Dijagrami stvarnih procesaDijagrami stvarnih procesaDijagrami stvarnih procesaDijagrami stvarnih procesa
Slika 1. (p,V) dijagram (lijevo) i razvijeni dijagram tlaka (desno) u cilindru motora
Proračun toka tlaka i temperature Proračun toka tlaka i temperature ppu cilindru motora prema Vibeu cilindru motora prema Vibe--uu
Pretpostavke:• Takt usisa traje do donje mrtve točke• Tlak na usisu je konstantan tijekom takta usisa i jednak je tlaku na početku
kompresijekompresije• Kompresija u cilindru započinje u donjoj mrtvoj točki, a završava početkom
procesa izgaranja• Kompresija je predstavljena kao politropska promjena stanja s prosječnim
eksponentom politropske kompresije nk• Po završetku izgaranja nastavlja se ekspanzija koja je isto tako predstavljenaPo završetku izgaranja nastavlja se ekspanzija koja je isto tako predstavljena
kao politropska promjena stanja s prosječnim eksponentom politropske ekspanzije neEkspan ija traje do donje mrt e točke kada apočinje takt isp ha• Ekspanzija traje do donje mrtve točke kada započinje takt ispuha
• Tok tlaka i temperature za vrijeme taktova usisa i ispuha ispušta se iz razmatranja u ovom proračunu. Za potrebe proračuna, na osnovu iskustva,razmatranja u ovom proračunu. Za potrebe proračuna, na osnovu iskustva, samo se pretpostavlja tlak usisa i ispuha koji su polazne veličina za proces kompresije
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
M difi i i dij i tl k k d ih t t kiModificirani dijagrami tlaka nakon uvedenih pretpostavki
Slika 2. (p, V) dijagram (lijevo) i razvijeni dijagram tlaka (desno) matematičkog modela nakon uvođenja predpostavki Točka A predstavlja točku početka politropske kompresije točkanakon uvođenja predpostavki. Točka A predstavlja točku početka politropske kompresije, točka Y predstavlja početak izgaranja, točka Z kraj izgaranja, a točka B kraj politropske ekspanzije. U točki C dolazi do promjene iz kompresije u ekspanziju za vrijeme izgaranja.
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Funkcija volumena ():Funkcija volumena ():
V
AVV
22 sin111cos1
211)( H
H 2 H
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
KompresijaKompresija
Tlak na početku kompresije pAPretpostavka
Temperatura na početku kompresije TA- iz bilance topline na početku kompresije
AipAiipiop TmmcTmcTTmc )()(
io TTTT
1
ioAT
11
11
i
o
AiA
i
TTT
ppp
pFaktor zaostalih plinova izgaranja
1 AiA p g j
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
St j j j
AiAo pppT 1
Stupanj punjenja
oo
i
oo
opu pppTT 1
Specifični volumen na početku kompresije vA
Z 1 Ottov motor
GZ
oA
A ZMM
ZTv
1
1 Ottov motor
AoA pZ 1
3206.32032.401.1285.137 oshcZo
ATv
AZ
AA pM
v
Diesel motor
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Tlak na kraju kompresije (početku izgaranja)
n
Av k
AY
AY p
vvp
)( YA
Yvv Temperatura na kraju kompresije )( YY
p j p j(početku izgaranja)
n
Av k
1
AY
AY T
vvT
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
IzgaranjeIzgaranje
Slika 3. Shema podijele procesa izgaranja na male vremenske intervale.
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Proračun toka tlaka
Prvi glavni stavak termodinamike za smjesu u cilindru u intervalu 1-2
2
122,121
v
v pdvTTcq1v
1122122,1 11 vpvpTTcv
12
12
2
2
vvpppdvv
2,1 1 2
1v
211221 xqxxqq 211221 xqxxqq zz
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Uk k liči i k išt t li t k i jUkupna količina iskorištene topline tokom procesa izgaranja
dHKoeficijent iskoristivosti topline pri izgaranju
)1(1
o
dz Z
Hq Ottov motortopline pri izgaranju
U sebi sadrži:
•gubitke uslijed
dHq Diesel motor
•gubitke uslijed nepotpunog izgaranja
•gubitke uslijed hlađenja1)1( o
z Zq Diesel motor gubitke uslijed hlađenja
•gubitke uslijed disocijacije
Vibe-ova funkcija udjela izgorjelog goriva
č jk i j1
9086
m
m značajka izgaranja
908.61
zex relativan kut zakreta KV u datom trenutku
z trajanje izgaranja
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
1x (-)
m=0.5m=1
0 5
m=1.5
20.5
m=3m=2.5m=2
m=4m=3.5
m=3
0
m=4
0-30 0 30 (°KV)
Slika 4. Krivulje udjela izgorjelog goriva x za: duljinu trajanja izgaranja 60°KV irazličite vrijednosti značajke izgaranja m.
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Sređivanjem izraza za prvi glavni stavakSređivanjem izraza za prvi glavni stavak
212,1
12,1 11
2
pxqv z
122,1
2,12 1
1
v
p A
122,1 1
2100005.0405.1 21
12,1xxaT 210000,
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Proračun toka temperature
T AK JEDNADŽBATLAK JEDNADŽBA STANJA PLINA
TEMPERATURASređivanjem dobije se jednadžba:
YTpTtrenutni faktor promjene
količine plina
Y
yppT (pomoću njega u obzir se
uzima povećanje broja molova pri izgaranju) yp
Y molova pri izgaranju)
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Trenutni faktor promjene količine plina Trenutni faktor promjene količine plina
x 11 x 11 max
1max
maxo
1max
Moh 1324
3241
oh
Otto > 1 Diesel
G
Go
Mohc
M1
3241221.0
3241max
3241221.0
3241max ohco
GM
ohcnn
132
5.012
112
G
Otto 1
G
Gzo
Mohc
Mn
nn1
3241221.0
3221211max
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
EkspanzijaEkspanzija
Proračun Tlak i temperatura u cilindru izgaranja na početku ekspanzije
pz, Tzpz, z
Ekspanzija je predstavljena kao politropska promjena stanja sa eksponentom politropske ekspanzija ne
nv eTl k k j
ZB
ZB p
vvp
Tlak na kraju
ekspanzije
n 1
Z
n
B
ZB T
vvT
e 1
Temperatura na kraju ekspanzije
Bv
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
RezultatiRezultatiProračun kompresije
Tlak i temperatura na početku i na kraju kompresije+
zakon promjene tlaka i temperature
Proračun izgaranja
Niz vrijednosti tlaka i temperature, u zavisnosti o kutu zakreta koljenastog vratila, koje se povezuju ravnim linijama
Proračun ekspanzijeProračun ekspanzije
Tlak i temperatura na početku i na kraju ekspanzijeTlak i temperatura na početku i na kraju ekspanzije+
zakon promjene tlaka i temperature
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Primjer: Motor DMB 128APrimjer: Motor DMB 128AUlazni podaci
Dijagram tlaka Dijagram temperat reD=80 mmH=55 5 mm
MG=114 kg/kmolMZ=28.96 kg/kmol
1
Dijagram tlaka Dijagram temperature
H 55.5 mm=8.8h=0.23125T=40 K
=1nk=1.36ne=1.30
T=40 KTi=1000 KpA=90000 Pa
eHd=42000 kJ/kgc=0.855 h=0.145
pis=110000 PaTo=293 Kpo=101300 Pa
h 0.145o=0k=0.88 =59°po 101300 Pa
R =8314 J/kmolK
z=59poc=30°m=3.5
Proračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema VibeProračun toka tlaka i temperature u cilindru motora prema Vibe--uu
Primjer: Motor DMB 128APrimjer: Motor DMB 128A
Dijagram tlaka Dijagram temperat reDijagram tlaka Dijagram temperature
Ulazni podaci 30°Ulazni podaciD=80 mmH=55.5 mm=8 8
Ti=1000 KpA=90000 Pap =110000 Pa
R =8314 J/kmolKh=0.145o=0
poc=30°m=3.5MG=114 kg/kmol
nk=1.36ne=1.30Hd=42000 kJ/kg=8.8
h=0.23125T=40 K
pis=110000 PaTo=293 Kpo=101300 Pa
o 0k=0.88z=59°
G gMZ=28.96 kg/kmol=1
Hd 42000 kJ/kgc=0.855