Diesel-Zyklus – Problem mit der Lösung
Diesel-Zyklus – Problem mit der Lösung
Angenommen, der Dieselzyklus ist einer der häufigsten thermodynamischen Kreisprozessen , die in Kraftfahrzeugmotoren zu finden sind . Einer der Schlüsselparameter solcher Motoren ist die Volumenänderung zwischen dem oberen Totpunkt (OT) und dem unteren Totpunkt (UT). Das Verhältnis dieser Volumina ( V 1 / V 2 ) ist als Kompressionsverhältnis bekannt . Auch das Abschaltverhältnis V 3 / V 2 , das das Volumenverhältnis am Ende und am Beginn der Verbrennungsphase ist.
In diesem Beispiel sei der Dieselzyklus mit einem Verdichtungsverhältnis von CR = 20: 1 und einem Abschaltverhältnis von α = 2 angenommen. Die Luft hat einen Druck von 100 kPa = 1 bar, eine Temperatur von 20 ° C (293 K) und ein Kammervolumen beträgt 500 cm³ vor dem Kompressionshub.
- Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Luftdruck bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur: c p = 1,01 kJ / kgK.
- Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Luftvolumen bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur: c v = 0,718 kJ / kgK.
- κ = c p / c v = 1,4
Berechnung:
- die Masse der Ansaugluft
- die Temperatur T 2
- der Druck p 2
- die Temperatur T 3
- die Wärmemenge, die durch Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemisches zugeführt wird
- der thermische Wirkungsgrad dieses Zyklus
- der Europaabgeordnete
Lösung:
1)
Zu Beginn der Berechnungen müssen wir die Gasmenge in der Flasche vor dem Kompressionshub bestimmen. Mit dem idealen Gasgesetz können wir die Masse finden:
pV = mR- spezifisches T.
wo:
- p ist der absolute Druck des Gases
- m ist die Masse der Substanz
- T ist die absolute Temperatur
- V ist die Lautstärke
- R spezifisch ist die spezifische Gaskonstante, die gleich der universellen Gaskonstante geteilt durch die Molmasse (M) des Gases oder Gemisches ist. Für trockene Luft R spezifisch = 287,1 J.kg -1 .K -1 .
Deshalb
m = p 1 V 1 / R spezifisch T 1 = (100000 × 500 × 10 –6 ) / (287,1 × 293) = 5,95 × 10 –4 kg
2)
In diesem Problem sind alle Volumes bekannt:
- V 1 = V 4 = V max = 500 × 10 –6 m 3 (0,5 l)
- V 2 = V min = V max / CR = 25 × 10 –6 m 3
Beachten Sie, dass (V max – V min ) x Anzahl der Zylinder = Gesamtmotorhubraum
Da der Prozess adiabatisch ist, können wir die folgende p, V, T-Beziehung für adiabatische Prozesse verwenden:
somit
T 2 = T 1 . CR & kgr; – 1 = 293. 20 0,4 = 971 K.
3)
Wieder können wir das ideale Gasgesetz verwenden, um den Druck am Ende des Kompressionshubs zu ermitteln als:
p 2 = mR- spezifisches T 2 / V 2 = 5,95 × 10 –4 × 287,1 × 971/25 × 10 –6 = 6635000 Pa = 66,35 bar
4)
Da Prozess 2 → 3 bei konstantem Druck abläuft, ergibt sich die ideale Gaszustandsgleichung
T 3 = (V 3 / V 2 ) × T 2 = 1942 K.
Um die Wärmemenge zu berechnen, die durch Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemisches Q add hinzugefügt wird , müssen wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik für isobare Prozesse verwenden, der besagt:
Q add = mc p (T 3 – T 2 ) = 5,95 × 10 –4 × 10 10 × 971 = 583,5 J.
5)
Wärmewirkungsgrad für diesen Dieselkreislauf:
Wie im vorherigen Abschnitt abgeleitet, ist der thermische Wirkungsgrad des Dieselzyklus eine Funktion des Verdichtungsverhältnisses, des Abschaltverhältnisses und von κ:
wo
- η Diesel ist der maximale thermische Wirkungsgrad eines Dieselzyklus
- α ist das Grenzverhältnis V 3 / V 2 (dh das Volumenverhältnis am Ende und am Beginn der Verbrennungsphase)
- CR ist das Kompressionsverhältnis
- κ = c p / c v = 1,4
Für dieses Beispiel:
η Diesel = 0,6467 = 64,7%
6)
Der Europaabgeordnete wurde definiert als:
In dieser Gleichung ist das Verschiebungsvolumen gleich V max – V min . Das Netzwerk für einen Zyklus kann anhand der zugeführten Wärme und des thermischen Wirkungsgrads berechnet werden:
W net = Q add . η Otto = 583,5 × 0,6467 = 377,3 J.
MEP = 377,3 / ( 500 × 10 –6 – 25 × 10 –6 ) = 794,3 kPa = 7,943 bar
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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.
