{"id":43705,"date":"2019-10-13T06:39:49","date_gmt":"2019-10-13T05:39:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-der-thermische-wirkungsgrad-fur-die-otto-zyklus-definition\/"},"modified":"2020-03-09T09:44:12","modified_gmt":"2020-03-09T08:44:12","slug":"was-ist-der-thermische-wirkungsgrad-fur-die-otto-zyklus-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-der-thermische-wirkungsgrad-fur-die-otto-zyklus-definition\/","title":{"rendered":"Was ist der thermische Wirkungsgrad f\u00fcr die Otto-Zyklus-Definition?"},"content":{"rendered":"
\n
Der Luftstandard-Otto-Zyklus-W\u00e4rmewirkungsgrad ist eine Funktion des Verdichtungsverh\u00e4ltnisses und von & kgr ;.\u00a0Ein typischer benzinbetriebener Kraftfahrzeugmotor arbeitet mit einem thermischen Wirkungsgrad von etwa 25% bis 30%.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
\n
\n
<\/div>\n

W\u00e4rmewirkungsgrad f\u00fcr den Otto-Zyklus<\/h2>\n

Im allgemeinen wird\u00a0die\u00a0thermischen Wirkungsgrad<\/strong><\/a>\u00a0,\u00a0<\/a>\u03b7\u00a0<\/em><\/strong><\/a>th<\/sub><\/em><\/strong><\/a>\u00a0, ein W\u00e4rmekraftmaschine ist als das Verh\u00e4ltnis der definierten\u00a0Arbeits<\/a>\u00a0es tut,\u00a0W<\/strong>\u00a0, an den\u00a0W\u00e4rmeeingang<\/a>\u00a0bei der hohen Temperatur, Q\u00a0H<\/sub>\u00a0.<\/p>\n

\"Formel<\/a><\/p>\n

Der\u00a0thermische Wirkungsgrad<\/strong>\u00a0,\u00a0\u03b7\u00a0<\/em><\/strong>th<\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, stellt den Anteil an\u00a0W\u00e4rme<\/strong>\u00a0,\u00a0Q\u00a0<\/strong>H<\/sub><\/strong>\u00a0, die konvertiert wird ,\u00a0zu arbeiten<\/strong>\u00a0.\u00a0Da nach dem\u00a0ersten Hauptsatz der Thermodynamik<\/strong><\/a>\u00a0Energie\u00a0gespart wird<\/strong><\/a>\u00a0und Energie nicht vollst\u00e4ndig in Arbeit umgewandelt werden kann\u00a0, muss\u00a0der W\u00e4rmeeintrag Q\u00a0H<\/sub>\u00a0gleich der geleisteten Arbeit W sein, zuz\u00fcglich der W\u00e4rme, die als\u00a0Abw\u00e4rme Q\u00a0<\/strong>C<\/sub><\/strong>\u00a0in die\u00a0W\u00e4rme<\/strong>\u00a0abgef\u00fchrt werden muss\u00a0Umgebung.\u00a0Daher k\u00f6nnen wir die Formel f\u00fcr den thermischen Wirkungsgrad wie folgt umschreiben:<\/p>\n

\"Formel<\/a><\/p>\n

Die aufgenommene W\u00e4rme tritt w\u00e4hrend der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf, wenn der Funken ungef\u00e4hr bei konstantem Volumen auftritt.\u00a0Da w\u00e4hrend eines\u00a0isochoren Prozesses<\/a>\u00a0keine Arbeit von oder an dem System ausgef\u00fchrt wird,\u00a0schreibt\u00a0der\u00a0erste Hauptsatz der Thermodynamik\u00a0<\/strong>\u2206U = \u2206Q vor.\u00a0<\/em>Daher wird die zugef\u00fchrte und zur\u00fcckgewiesene W\u00e4rme wie folgt angegeben:<\/p>\n

Q\u00a0add<\/sub>\u00a0= mc\u00a0v<\/sub>\u00a0(T\u00a03<\/sub>\u00a0– T\u00a02<\/sub>\u00a0)<\/strong><\/p>\n

Q\u00a0out<\/sub>\u00a0= mc\u00a0v<\/sub>\u00a0(T\u00a04<\/sub>\u00a0– T\u00a01<\/sub>\u00a0)<\/strong><\/p>\n

Ersetzt man diese Ausdr\u00fccke f\u00fcr die hinzugef\u00fcgte und zur\u00fcckgewiesene W\u00e4rme im Ausdruck f\u00fcr den thermischen Wirkungsgrad, so erh\u00e4lt man:<\/p>\n

\"Otto-Zyklus<\/a><\/p>\n

Wir k\u00f6nnen den obigen Ausdruck dadurch vereinfachen, dass die Prozesse\u00a01 \u2192 2<\/strong>\u00a0und\u00a03 \u2192 4<\/strong>\u00a0adiabatisch sind und f\u00fcr einen adiabatischen Prozess die folgende p, V, T-Formel gilt:<\/p>\n

\"adiabatische<\/a><\/p>\n

\n
\n

Es kann abgeleitet werden, dass:<\/span><\/p>\n

\"adiabatischer<\/a><\/p>\n

In dieser Gleichung ist das\u00a0<\/span>Verh\u00e4ltnis V\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0\/ V\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0als das\u00a0<\/span>Kompressionsverh\u00e4ltnis CR bekannt<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Wenn wir den Ausdruck f\u00fcr den thermischen Wirkungsgrad unter Verwendung des Kompressionsverh\u00e4ltnisses umschreiben, schlie\u00dfen wir, dass der\u00a0thermische Wirkungsgrad des\u00a0<\/span>Otto-Zyklus nach Luftstandard<\/span><\/strong>\u00a0eine Funktion des\u00a0<\/span>Kompressionsverh\u00e4ltnisses<\/span><\/strong>\u00a0und von\u00a0\u00a0<\/span>\u03ba = c\u00a0<\/span><\/strong>p<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0\/ c\u00a0<\/span><\/strong>v ist<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"thermischer<\/a><\/p>\n

\"thermischer<\/a>
W\u00e4rmewirkungsgrad f\u00fcr Otto-Zyklus – \u03ba = 1,4<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Dies ist eine sehr n\u00fctzliche Schlussfolgerung, da es w\u00fcnschenswert ist, ein\u00a0<\/span>hohes Kompressionsverh\u00e4ltnis<\/span><\/strong>\u00a0zu erreichen\u00a0, um mehr mechanische Energie aus einer gegebenen Masse eines Luft-Kraftstoff-Gemisches zu extrahieren.\u00a0Ein h\u00f6heres Verdichtungsverh\u00e4ltnis erm\u00f6glicht das Erreichen der gleichen Verbrennungstemperatur mit weniger Kraftstoff bei gleichzeitig l\u00e4ngerem Expansionszyklus.\u00a0Dies erzeugt mehr mechanische Leistung und\u00a0<\/span>senkt die Abgastemperatur<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Das Absenken der Abgastemperatur bewirkt das Absenken der an die Atmosph\u00e4re abgegebenen Energie.\u00a0Diese Beziehung ist in der Abbildung f\u00fcr \u03ba = 1,4 dargestellt, die die Umgebungsluft darstellt.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

\n
<\/div>\n<\/div>\n
\n
\n

Kompressionsverh\u00e4ltnis – Otto Motor<\/span><\/h2>\n

Das\u00a0<\/span>Verdichtungsverh\u00e4ltnis<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>CR<\/span><\/strong>\u00a0, ist als das Verh\u00e4ltnis des Volumens im unteren Totpunkt und das Volumen am oberen Totpunkt definiert ist\u00a0.\u00a0Es ist ein Schl\u00fcsselmerkmal f\u00fcr viele Verbrennungsmotoren.\u00a0Im folgenden Abschnitt wird gezeigt, dass das\u00a0<\/span>Verdichtungsverh\u00e4ltnis<\/span><\/strong>\u00a0den\u00a0<\/span>thermischen Wirkungsgrad<\/span><\/strong>\u00a0des verwendeten thermodynamischen Zyklus des Verbrennungsmotors bestimmt.\u00a0Im Allgemeinen ist ein hohes Verdichtungsverh\u00e4ltnis erw\u00fcnscht, da dadurch ein Motor einen h\u00f6heren thermischen Wirkungsgrad erreichen kann.<\/span><\/p>\n

Nehmen\u00a0wir zum Beispiel einen Otto-Zyklus mit einem Kompressionsverh\u00e4ltnis von CR = 10: 1 an. Das Volumen der Kammer betr\u00e4gt\u00a0vor dem Kompressionshub\u00a0500 cm\u00b3 = 500 \u00d7 10\u00a0<\/span>-6<\/span><\/sup>\u00a0m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0(0,5 l).\u00a0F\u00fcr diesen Motor\u00a0<\/span>eines<\/span><\/strong>\u00a0erforderlichen ll Band sind bekannt:<\/span><\/p>\n