Qu’est-ce que l’efficacité thermique pour le cycle diesel – Définition

Efficacité thermique pour le cycle diesel

Comme le principe Carnot stipule qu’aucun moteur ne peut être plus efficace qu’un moteur réversible ( un moteur thermique Carnot ) fonctionnant entre les mêmes réservoirs à haute et basse température, le moteur diesel doit avoir un rendement inférieur à celui de Carnot. Un moteur automobile diesel typique fonctionne à environ 30% à 35% de l’efficacité thermique. Environ 65 à 70% sont rejetés sous forme de chaleur perdue sans être convertis en travail utile, c’est-à-dire que le travail est livré à des roues. En général, les moteurs utilisant le cycle Diesel sont généralement plus efficaces que les moteurs utilisant le cycle Otto. Le moteur diesel a l’efficacité thermique la plus élevée de tous les moteurs à combustion pratiques. Moteurs diesel lents(utilisé dans les navires) peut avoir une efficacité thermique supérieure à 50% . Le plus grand moteur diesel du monde culmine à 51,7%.

En général , le rendement thermique , η _e , d’un moteur thermique est définie comme étant le rapport entre le travail qu’elle fait, W , à la chaleur d’ entrée à la température élevée, Q _H .

Le rendement thermique , η _e , représente la fraction de la chaleur , Q _H , qui est converti pour fonctionner . Etant donné que l’ énergie est conservée en fonction de la première loi de la thermodynamique et de l’ énergie ne peut pas être converties pour fonctionner complètement, l’apport de chaleur, Q _H , doit être égal au travail effectué, W, ainsi que la chaleur qui doit être dissipée sous forme de chaleur perdue Q _C dans le environnement. Par conséquent, nous pouvons réécrire la formule pour l’efficacité thermique comme suit:

La chaleur absorbée se produit lors de la combustion du mélange air-carburant, lorsque l’étincelle se produit, à peu près à volume constant. Comme pendant un processus isochore, il n’y a pas de travail effectué par ou sur le système, la première loi de la thermodynamique dicte ∆U = Q. Par conséquent, la chaleur ajoutée et rejetée est donnée par:

Q _add = mc _p (T ₃ – T ₂ )

Q _out = mc _v (T ₄ – T ₁ )

En substituant ces expressions à la chaleur ajoutée et rejetée dans l’expression d’efficacité thermique, on obtient:

Cette équation peut être réorganisée à la forme avec le taux de compression et le taux de coupure. Efficacité thermique pour le cycle diesel:

où

• η _Diesel est l’efficacité thermique maximale d’un cycle Diesel
• α est le rapport de coupure V ₃ / V ₂ (c’est-à-dire le rapport des volumes à la fin et au début de la phase de combustion)
• CR est le taux de compression
• κ = c _p / c _v = 1,4

C’est une conclusion très utile, car il est souhaitable d’atteindre un taux de compression élevé pour extraire plus d’énergie mécanique d’une masse donnée de carburant. Comme nous l’avons conclu dans la section précédente, l’efficacité thermique du cycle Otto standard de l’air est également fonction du taux de compression et de κ.

Lorsque nous les comparons à des formules, nous pouvons voir que pour un taux de compression (CR) donné, le cycle Otto sera plus efficace que le cycle Diesel. Mais les moteurs diesel sont généralement plus efficaces car ils peuvent fonctionner à des taux de compression plus élevés.

Dans les moteurs Otto ordinaires, le taux de compression a ses limites. Le taux de compression dans un moteur à essence ne sera généralement pas beaucoup plus élevé que 10: 1. Des taux de compression plus élevés soumettront les moteurs à essence aux cognements du moteur, causés par l’auto-inflammation, en un mélange non brûlé, si du carburant à indice d’octane inférieur est utilisé. Dans les moteurs diesel, le risque d’auto-inflammation du carburant est minime, car les moteurs diesel sont des moteurs à allumage par compression et il n’y a pas de carburant dans le cylindre au début de la course de compression.

Voir aussi: Cycle Diesel – Problème avec la solution

Voir aussi: Ratio de compression