چرخه دیزل

ساخت وبلاگ

آخرین مطالب

امکانات وب

چرخه دیزل

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

این مقاله در مورد چرخه ترمودینامیکی است. برای موتور سیکلت های دیزلی، موتور سیکلت دیزل را ببینید .

ترمودینامیک

موتور حرارتی کلاسیک کارنو

نشان می دهد

شاخه ها

نشان می دهد

قوانین

نشان می دهد

سیستم های

نشان می دهد

خصوصیات سیستم

نشان می دهد

خواص مواد

نشان می دهد

معادلات

نشان می دهد

پتانسیل ها

نشان می دهد

  • تاریخ
  • فرهنگ

نشان می دهد

دانشمندان

نشان می دهد

دیگر

  • دسته بندی

چرخه دیزل فرآیند احتراق یک موتور احتراق داخلی متقابل است . در آن، سوخت توسط گرمای تولید شده در طی فشرده سازی هوا در محفظه احتراق مشتعل می شود و سپس سوخت به داخل آن تزریق می شود. این برخلاف احتراق مخلوط سوخت و هوا با شمع جرقه مانند موتور چرخه اتو ( چهار زمانه / بنزینی) است. موتورهای دیزلی در هواپیماها ، خودروها ، تولید برق ، لوکوموتیوهای دیزلی-الکتریکی و کشتی‌های سطحی و زیردریایی‌ها استفاده می‌شوند .

سیکل دیزل در طول مرحله اولیه احتراق فشار ثابتی دارد.{displaystyle V_{2}}به{displaystyle V_{3}}در نمودار زیر). این یک مدل ریاضی ایده‌آل است: دیزل‌های فیزیکی واقعی در این دوره افزایش فشار دارند، اما نسبت به چرخه اتو کمتر مشخص است. در مقابل، چرخه اتوی ایده آل موتور بنزینی به یک فرآیند حجم ثابت در طول آن فاز تقریب می زند.

چرخه دیزل ایده آل [ ویرایش ]

نمودار pV برای چرخه دیزل ایده آل . چرخه از اعداد 1-4 در جهت عقربه های ساعت پیروی می کند.

تصویر یک نمودار pV برای چرخه دیزل ایده آل را نشان می دهد. جایی که{displaystyle p}فشار و V حجم یا{displaystyle v}اگر فرآیند بر اساس جرم واحد قرار گیرد، حجم خاص است. چرخه دیزل ایده آل گاز ایده آل را در نظر می گیرد و شیمی احتراق ، اگزوز و فرآیندهای شارژ مجدد را نادیده می گیرد و به سادگی چهار فرآیند متمایز را دنبال می کند:

  • 1 → 2: فشرده سازی ایزنتروپیک سیال (آبی)
  • 2→3: گرمایش با فشار ثابت (قرمز)
  • 3→4: انبساط ایزنتروپیک (زرد)
  • 4→1: خنک کننده با حجم ثابت (سبز) [1]

موتور دیزل یک موتور حرارتی است: گرما را به کار تبدیل می کند . در طی فرآیندهای ایزنتروپیک پایین (آبی)، انرژی به شکل کار به سیستم منتقل می شودد{displaystyle W_{in}}، اما طبق تعریف (ایسنتروپیک) هیچ انرژی به صورت گرما به داخل یا خارج سیستم منتقل نمی شود. در طی فرآیند فشار ثابت (قرمز، ایزوباریک )، انرژی به صورت گرما وارد سیستم می شود{displaystyle Q_{in}}. در طی فرآیندهای ایزنتروپیک بالا (زرد)، انرژی به شکل به خارج از سیستم منتقل می شود{displaystyle W_{out}}، اما طبق تعریف (ایسنتروپیک) هیچ انرژی به صورت گرما به داخل یا خارج سیستم منتقل نمی شود. در طول فرآیند حجم ثابت (سبز، ایزوکوریک )، مقداری از انرژی به عنوان گرما از طریق فرآیند کاهش فشار مناسب از سیستم خارج می شود.{displaystyle Q_{out}}. کاری که از سیستم خارج می شود برابر است با کاری که وارد سیستم می شود به اضافه تفاوت بین گرمای اضافه شده به سیستم و حرارتی که از سیستم خارج می شود. به عبارت دیگر، سود خالص کار برابر است با تفاوت بین گرمای اضافه شده به سیستم و گرمایی که از سیستم خارج می شود.

کار خالص تولید شده نیز با ناحیه محصور شده توسط چرخه در نمودار PV نشان داده می شود. کار خالص در هر چرخه تولید می شود و به آن کار مفید نیز می گویند، زیرا می توان آن را به دیگر انواع انرژی مفید تبدیل کرد و وسیله نقلیه را به حرکت درآورد ( انرژی جنبشی ) یا انرژی الکتریکی تولید کرد. جمع بسیاری از این چرخه ها در واحد زمان توان توسعه یافته نامیده می شود. را{displaystyle W_{out}}کار ناخالص نیز نامیده می شود که برخی از آنها در چرخه بعدی موتور برای فشرده سازی شارژ بعدی هوا استفاده می شود.

حداکثر راندمان حرارتی [ ویرایش ]

حداکثر بازده حرارتی یک سیکل دیزل به نسبت تراکم و نسبت قطع بستگی دارد. تحت آنالیز استاندارد هوای سرد فرمول زیر را دارد :

{displaystyle eta _{th}=1-{frac {1}{r^{gamma -1}}}left({frac {alpha ^{gamma }-1}{gamma ( آلفا -1)}}راست)}

جایی که

{displaystyle eta _{th}}بازده حرارتی است

{displaystyle alpha }نسبت برش است{displaystyle {frac {V_{3}}{V_{2}}}}(نسبت بین حجم پایان و شروع برای فاز احتراق)

r نسبت تراکم

است {displaystyle {frac {V_{1}}{V_{2}}}}

{displaystyle gamma }نسبت گرمای ویژه است (C p / C v ) [2]

نسبت برش را می توان بر حسب دما به شکل زیر بیان کرد:

{displaystyle {frac {T_{2}}{T_{1}}}={left({frac {V_{1}}{V_{2}}}right)^{gamma -1} }=r^{گاما -1}}

{displaystyle displaystyle {T_{2}}={T_{1}}r^{gamma -1}}

{displaystyle {frac {V_{3}}{V_{2}}}={frac {T_{3}}{T_{2}}}}

{displaystyle alpha =left({frac {T_{3}}{T_{1}}}right)left({frac {1}{r^{gamma -1}}}right )}

{displaystyle T_{3}}را می توان به دمای شعله سوخت مورد استفاده تقریب زد. دمای شعله را می توان به دمای شعله آدیاباتیک سوخت با نسبت هوا به سوخت و فشار تراکم مربوطه تقریب زد.{displaystyle p_{3}}. {displaystyle T_{1}}را می توان به دمای هوای ورودی تقریب زد.

این فرمول تنها بازده حرارتی ایده آل را به دست می دهد. راندمان حرارتی واقعی به دلیل تلفات گرما و اصطکاک به میزان قابل توجهی کمتر خواهد بود. این فرمول پیچیده تر از رابطه چرخه اتو (موتور بنزینی/بنزینی) است که دارای فرمول زیر است:

{displaystyle eta _{otto,th}=1-{frac {1}{r^{gamma -1}}}}

پیچیدگی اضافی برای فرمول دیزل به وجود می آید زیرا گرما اضافه در فشار ثابت است و دفع حرارت در حجم ثابت است. چرخه اتو در مقایسه با افزایش گرما و دفع گرما در حجم ثابت همراه است.

مقایسه کارایی با چرخه اتو [ ویرایش ]

با مقایسه این دو فرمول می توان دریافت که برای یک نسبت تراکم معین ( r )، سیکل اتو ایده آل کارآمدتر خواهد بود. با این حال، یک موتور دیزل واقعی به طور کلی کارآمدتر خواهد بود زیرا توانایی کار با نسبت تراکم بالاتر را دارد. اگر یک موتور بنزینی نسبت تراکم یکسانی داشته باشد، کوبش (خود اشتعال) اتفاق می افتد و این کارایی را به شدت کاهش می دهد، در حالی که در موتور دیزلی، خود اشتعال رفتار مطلوب است. علاوه بر این، هر دوی این چرخه ها فقط ایده آل سازی هستند و رفتار واقعی به وضوح یا واضح تقسیم نمی شود. علاوه بر این، فرمول ایده آل چرخه اتو که در بالا ذکر شد، تلفات دریچه گاز را شامل نمی شود، که در مورد موتورهای دیزل صدق نمی کند.

برنامه های کاربردی [ ویرایش ]

موتورهای دیزلی [ ویرایش ]

مقاله اصلی: موتور دیزل

موتورهای دیزلی کمترین مصرف سوخت ویژه را در میان هر موتور احتراق داخلی بزرگی دارند که از یک چرخه استفاده می کنند، 0.26 پوند بر اسب بخار در ساعت (0.16 کیلوگرم در کیلووات ساعت) برای موتورهای دریایی بسیار بزرگ (نیروگاه های سیکل ترکیبی کارآمدتر هستند، اما از دو موتور استفاده می کنند. بیش از یک). دیزل های دو زمانه با فشار بالا القایی اجباری، به ویژه توربوشارژ ، درصد زیادی از بزرگترین موتورهای دیزلی را تشکیل می دهند.

در آمریکای شمالی ، موتورهای دیزلی عمدتاً در کامیون‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که چرخه کم‌تنش و راندمان بالا منجر به عمر طولانی‌تر موتور و هزینه‌های عملیاتی کمتر می‌شود. این مزایا همچنین موتور دیزل را برای استفاده در راه‌آهن‌های سنگین و محیط‌های خاکی ایده‌آل می‌سازد.

سایر موتورهای احتراق داخلی بدون شمع [ ویرایش ]

بسیاری از هواپیماهای مدل از موتورهای بسیار ساده "درخشش" و "دیزل" استفاده می کنند. موتورهای درخشنده از شمع های برق استفاده می کنند . موتورهای هواپیما مدل «دیزلی» نسبت تراکم متغیری دارند. هر دو نوع به سوخت های ویژه بستگی دارند.

برخی از موتورهای آزمایشی قرن نوزدهم یا قبل از آن از شعله های خارجی استفاده می کردند که توسط سوپاپ ها برای احتراق قرار می گرفت، اما با افزایش تراکم، جذابیت آن کاهش می یابد. (تحقیق نیکلاس لئونارد سادی کارنو بود که ارزش ترمودینامیکی تراکم را مشخص کرد.) یک مفهوم تاریخی این موضوع این است که موتور دیزل می‌توانست بدون کمک الکتریسیته اختراع شود.
توسعه موتور لامپ داغ و تزریق غیر مستقیم را برای اهمیت تاریخی ببینید.

منابع [ ویرایش ]

  1. ↑ Eastop & McConkey 1993، ترمودینامیک کاربردی برای فن‌آوران مهندسی ، Pearson Education Limited، نسخه پنجم، ص137
  2. ↑ «موتور دیزل» .

همچنین ببینید [ ویرایش ]

  • موتور دیزل
  • موتور لامپ داغ
  • مخلوط / دو چرخه

​https://en.wikipedia.org/wiki/Diesel_cycle

ریاضیات...
ما را در سایت ریاضیات دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : 9math1342d بازدید : 41 تاريخ : سه شنبه 29 اسفند 1402 ساعت: 23:18

آرشیو مطالب

پيوندهای روزانه

لینک دوستان

خبرنامه