Ciclo diesel: 17 fattori importanti ad esso correlati

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Ciclo Diesel

Il motore Diesel è nato da Rudolph Diesel nel 1892, e fu in qualche modo una modifica del motore SI eliminando la candela e introducendo un iniettore di carburante. L'idea era quella di superare il problema della compressione della miscela aria-carburante e sostituirla con la sola compressione dell'aria e fornire il carburante ad alta pressione e aria ad alta temperatura per il processo di combustione.

Definizione ciclo diesel

Il ciclo diesel o ciclo diesel ideale è il ciclo di produzione di energia che genera la cicogna di potenza a pressione costante. Viene utilizzato nei motori a combustione interna alternativi con carburante come Diesel.

Ciclo di combustione diesel

L'input di lavoro richiesto nel ciclo diesel è per la compressione dell'aria e l'output di lavoro è ottenuto dalla combustione del carburante che provoca la corsa di potenza. La combustione è considerata a pressione costante (processo isobarico) con conseguente aumento di volume e temperatura.

Il processo inizia con l'aspirazione dell'aria atmosferica nel cilindro, quindi avviene il processo di compressione, con conseguente aumento della pressione e della temperatura dell'aria.

Al termine di questa fase, l'aria è ad alta temperatura e alta pressione, poco prima della fine della fase di compressione, il carburante viene aggiunto tramite l'iniettore di carburante. quando il carburante entra in contatto con questa aria ad alta temperatura e alta pressione, si autoinfiamma e si verifica la fase di combustione.

La combustione del carburante arricchente porta alla generazione di potenza, che si traduce nella corsa di potenza, cioè il pistone viene spinto indietro con l'alto, con conseguente rendimento di lavoro rispetto all'ultimo stadio, cioè si verifica l'esaurimento, per far uscire il gas bruciato in il cilindro.

E poi, il processo si ripete.

Per ottenere un rendimento continuo, è necessario disporre il numero di cilindri anziché uno solo.

Diagramma pv ciclo diesel | ciclo diesel ts | diagramma pv e ts ciclo diesel | diagramma pv ts ciclo diesel | diagramma del ciclo diesel

Ciclo diesel
Daigramma PV
Daigramma TS
Daigramma TS

Processi:

1'- 1: aspirazione aria atmosferica

L'aria atmosferica viene aspirata nel cilindro per eseguire il processo di compressione. quando il pistone si sposta verso il basso verso il punto morto inferiore.

il sistema agisce come un sistema aperto.

1-2: Compressione adiabatica isentropica

Il pistone si sposta dalla parte inferiore del cilindro (PMI) alla parte superiore del cilindro (PMS), comprimendo l'aria adiabaticamente, mantenendo costante l'entropia. Non viene presa in considerazione alcuna interazione calore calore. Il sistema agisce come un sistema chiuso.

2-3: Aggiunta di calore a pressione costante

poco prima della fine della corsa di compressione, il carburante viene iniettato con l'aiuto di un collettore del carburante e questa miscela di carburante con aria ad alta temperatura e alta pressione fa sì che il carburante si autoaccenda (A differenza del motore a benzina, il motore Diesel non ha candela per aiutare il processo di combustione, ha un iniettore di carburante posizionato per inserire il carburante) e rilasciando il calore in quantità elevate, provocando la forza sulla testa del pistone facendolo muovere al BDC. Questo processo viene eseguito sotto pressione costante. (Il processo effettivo non è possibile a pressione costante). Ad un certo punto agisce come un sistema aperto quando il carburante entra nel sistema.

3-4: Espansione adiabatica isentropica

Il pistone si sposta dalla parte superiore del cilindro (PMS) alla parte inferiore del cilindro (PMI) a causa della forza risultante dalla combustione. E l'espansione avviene ad entropia costante. Non viene presa in considerazione alcuna interazione termica.

il sistema agisce come un sistema chiuso.

4-1-4': Scarico dei gas combusti

Il gas bruciato viene fatto uscire dalla luce di scarico per avviare il ciclo successivo. il sistema agisce di nuovo come un sistema aperto. assumiamo che il processo di esaurimento avvenga a volume costante.

Analisi del ciclo diesel

1. Il pistone nel motore alternativo si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore, causando una bassa pressione all'interno del cilindro. A questo punto, la porta di ingresso viene lasciata aperta consentendo all'aria fresca atmosferica ricca di ossigeno di entrare nel cilindro. Il sistema alternativo funge da sistema aperto durante questo processo, consentendo alla massa di entrare nel sistema.

questo processo viene eseguito a pressione costante (1′-1)

Al termine dell'aspirazione, la porta è chiusa e il sistema si comporta come un sistema chiuso.

1/1

2. Il processo del ciclo ideale inizia quando il pistone raggiunge il punto morto inferiore e inizia a muoversi verso il punto morto superiore.

Il motore alternativo gioca come un sistema chiuso. L'aria all'interno del cilindro viene compressa dal pistone. la compressione è isoentropica-adiabatica. (Nessuna generazione di entropia e nessuna considerazione del calore). Come risultato della compressione, l'aria raggiunge l'alta pressione e l'alta temperatura.

Prima che il pistone raggiunga la parte superiore del cilindro (TDC), il carburante arriva al cilindro attraverso il collettore.

Questo combustibile introdotto è in forma spray; quando il carburante entra in contatto con l'ambiente ad alta pressione e alta temperatura, si autoinfiamma (non c'è bisogno di candela), provocando il rilascio di energia (l'energia chimica viene trasformata in energia termica).

2.1/1
2.2/2

3. L'effettiva produzione di energia avviene in questo processo; l'elevata forza viene generata quando avviene la combustione, e forza il pistone dal punto morto superiore al punto morto inferiore. Il processo di espansione avviene a questo punto.

La forza viene trasmessa per far funzionare l'albero motore e generare l'energia meccanica dall'energia termica.

(Questa corsa è anche conosciuta come corsa di potenza, nel motore a quattro tempi otteniamo una corsa di potenza per ogni due rotazioni mentre in due tempi otteniamo la corsa di potenza per ogni rotazione.)

3

4. Il gas bruciato (residuo) deve essere fatto uscire dal cilindro, quindi il lavoro è svolto dal pistone da
passando da BDC a TDC

E l'unico ciclo di è completato.

(Se il motore alternativo è a quattro tempi ogni operazione avviene separatamente, mentre per due tempi vengono eseguite due operazioni contemporaneamente.)

4

Derivazione ciclo diesel| formula ciclo diesel

Calore respinto:

calore\\ respinto.\\ Q_{2}=\\ Q_{4-1} =\\ m\\ Cv\\ (T_4-T_1)

Uscita lavoro:

W_{netto}=Q_{netto}= Q_1-Q_2

W_{rete}= Q_{2-3} -Q_{4-1}

W_{rete}=m\\ Cp\\ (T_3-T_2)-m\\ Cv\\ (T_4-T_1)

Rapporto di compressione

r_{k}=\\ \\frac{V_1}{V_2}=\\ \\frac{v_1}{v_2}

Rapporto di espansione

r_{e}=\\ \\frac{V_4}{V_3}=\\ \\frac{v_4}{v_3}

Rapporto di interruzione:

r_{c}=\\ \\frac{V_3}{V_2}=\\ \\frac{v_3}{v_2}

possiamo correlare l'equazione di cui sopra nella forma come di seguito:

Il rapporto di compressione può essere definito come il prodotto del rapporto di espansione e del rapporto di cut-off.

r_{k}=\\ r_e\\volte r_c

Vediamo la derivazione di ogni singolo processo:

Processo 3-4:

\\frac{T_4}{T_3}=\\ \\sinistra ( \\frac{v_3}{v_4} \\destra )^{\\gamma -1}=\\frac{1}{{r_e}^{ \\gamma -1}}

T_4=\\ T_3\\ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma -1}}{{r_k}^{\\gamma -1}}

Processo 2-3:

\\frac{T_2}{T_3} =\\ \\frac{p_2 v_2}{p_3v_{3}}=\\ \\frac{v_2}{v_3}=\\ \\frac{1}{r_c}

T_2=\\ T_3\\ .\\ \\frac{1}{r_c}

Processo 1-2:

\\frac{T_1}{T_2}=\\ \\sinistra ( \\frac{v_2}{v_1} \\destra )^{\\gamma -1}=\\frac{1}{{r_k}^{ \\gamma -1}}

T_1=T_2\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}=\\ \\frac{T_3}{r_c}\\ .\\ \\frac{1} {{r_k}^{\\gamma -1}}

useremo ulteriormente questi valori di temperatura per ottenere l'equazione dell'efficienza.

L'efficienza della derivazione del ciclo diesel | efficienza del ciclo diesel | derivazione efficienza ciclo diesel | efficienza standard dell'aria del ciclo diesel | formula efficienza ciclo diesel | derivazione dell'efficienza del ciclo diesel | efficienza termica del ciclo diesel

EFFICIENZA

Efficienza=\\ \\frac{Lavoro\\ output}{Lavoro\\ input}

\\eta =\\ \\frac{W_{rete}}{Q_{in}}

\\eta =\\ \\frac{Q_1-Q_2}{Q_{1}}

\\eta =\\1- \\frac{Q_2}{Q_{1}}

\\eta =\\1- \\frac{m\\ Cv\\ (T_4-T_1))}{m\\ Cp\\ (T_3-T_2)}

\\eta =\\1- \\frac{T_4-T_1}{\\gamma \\ (T_3-T_2)}

Sostituendo T1,T2,T3 in eff

\\eta =\\ 1\\ -\\ \\frac{T_3.\\frac{{r_c}^{\\gamma -1}}{{r_k}^{\\gamma -1}}.\\ frac{T_3}{r_c}\\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}}{\\gamma \\left ( T_3-T_3\\ . \\frac{1}{r_c} \\Giusto )}

\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{\\gamma }\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}\ \ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma }-1}{{r_c}-1}

Rapporto di compressione del ciclo diesel

Il rapporto di compressione del ciclo diesel è il rapporto tra il volume massimo disponibile nel cilindro quando il pistone è al punto morto inferiore (BDC) e il volume minimo disponibile quando il pistone è al PMS.

Rapporto compressione\\= \\frac{Totale\\ volume}{Liquidazione\\ volume}

r_{k}=\\ \\frac{V_1}{V_2}=\\ \\frac{v_1}{v_2}

Formula della pressione media efficace per il ciclo diesel

La pressione media effettiva è il rapporto tra rete eseguita e volume spazzato

MEP = \\frac{lavoro netto-output}{Spazzato\\ volume}

MEP = \\frac{m\\ Cp\\ (T_3-T_2)-m\\ Cv\\ (T_4-T_1)}{v_1-v_2}

Rapporto di interruzione nel ciclo diesel

Il cut-off ratio nel ciclo diesel è definito come il rapporto tra il volume dopo la combustione e il volume prima della combustione.

Rapporto di taglio\\= \\frac{Rapporto di compressione\\}{Rapporto di espansione\\}

r_{c}=\\ \\frac{V_3}{V_2}=\\ \\frac{v_3}{v_2}

Ciclo semi diesel

Ciclo semi diesel, noto anche come il doppio ciclo, è la combinazione dei cicli otto e diesel.

In questo ciclo semi diesel/doppio il calore viene aggiunto sia a volume costante che a pressione costante.

(c'è solo una semplice modifica, la parte di calore aggiunta è sotto il volume costante e una parte rimanente di calore viene aggiunta a pressione costante)

doppio pv 2
Diagramma fotovoltaico

processo:

Doppia T 2
Diagramma TS

1-2: Compressione adiabatica isentropica:

L'aria è compressa adiabaticamente, mantiene l'entropia costante e nessuna interazione termica.

2-3: Volume costante Aggiunta di calore:

appena prima della fine della corsa di compressione, cioè il pistone raggiunge il PMS del cilindro, il carburante è
aggiunto e la combustione avviene in condizione isocora, (volume costante).

3-4: Pressione costante Aggiunta di calore

Anche una parte della combustione viene condotta a pressione costante. e con questo calore l'aggiunta è completata.

4-5: Espansione adiabatica isentropica

Ora, poiché l'elevata quantità di forza viene generata, spinge il pistone ora e provoca la corsa di potenza.

L'output del lavoro è ottenuto a questo punto.

5-6: Volume costante Rifiuto termico

Al termine il gas combusto viene fatto uscire dall'impianto per far posto all'apporto di aria fresca ed eseguire il ciclo successivo.

Diesel a due tempi

Un motore diesel a due tempi, noto anche come motore diesel a due tempi, funziona in modo simile a un motore diesel a quattro tempi. Ma dà potenza per ogni giro mentre un motore a quattro tempi dà potenza per due giri.

Esiste una porta di trasferimento all'interno del cilindro per eseguire due operazioni contemporaneamente.

Quando avviene la compressione, avviene anche l'aspirazione.

E quando si verifica l'espansione, avviene l'ingresso di aria ricca di ossigeno, che consente allo scarico di bruciare i gas

Contemporaneamente.

Differenza tra ciclo diesel e ciclo otto| diesel vs ciclo otto

parametriCiclo dieselOtto ciclo
DefineIl ciclo diesel o ciclo diesel ideale è il ciclo di produzione di energia in cui l'aggiunta di calore avviene a pressione costante.Il ciclo Otto è anche il ciclo ideale per la generazione di energia, in cui l'aggiunta di calore avviene in condizioni isocora (volume costante).
Diagramma TSTS 1 in scalaotto scalato
ProcessoDue isoentropici ( 1-2 e 3-4 )
Un'aggiunta di calore isobarica (2-3)
Una reiezione del calore isocora (4-1)
Due isoentropici ( 1-2 e 3-4 )
un'aggiunta di calore isocora (2-3)
una reiezione del calore isocora (4-1)
Rapporto di compressioneL'efficienza del ciclo diesel è più paragonabile al ciclo Otto..L'efficienza del ciclo diesel è inferiore rispetto al ciclo Otto.
Stesso rapporto di compressioneL'efficienza del ciclo diesel è inferiore rispetto al ciclo Otto.L'efficienza del ciclo diesel è più paragonabile al ciclo Otto.
Stessa pressione massimaL'efficienza del ciclo diesel è inferiore rispetto al ciclo Otto.L'efficienza del ciclo diesel è più paragonabile al ciclo Otto.
ApplicazioniIl ciclo diesel è utilizzato per il motore Diesel/ICIl ciclo Otto viene utilizzato per il motore a benzina/SI

differenza tra ciclo otto ciclo diesel e doppio ciclo

parametriCiclo dieselOtto cicloDoppio ciclo
DefineIl ciclo diesel o ciclo diesel ideale è il ciclo di produzione di energia in cui l'aggiunta di calore avviene a pressione costante.Il ciclo Otto è anche il ciclo ideale per la generazione di energia, in cui l'aggiunta di calore avviene in condizioni isocora (volume costante).Il ciclo doppio o ciclo semidiesel è una combinazione dei cicli Otto e diesel. In questo ciclo, il calore viene aggiunto sia in condizione isocora (volume costante) che in condizione isobarica (pressione costante).
Diagramma TSTS 1 in scalaotto scalatoDoppia T in scala
ProcessoDue isoentropici (1-2&3-4 )
Un'aggiunta di calore isobarica (2-3)
Una reiezione del calore isocora (4-1)
Due isoentropiche (1-2 e 3-4 ) una aggiunta di calore isocora (2-3)
una reiezione del calore isocora ( 4-1)
Due isoentropici ( 1-2 e 4-5 )
Un'aggiunta di calore isocora (2-3)
Un'aggiunta di calore isobarica (3-4)
Una reiezione del calore isocora (4-1)
Rapporto di compressioneIl rapporto di compressione è 15-20Il rapporto di compressione è 8-10Il rapporto di compressione è 14
Stesso rapporto di compressioneL'efficienza del ciclo diesel è più paragonabile al ciclo Otto.L'efficienza del ciclo diesel è inferiore rispetto al ciclo Otto.L'efficienza è tra
entrambi i cicli (cioè Otto e
Diesel)
Stessa pressione massimaL'efficienza del ciclo diesel è inferiore rispetto al ciclo Otto.L'efficienza del ciclo diesel è più paragonabile al ciclo Otto.L'efficienza è tra
entrambi i cicli (cioè Otto e
Diesel)
ApplicazioniIl ciclo diesel è utilizzato per il motore Diesel/ICIl ciclo Otto viene utilizzato per il motore a benzina/SIIl doppio ciclo è utilizzato per il motore IC.

Applicazione del ciclo diesel

Motori Diesel-Combustione:

  • Motori di automobili
  • Navi e applicazioni marine
  • Veicoli da trasporto.
  • macchine usate per l'agricoltura
  • attrezzature e macchine edili
  • militare e difesa
  • HVAC
  • Produzione di energia

Vantaggi del motore diesel

I nuovi avanzati hanno reso le prestazioni del motore diesel abbastanza buone, è meno rumoroso e ha bassi costi di manutenzione.

I motori diesel sono affidabili e robusti.

Non necessita di candela, il carburante utilizzato è di natura autoinfiammabile.

anche il costo del carburante è basso rispetto alla benzina.

problemi del campione del ciclo diesel | esempio ciclo diesel | problemi di esempio del ciclo diesel

Q1.Con rapporto di compressione di 14 e cut-off al 6% quale sarà l'efficienza del ciclo diesel?

Risposta =

Prov 3

r_k=\\frac{v_1}{v_2}=14

v_3-v_2=0.06(v_1-v_2)

v_3-v_2=0.06(14v_2-v_2)

v_3-v_2=0.78v_2

v_3=1.78v_2

Rapporto di cut-off, r_c=\\frac{v_3}{v_2}=1.78

\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{\\gamma }\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}\ \ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma }-1}{{r_c}-1}

\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{1.4}\\ .\\ \\frac{1}{{14}^{\\1.4 -1}}\\ . \\ \\frac{{1.78}^{1.4 }-1}{{1.78}-1}

\\eta _{Diesel}=\\ 1-0.248.\\frac{1.24}{0.78}=0.605

\\eta _{Diesel}=60.5%

Q2. Ciclo diesel standard con rapporto di compressione di 16, il calore viene aggiunto a pressione costante di 0.1 MPa. La compressione inizia a 15 gradi Celsius e raggiunge i 1480 gradi Celsius alla fine della combustione.

Trova il seguente:

1. Rapporto di cut-off

2. Calore aggiunto/kg di aria

3. Efficienza

4. Europarlamentare

Risposta =

r_k=\\frac{v_1}{v_2}=16

T1= 273 + 15 = 288 K


p1= 0.1 MPa = 100 KN/m2


T3 = 1480 + 273 = 1735 K

Prov 4
TS 2

\\frac{T_2}{T_1}= \\sinistra ( \\frac{v_1}{v_2} \\destra )^{\\gamma -1}=(16)^{0.4}=3.03

T_2= 288 \\volte 3.03= 873K

\\frac{p_2v_2}{T_2}=\\frac{p_3v_3}{T_3}

(a) Rapporto di cut-off:
r_c=\\frac{v_3}{v_2}=\\frac{T_3}{T_2}=\\frac{1753}{273}=2.01

(b) Calore fornito:
Q_1=Cp\\ (T_3-T_2)

Q_1=1.005\\ (1753-873)

Q_1=884.4 kJ/kg

\\frac{T_3}{T_4}=\\sinistra ( \\frac{v_4}{v_3} \\destra )^{\\gamma -1}=\\sinistra ( \\frac{v_1}{v_2}\ \times \\frac{v_2}{v_3} \\right )^{\\gamma -1}=\\left ( \\frac{16}{2.01} \\right )^{0.4}=2.29

T_4=\\frac{1753}{2.29}=766\\K

calore respinto,

Q_2=Cv\\ (T_4-T_1)

Q_2=0.718\\ (766-288)=343.2kJ/kg

(c) Efficienza del ciclo = 1-\\frac{Q_2}{Q_1}

\\eta =1-\\frac{343.2}{884.4}=0.612=61.2%

Inoltre può essere determinato da;

\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{\\gamma }\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}\ \ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma }-1}{{r_c}-1}

\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{1.4}\\ .\\ \\frac{1}{{16}^{1.4 -1}}\\ .\\ \\frac{{2.01}^{1.4 }-1}{{2.01}-1}

\\eta _{Diesel}=1-\\frac{1}{1.4}.\\frac{1}{3.03}.1.64

\\eta _{Diesel}=0.612= 61.2%

W_{net}=Q_1\\times \\eta _{cycle}

W_{netto}=884.4\\volte 0.612\\volte = 541.3 kJ/kg

v_1=\\frac{RT_1}{p_1}=\\frac{0.287\\times 288}{100}=0.827m^{3}/kg

v_2=\\frac{0.827}{16}=0.052\\ m^3/kg

\\therefore\\ v_1-v_2=0.827-0.052=0.775\\ m^3/kg

(d) pressione effettiva media (MEP):

MEP=\\frac{W_{net}}{v_1-v_2}=\\frac{541.3}{0.775}=698.45 kPa

FAQ

Efficienza ciclo Otto rispetto a ciclo diesel

Allo stesso rapporto di compressione: l'efficienza del ciclo diesel è maggiore rispetto al ciclo Otto.
Alla stessa pressione massima: l'efficienza del ciclo diesel è minore rispetto al ciclo Otto.

Grafico ciclo diesel

1'- 1: aspirazione aria atmosferica

1-2: Compressione adiabatica

2-3: Aggiunta di calore a pressione costante (iniezione di carburante e combustione)

3-4: Espansione adiabatica

4-1-4': Scarico dei gas combusti

Prov 2

Quando l'efficienza del ciclo diesel si avvicina all'efficienza del ciclo Otto

L'efficienza del ciclo diesel si avvicina all'efficienza del ciclo Otto quando il rapporto di cut-off si avvicina allo zero.

Perché i motori che utilizzano il ciclo Diesel sono in grado di produrre più coppia rispetto ai motori che utilizzano il ciclo Otto

Il motore diesel ha un rapporto di compressione maggiore rispetto al motore a ciclo Otto.

La combustione nel ciclo diesel avviene al PMS alla fine della corsa di compressione e fa muovere il pistone verso il basso. Mentre nel Otto ciclo, la combustione del motore avviene quando il pistone si muove leggermente verso BDC e contribuisce ad acquisire velocità.

Il gasolio è più denso della benzina (utilizzata nel ciclo Otto), che genera più energia in termini di potenza.

Inoltre, il fattore dimensione è importante; la lunghezza della corsa e il diametro del foro del motore Diesel è maggiore del Otto ciclo motore.

Perché la benzina non può essere utilizzata in un ciclo diesel.

La volatilità della benzina è molto più alta del Diesel; anche prima del completamento della corsa di compressione, l'alta pressione farà evaporare il carburante.

Quindi la benzina si accenderà nella materia incontrollata, causando detonazioni e accensioni irregolari.

provocherà il danneggiamento del cilindro quindi non si dovrebbe mai avviare il motore se si verifica tale incidenza. Si consiglia di contattare la persona interessata per rimuovere la benzina dal motore.

Perché il ciclo diesel è applicabile solo ai grandi motori a bassa velocità?

Il ciclo diesel utilizza un carburante più viscoso e la produzione di energia in termini di coppia è maggiore.

quando noi necessita dell'applicazione di un carico elevato, non possiamo utilizzare il motore a benzina poiché l'efficienza sarà inferiore per le condizioni di carico e utilizzerà più carburante.

quindi il motore diesel sarà vantaggioso qui dove la produzione di energia è più a bassa velocità.

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