Bài tập chu trình cấp nhiệt hỗn hợp năm 2024

Gðk hệd

M

Ỹ

PHY

Ắ

P KHE

ể

P

DhƤƬkf 0

DHY PZÎKH KHEểP ĒỘKF DợL GỘP TỒ PHEẻP Jỏ KHEểP

DHƪƢKF 0? DHY PZÎKH KHEểP ĒỘKF GỘP TỒ PHEẻP Jỏ KHEểP

0.<. Dhu trîkh

ĜổkfdƬĜỜt

trakf?

Mhìe

keỆg

?

Ĝổkf dƬ ĜỜt

trakf nâ

Ĝổkf dƬ kheỆt fỔg

dìd

jổ phầk

dhçkh ?xynlkh, pettakf, vlk

kẬp,

vlk

thẤe,

thlkh

truyỌk

vâ

trứd mhuỶu

. \uì trîkhdhìy kheïk

neỆu xẤy

rl jïk trakf xy nlkh.

Rhêk

naẬe

.

-Phia kheïk

neỆu sủ `ứkf

?

xĄkf

vâ `eisin.-Phia dìdh dhìy kheïk

neỆu

? dhìy

dƲỬkf jụd

(juze),

Ĝổkf dƬ tỼ

dhìy.-Phia hâkh trîkh nâg

veỆd dỦl

pestak? :

mỴ,

0

mỴ

-Phia tçkh

dhẩt

quì trîkh dhìy?

Ĝổkf dƬ ĜỜt

trakf

dẩp kheỆt ĜẴkf

tçdh,

dẩp kheỆt ĜẴkf

ìp,

dẩp kheỆt hỖk hỤp

.

Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt mà quá trình cháy được tiến hành bên trong cylinder và sản phẩm cháy được thải ra môi trường. Đây là chu trình biến đổi nhiệt thành công.

Hiện nay động cơ đốt trong được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt như dùng làm động cơ cho ô tô, máy kéo, xe lửa, máy phát điện, ...

Môi chất làm việc trong động cơ đốt trong lúc đầu là không khí và nhiên liệu, sau đó là sản phẩm cháy của hỗn hợp không khí và nhiên liệu.

5.1. Phân loại:

• Theo nguyên lý làm việc: Động cơ đốt trong piston: Làm việc sinh công theo chu kỳ. Động cơ đốt trong turbine: Làm việc sinh công liên tục.
• Theo quá trình cấp nhiệt: Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng tích. Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt đẳng áp. Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp.

Động cơ đốt trong piston được chia làm 2 loại:

• 2 thì (2 kỳ).
• 4 thì (4 kỳ).

Động cơ đốt trong turbine được chia làm 2 loại:

• Turbine khí sinh công kéo máy phát điện: Cấp nhiệt đẳng áp, cấp nhiệt đẳng tích, có thu hồi nhiệt (hay dùng kèm đuôi hơi).
• Turbine phản lực: Động cơ phản lực không khí, động cơ phản lực tên lửa.
• Kỳ sinh công: Quá trình cháy 2-3 là quá trình cháy đẳng tích, đồng thời piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD do khối khí cháy dãn nở, quá trình dãn nở đoạn nhiệt (đẳng entropy) 3-4.
• Kỳ xả: Khói cháy (sản phẩm cháy) được đẩy ra ngoài xy lanh theo quá trình xả đẳng tích 4-1.

Các quá trình lặp lại như cũ để thực hiện chu trình mới.

Đây là chu trình động cơ đốt trong chạy xăng hay còn gọi là động cơ cháy cưỡng bức nhờ bougie đánh lửa.

Hình 5: Đồ thị p-v và T-s của chu trình động cơ đốt trong piston cấp nhiệt đẳng tích

q 2

ds=

4

3 q 1

v

p

1

2

dv=

4

3

s

T

2

1

• Đồ thị:

1k

2

1 1

2 v

v T

T  

   

• Quá trình 1-2 có dq = 0  T 2 = T 1 .k-



• Quá trình 2-3 có dv = 0 2

3 2

3 p

p T

T 

T 3 = T 2 . = T 1 ..k-





  34 .T = T 1 1-k  1 .T

1k 1k

4

3 3

4 1 v

v T

T 

  

  

 

 

 

• Quá trình 3-4 có dq = 0  



5.2. Nhiệt lượng tham gia chu trình:

5.2. Hiệu suất nhiệt của chu trình:

• Nhiệt lượng nhận được từ nguồn nóng (quá trình cháy 2-3): q 1 = cv.(T 3 – T 2 ) = cv.(T 1 .k-1. – T 1 .k-1) = cv 1 .k-1.( – 1).
• Nhiệt lượng nhả ra cho nguồn lạnh (quá trình xả 4-1): |q 2 | = cv.(T 4 – T 1 ) = cv.(T 1 . – T 1 ) = cv 1 .( – 1).

t 1k

1

1  





)1.(.T

)1.(T

1

q

q

1 1k

1v

1v 1

2 t





 







5. Chu trình động cơ đốt trong piston cấp nhiệt

đẳng áp (Diesel – 1897)

Để tăng tỷ số nén ε, ta thực hiện quá trình nén chỉ nén không khí và phun nhiên liệu (diesel oil – DO, fuel oil – FO) vào cylinder cuối quá trình nén, nhiên liệu sẽ tự bốc cháy và khí cháy dãn nở sinh công.

5.3. Chu trình lý thuyết, đồ thị:

• Chu trình lý thuyết:
• Kỳ hút: Tương tự chu trình Otto.
• Kỳ nén: Quá trình nén đoạn nhiệt (đẳng entropy) 1-2.
• Kỳ sinh công: Quá trình cháy đẳng áp 2-3, quá trình dãn nở đoạn nhiệt (đẳng entropy) 3-4.
• Kỳ xả: Quá trình đẳng tích 4-1.

Các quá trình lặp lại như cũ để thực hiện chu trình mới. 13

• Đồ thị:

Hình 5: Đồ thị p-v và T-s của chu trình động cơ đốt trong piston cấp nhiệt đẳng áp

3

q 2

ds= 4

q 1

v

p

1

2

dv=

dp=

4

3

s

T

2

1



1 2

vv T 2 = T 1 .k-

• Quá trình 1-2 có ds = 0 



• Quá trình 4-1 có v 4 = v 1

k 1-k 1

1-k 1-k

14  .T. .T = T  

11

1

2 2

3

1

4

3 3

4

 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

#######  

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

#######  

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

kk k

####### v

####### v

####### .

####### v

####### v

####### v

####### v

####### T

####### T







#######  

2

3 2

3 v

v T

T

T 3 = T 1 .k-1.

• Quá trình 2-3 có dp = 0 



5.3. Nhiệt lượng tham gia chu trình:

q 1 = cp.(T 3 – T 2 ) = cp.(T 1 .k-1. – T 1 .k-1).q 1 = cp 1 .k-1.( – 1).|q 2 | = cv.(T 4 – T 1 ) = cv.(T 1 .k – T 1 ).|q 2 | = cv 1 .(k– 1).

• Nhiệt lượng cấp cho quá trình (quá trình cháy 2-3):
• Nhiệt lượng nhả ra cho môi trường xung quanh (quá trình xả 4-1) :

Ví dụ 2. Chu trình động cơ đốt trong piston cấp nhiệt đẳng áp,

có tỷ số nén , tỷ số dãn nở sớm . Tính hiệu suất nhiệt t của

chu trình.

5. Chu trình động cơ đốt trong cấp nhiệt hỗn hợp

(Trinkler - 1904)

Tỷ số nén  cao làm cho áp suất p 2 cuối kỳ nén cao (75 ÷ 80

kgf/cm 2 ) làm cho bơm dầu cao áp làm việc khó khăn.

Để giảm tỷ số nén  ta thực hiện chu trình cấp nhiệt hỗn

hợp. Quá trình nén chỉ nén không khí, nhiên liệu (DO, FO) được phun vào buồng đốt phụ của xy lanh vào cuối kỳ nén. Các động cơ diesel hiện nay làm việc theo chu trình này.