Motoarele termice Otto şi Diesel.
Tag-uri
Partajeaza in Google Classroom

Transcript
în cea de a 11-a lecție de termodinamică
am discutat despre motoarele termice
auto și diesel să începem cu randamentul
mașinii termice mașina termică
fiind de introdusă în lecția precedentă
randamentul unei mașini în general
a raportul dintre puterea utilă
și cutera consumată aceasta fiind
definiția dată în mecanică în lecțiile
de legi de conservare Deci în general
randamentul este Puterea utilă
împărțită la puterea consumată
în cazul unei mașini termice puterea
utilă Este cea care ne dă lucrul
mecanic efectuat de mașină iar
puterea consumată este căldura
primită de la mediu de către mașina
deci în particular pentru mașini
termice randamentul este raportul
dintre lucrul mecanic efectuat
și căldura primită care mai poate
fi scris ca 1 minus modul din căldura
cedată mediului Care este negativă
de aceea modulul și căldura primită
Care este pozitiv folosind această
definiție a randamentul unei mașini
termice putem redefini mai simplu
perpetuum mobile de speță a doua
și anume acesta este o mașină termică
cu randamentul 1 știm că în practică
nicio mașină nu are randamentul
1 Deci nu va exista un astfel de
dispozitiv să trecem la motorul
Otto motorul Otto este un motor
termic sau mașină termică cu aprindere
cu scânteie a combustibilului ce
are patru timpi de funcționare
patru timpi în principal pe care
vom prezenta acum Aceasta este
o schemă a unui motor Otto cu cei
4 timpi principali care sunt următorii
unul câte unul îi vom prezenta
Deci primul timp este cel de admisie
cel de aici în care supapa de admisie
cea din dreapta se deschide și
în camera de artere de cincilea
în cilindrul motorului pătrunde
un amestec de combustibil de obicei
benzină și aer care poate fi apoi
a prins al doilea timp este compresia
în care sub apă prin care se făcut
admisie sa închis și datorită inerției
arborelui de mișcare pistonul motorului
împinge Deci compresează acest
amestec de combustibil și aer Deci
obținem o compresie adiabatică
adică fără schimb de căldură acestui
amestec combustibil aer al treilea
timp și cel mai important este
cel al exploziei urmate de desen
De ce intră fază inițială bujia
care este în mijlocul acestei imagini
produce o scânteie această scânteie
aprinde amestecul de aer și benzină
bineînțeles acest această prindere
este un proces exploziv de o de
tentă rapidă de expansiune rapidă
a gazelor produse în explozie ceea
ce împinge pistonul generând mișcarea
aceasta este etapa în care motorul
generează un lucru mecanic și ultima
ultimul timp este cel de evacuare
în care supapa din stânga se deschide
și are loc evacuarea gazelor de
ardere produse în timpul explozii
să încercăm acum să trasăm diagrama
TV diagrama clapeyron pentru procesele
ce au loc între motor Otto și să
calculăm randamentul acestei mașini
deci am scris din nou și patru
timpi principale și 2 timpi secundari
ai motorului Otto și în această
diagramă pe care o voi explica
pas cu pas am prezentat procesele
ce au loc Deci Aceasta este o diagramă
presiune volum așa numita diagramă
clapelor care am tot folosit o
în termodinamică și în care desenăm
urmă în următorii timpi ai motorului
Otto Deci tot procesul începe din
punctul A din starea ei și întâi
avem admisie admisie a amestecului
de gaz și combustibil și combustibil
Deci procesul A1 este un proces
izobar ce are loc la presiune constantă
pe 1 de obicei presiunea atmosferică
în care acest amestec este introdus
în cilindrul motor urmează timpul
1 2 de compresie deci între stările
1 și 2 avem o compresie de la volumul
V1 la volumul mai mic v 2 a acestui
amestec de combustibil share acest
proces este adiabatic asta înseamnă
că nu se schimbă niciun fel de
căldură cu meciul apoi urmează
procesul 2 3 care este o explozie
izocor de ce are loc explozia inițiată
de scânteie a amestecului compresat
aer combustibil în timpul căruia
ce generează căldura din motor
de ce avem o căldură căldura primită
Care este pozitivă apare în timpul
acestui acestuia al treilea timp
al motorului urmează detenta gazele
de ardere produse în această explozie
în procesul doi trei vor se vor
expune de rapid înapoi la volumul
V1 întru în proces adiabatic Deci
acest proces este unul adiabatică
în care căldura este 0 dar în acest
proces în timpul acestui proces
are loc efectuarea lucrului mecanic
pentru că în acest timp are loc
expansiunea gazului Deci împingerea
pistonului înapoi Înapoi În timpul
4 1 are loc deschiderea supapei
și Deci evacuarea căldurii reziduale
Deci q cedat Care este negativ
apare căldura cedată va fi ce dată
în timpul procesului de la patru
stâni testele 41 și în final are
loc evacuarea izobară la presiune
constantă a gazelor de ardere în
mediul exterior acesta este ciclul
adică procesul ciclic din motorul
Otto parametru fundamental al motorului
Otto este raportul dintre cele
două volume V2 și V1 Aceasta este
o caracteristică geometrică dacă
vreți a motorului și acest raport
se numește raportul de compresie
se notează cu epsilon nici raport
de compresie Încercăm să scriem
randamentul motorului Otto în funcție
de acest parametru Deci plecăm
de la ecuația celor două călduri
ciudat modul de q cedat este egal
cu prin definiție Cu căldura cedată
în procesul 4 Deci scriem Q4 unu
și este egal cu un CV de patru
minute 1 q primit este egal prin
definiție Cu căldura Primită în
procesul 2 3 De ce este egal cu
1 CV de 3102 temperatura finală
minus temperatura inițială a proces
rezultă că prin datorită ecuației
randamentului care în prezentată
și anume că randamentul este 1
minus modul de q cedat împărțit
la Q primit rezultă că acesta este
1 minus pe 4 minus unu împărțit
la 3 minus 2 acum să scriem pentru
procesul adiabatic 1 2 deci pentru
procesul 1 2 care este adiabatic
ecuațiile poate să zici putem scrie
că te 1 v-1 la gama minus 1 este
egal cu te 2 v-2 la gama minusul
Deci pentru procesul unu doi avem
pentru starea unu T1 temperatura
din starea unu v unu la puterea
gama minus unu unde gama este exponentul
adiabatic a va fi egal cu 2 v-2
la gala minute de asemeni pentru
Trei patru care este tot un proces
adiabatic fără schimb de căldură
ecuația posen se va scrie trei
V2 la gama minus 1 este egal cu
d 4 V1 Mega mami Nu nu te 304 sunt
temperaturile stărilor 3 și 4 V2
și V1 apar din nou pentru că starea
3 are volumul de 2 și starea 4
are volumul V1 din aceste Două
ecuații Putem să scriem să tragem
două comprimă rând putem să tragem
concluzia că te 1 supra 2 din această
din prima ecuație de 1 împărțit
la T2 este egal cu 1 pe 2 la gama
minus 1 adică 1supra epsilon raportul
de compresie definit la gama minusul
Deci Happy TV 2 TV si Adi e a doua
concluzie care o tragem din acest
din aceste ecuatii este că te 4
înmulțit cu 2 este egal cu 3 înmulțit
cu Teo nu T4 înmulțit cu T2 Deci
o mulțime aceste Două ecuații și
cu vedem că în ambele în partea
stângă a egalului avem Z1 Z2 la
gară minus unu Factor ce apare
și în partea dreaptă a ecuație
care se simplifică deci pur și
simplu mulțimi ecuația aceasta
cu ecuația aceasta și simplificăm
V1 V2 la gama minoră ambele părți
și obținem această ecuație Dacă
scădem câte unul înmulțit cu T2
în ambele părți se obține în T4
te 2 minus de 1 t 2 este egal cu
de trei de unu minus t 1 t 2 observăm
că putem factorizarea și obținem
că te 4 minus te 1 înmulțit cu
2 este egal cu de 3 minute 1 înmulțit
cu pe 3 minus de 2 scuzați de 3
minute 2 2-a temperatura ție 2
înmulțit cu Teo factorul comun
în dreapta este în concluzie obținem
că raportul pe care ne interesa
pentru calcularea randamentului
deștept 4 minus unu împărțit la
trei minus doi este egal cu te
1 împărțit la T2 iar din această
ecuație putem scrie în final că
acest raport este 1 supra pepsină
raportul de compresie muncită la
gama minusul în concluzie mentul
motorului Otto este 1 minus 1 supra
epsilon la gama minus unu în practică
valori tipice pentru acest tip
de motor pentru randament sunt
de 30 40% iarăși ca și comentariu
deoarece singurul timp activ al
motorului este timpul 3 acesta
explozia plus de tenta uzual se
folosesc în în motoarele termice
4 cilindri cuplați astfel încât
în fiecare din cei patru timpi
să existe câte un timp activ al
unuia din cei 4 cilindri Deci un
alt cilindru are timpul active
în timpul admisiei un alt cilindru
devine activ în timpul compresii
apoi acest cilindru prezentat aici
va avea timpului activ în trei
patru iar ultimul cilindru va fi
activ în timpul evacuării acestui
cilindru Deci cei patru cilindri
folosiți un motor de tip de patru
sunt azi sunt Aranjați ca timp
a astfel încât în tot timpul să
avem un cilindru activ care generează
putere si efectuează lucrul mecanic
asupra transmisiei motorul motorul
diesel este asemănător dar are
câteva modificări despre care vom
vom vorbi Deci motorul din este
un motor cu aprindere prin compresie
nu prin scânteie veți vedea De
ce Deci nu avem ce când ne voie
de scânteie ci doar compresii care
are și el 4 timpi foarte similare
pe care îi prezentăm o diagramă
TV Deci avem aceeași aspirații
izobară de la Alo Nu ca în motorul
Otto apoi avem aceeași compresie
adiabatică Deci la q egal cu zero
a amestecului de combustibil și
gaz care de obicei la motorul diesel
este motorină și nu benzină apoi
în schimb avem în loc de o aprindere
izocoră avem o aprindere izobară
Deci prima modificare și cea mai
importantă este că explozia sau
aprinderea nu este izocoră ca la
motorul atunci izobară la motorul
diesel în concluzie avem o variația
volumului în timpul aprinderii
și acesta este din nou timpul principal
în care se primește energie căldură
apoi avem iarăși o de tentă o destindere
adiabata a ceea și ca la motorul
Otto și în final o deschidere a
supapei Dar care este izocoră și
deci în acest proces avem q cedat
Care este mai mic decât 0 și în
final evacuarea gazelor de ardere
principalii parametri sunt același
epsilon epsilon Care este definit
ca v-2 împărțit la v-1 și este
raportul de compresie identica
pentru motorul Otto dar avem un
alt volum de ce apare un volum
v-2 un al doilea volum datorită
faptului că avem o izobară aici
în loc de orizo cu Aura De ce apar
trei volume și atunci trebuie să
introducem un alt parametru geometric
notat aici cu ro care se numește
raport de destindere izobara raportul
dintre vetrei și V2 Deci principala
diferență din punct de vedere termodinamic
dintre cele două motoare este înlocuirea
în timpul principal cel de efectuare
a lucrului mecanic a izocor izobar
aceasta permite o compresie mai
mare în motorul diesel de cât e
motorul Otto Deci eu prima consecință
este că mă diesel obține factori
mult mai mari de compresie a amestecului
combustibil aer Dar ceea ce este
foarte bine dar aceasta implică
că în funcționarea este și Ceva
mai lent în general datorită acestui
Factor se obțin randamente mai
mari ale motoarelor diesel dar
și timpi de funcționare mai mari
sunt mai încet dar mai puternici
este mai încet dar mai puternic
motorul diesel compara cu motorul
Otto datorită aceste Destine izobare
dar cu variație de volum în timpul
aprinderii sau explozii randamentul
se poate scrie ca fiind încă având
următoarea valoare este un pic
mai complicată formula pentru că
avem doi parametri de volum în
loc de numa