dodatek ciepła (2-3) Jeden izobaryczny dodatek ciepła (3-4) Jedno izochoryczne oddawanie ciepła (4-1) |
Stopień sprężania | Stopień kompresji to 15-20 | Stopień kompresji to 8-10 | Stopień kompresji wynosi 14 |
Ten sam współczynnik kompresji | Wydajność cyklu diesla jest bardziej w porównaniu do cyklu Otto. | Wydajność cyklu diesla jest mniejsza w porównaniu do cyklu Otto. | Wydajność jest pomiędzy oba cykle (tj. Otto i Diesel) |
To samo maksymalne ciśnienie | Wydajność cyklu diesla jest mniejsza w porównaniu do cyklu Otto. | Wydajność cyklu diesla jest bardziej w porównaniu do cyklu Otto. | Wydajność jest pomiędzy oba cykle (tj. Otto i Diesel) |
Zastosowanie | Cykl Diesla jest używany w silniku Diesla/IC | Cykl Otto jest stosowany w silnikach benzynowych/SI | W przypadku silnika spalinowego stosuje się podwójny cykl. |
Zastosowanie cyklu diesla
Silniki Diesla z wewnętrznym spalaniem:
- Silniki samochodowe
- Statki i aplikacje morskie
- Pojazdy transportowe.
- maszyny używane w rolnictwie
- sprzęt i maszyny budowlane
- wojskowe i obronne
- HVAC
- Wytwarzanie energii
Zalety silnika wysokoprężnego
Nowe zaawansowane sprawiły, że silnik wysokoprężny ma całkiem dobre osiągi, jest mniej hałaśliwy i ma niskie koszty utrzymania.
Silniki Diesla są niezawodne i wytrzymałe.
Nie ma potrzeby świecy zapłonowej, stosowane paliwo ma charakter samozapalny.
Koszt paliwa jest również niski w porównaniu do benzyny.
problemy z próbkami cyklu diesla | przykład cyklu diesla | Przykładowe problemy z cyklem diesla
Q1.Jaka będzie sprawność cyklu diesla przy stopniu sprężania 14 i odcięciu na poziomie 6%?
Odp=
współczynnik odcięcia,
%
Q2. Standardowy cykl diesla ze stopniem sprężania 16, Ciepło jest dodawane przy stałym ciśnieniu 0.1 MPa. Kompresja zaczyna się w 15 st. Celsjusza i osiąga 1480 st. Celsjusza pod koniec spalania.
Znajdź następujące:
1. Współczynnik odcięcia
2. Dodane ciepło/kg powietrza
3. Wydajność
4. Poseł do PE
Odp=
T1= 273 + 15 = 288 K
p1= 0.1 MPa = 100 KN/m2
T3 = 1480 + 273 = 1735 K
a) Współczynnik odcięcia:
(b) Dostarczone ciepło:
ciepło odrzucone,
(c) Wydajność cyklu =
%
Można również określić przez;
%
d) średnie ciśnienie efektywne (MEP):
Najczęściej zadawane pytania
Cykl Otto a wydajność cyklu Diesla
Przy tym samym stopniu sprężania: sprawność obiegu diesla jest większa w porównaniu z obiegiem Otto.
Przy tym samym maksymalnym ciśnieniu: sprawność obiegu diesla jest mniejsza w porównaniu z obiegiem Otto.
Wykres cyklu diesla
1'- 1: zasysanie powietrza atmosferycznego
1-2: Kompresja adiabatyczna
2-3: Dodatek ciepła o stałym ciśnieniu (wtrysk paliwa i spalanie)
3-4: Ekspansja adiabatyczna
4-1-4': Odprowadzanie spalonych gazów
Gdy sprawność obiegu diesla zbliża się do sprawności obiegu Otto
Sprawność cyklu Diesla zbliża się do sprawności cyklu Otto, gdy współczynnik odcięcia zbliża się do zera.
Dlaczego silniki wykorzystujące cykl Diesla są w stanie wytworzyć większy moment obrotowy niż silniki wykorzystujące cykl Otto?
Silnik wysokoprężny ma wyższy stopień sprężania niż silnik cyklu Otto.
Spalanie w cyklu diesla odbywa się w GMP pod koniec suwu sprężania i powoduje ruch tłoka w dół. Będąc w Cykl Otto, spalanie silnika ma miejsce, gdy tłok porusza się nieznacznie w kierunku BDC i przyczynia się do uzyskania prędkości.
Olej napędowy ma większą gęstość niż benzyna (stosowana w cyklu Otto), która generuje więcej energii pod względem mocy.
Również czynnik wielkości ma znaczenie; długość skoku i średnica otworu silnika Diesla jest większa niż Cykl Otto silnik.
Dlaczego benzyna nie może być używana w cyklu diesla.
Lotność benzyny jest znacznie wyższa niż oleju napędowego; nawet przed zakończeniem suwu sprężania wysokie ciśnienie spowoduje odparowanie paliwa.
Stąd benzyna zapali się w niekontrolowanej materii, powodując detonację i przerwy w zapłonie.
spowoduje to uszkodzenie cylindra, dlatego nigdy nie należy uruchamiać silnika w takim przypadku. Wskazane jest skontaktowanie się z osobą zainteresowaną w celu usunięcia benzyny z silnika.
Dlaczego cykl diesla ma zastosowanie tylko do dużych silników wolnoobrotowych?
Cykl Diesla wykorzystuje paliwo, które jest bardziej lepkie, a produkcja energii pod względem momentów obrotowych jest większa.
kiedy my potrzeba zastosowania dużego obciążenia, nie możemy używać silnika benzynowego ponieważ sprawność będzie mniejsza dla stanu załadowania i będzie zużywać więcej paliwa.
stąd silnik wysokoprężny będzie korzystny tutaj, gdzie wytwarzana moc jest większa przy niskich obrotach.
po więcej artykułów związanych z Inżynieria Mechaniczna Odwiedzić naszą firmę .
Zespół TechieScience Core MŚP to grupa doświadczonych ekspertów merytorycznych z różnych dziedzin nauki i techniki, w tym fizyki, chemii, technologii, elektroniki i elektrotechniki, motoryzacji, inżynierii mechanicznej. Nasz zespół współpracuje przy tworzeniu wysokiej jakości, dobrze udokumentowanych artykułów na szeroki zakres tematów naukowych i technologicznych dla witryny TechieScience.com.
Wszystkie nasze starsze MŚP mają ponad 7-letnie doświadczenie w odpowiednich dziedzinach. Są to albo pracujący profesjonaliści z branży, albo związani z różnymi uniwersytetami. Wspominać Nasi autorzy Strona, na której można poznać nasze podstawowe MŚP.