46
TERMODINAMIČK I CIKLUSI

Teorijski ciklus rada

  • Upload
    igoriv

  • View
    1.616

  • Download
    14

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Teorijski ciklus rada

TERMODINAMIČKI CIKLUSI

Page 2: Teorijski ciklus rada

• Karnoov ciklus je fizički proces od značaja u teoriji termodinamike.

• teorijski ciklus ,čiji značaj je u tome što se pomoću nje može izračunati teorijski maksimum rada koji može da proizvede fluid u zatvorenom termičkom sistemu.

• Stepen pretvaranja termičke energije u mehanički rad se izražava koeficijentom korisnog dejstva

Page 3: Teorijski ciklus rada

• Овај фактор се користи у поређењу ефикасности различитих мотора.

• Карноов цикулс је описао француски официр, инжењер и физичар Сади Карно.• Његовим делом је заснована грана физике

под именом термодинамика.

Page 4: Teorijski ciklus rada

• Карно је желео да дизајнира термодинамички циклус максималне ефикасности.

• Ефикасност било које термодинамичке машине може се поредити са ефикасношћу Карноове машине која служи као референца.

• Карноов циклус се састоји из 4 процеса (2 изотермна и 2 адијабатска) :

1. Изотермно ширење2. Адијабатско ширење3. Изотермно сабијање4. Адијабатско сабијање

Page 5: Teorijski ciklus rada
Page 6: Teorijski ciklus rada

qab-трансфер топлоте од хладњака (негативна вредност).

qzu- трансфер топлоте од извора топлоте (позитивна вредност).

Page 7: Teorijski ciklus rada

TEORIJSKI CIKLUS RADA

SUS MOTORA

Page 8: Teorijski ciklus rada

1. TEORIJSKI CIKLUS RADA

OTO MOTORA

Page 9: Teorijski ciklus rada

Svaki SUS motor u toku svog rada mora obaviti osnovna 4 procesa:

1. usisavanje,2. sabijanje (kompresija),3. širenje (ekspanzija) i4. izduvavanje.

Razlike između tipova SUS motora su u vremenu, mestu i načinu vršenja ovih procesa.

Neki motori vrše sve procese u isto vreme, ali na različitim mestima u motoru (npr. mlazni motor), a neki vrše procese na istom mestu, ali u različito vreme (npr. klipni Oto i Dizel motori).

Page 10: Teorijski ciklus rada

• Četverotaktni motor je motor koji radi svoj radni ciklus u četiri takta,

• odnosno motor koji svoj radni cikus obavi u dva kruga kolenastog vratila.

• Oto motor i Dizel motor mogu biti izvedeni da rad

Page 11: Teorijski ciklus rada

Četiri takta su:1. TAKT – usisavanje vazduha ili smeše -od 1'do 12. TAKT – kompresija i paljenje- od 1 do 2

(kompresija i u tačci 2 paljenje)3. TAKT – sagorevanje i ekspanzija (radni takt) od

2 do 4 (od 2-3 sagorevanje, 3-4 ekspanzija)4. TAKT – izduvavanje od 4 do 1'(od 4-1 slobodno

iyduvavane, 1-1' izduvavanje klipom)

Page 12: Teorijski ciklus rada
Page 13: Teorijski ciklus rada

• 1 - Početak kompresije Zapremina jednaka zapremini cilindra)

• 1-2Adijabatska kompresija• 2 - Paljenje smjese svećicom• 2-3 - Izgaranje po izohori

(zapremina jednaka zapremini kompresije)

• 3 - Kraj sagorevanja, početak ekspanzije

• 3-4 - Adijabatska ekspanzija• 4 - Kraj ekspanzije, početak

izduvavanja• 4-1 - Izohorni izduvavanje u

cilindru

Page 14: Teorijski ciklus rada

2. TEORETSKI CIKLUS RADA ČETVOROTAKTNOG DIZEL

MOTORA

Page 15: Teorijski ciklus rada

• 1.Takt - klip se kreće od GMT ka DMT i usisava vazduh u cilindar. Ovaj takt završava kada klip dođe u DMT.

Tačka 1 - teoretsko trenutno zatvaranje usisnog ventila

• 2.Takt - Klip se kreće ka GMT i kompresuje (smjesu goriva i zraka kod Oto motora ili sami zrak kod Dizel motora)

Tačka 2 - trenutno paljenje smese ili trenutno ubrizgavanje goriva

Page 16: Teorijski ciklus rada

• 3.Takt - Sagorevanje i ekspanzija, kod Oto motora, sagorevanje po izohori, a zatim ekspanzija, a kod Dizel motora je sagorevanje po izobari i traje jedan deo ekspanzije.

• Tačka 3 - predstavlja kraj sagorevanja i početak ekspanzije kod Oto, ili Kraj sagorevanja i početak samo ekspanzije kod Dizela.

• Tačka 4 - otvara(ju) se izduvni ventil(i)

Page 17: Teorijski ciklus rada

• 4.Takt - izduvavanje, od 4 do 1 je po izohori, nagli pad

pritiska na atmosferski, , a zatim od 1 do 1' klip se kreće od DMT ka GMT i gura gasove pred sobom i tako nastavlja izduvavanje.

• Tačka 1' - zatvara se izduvni ventil, a otvara usisni ventil

Page 18: Teorijski ciklus rada
Page 19: Teorijski ciklus rada

Stvarni ciklusi rada SUS motora

• OTO motora• DIZEL motora

Page 20: Teorijski ciklus rada

Stvarni ciklus rada OTO motora

• Odstupanje od termodinamickog ciklusa• Kod stvarnog ciklusa se pojedine faze prepliću1-izmena radne materije2-sabijanje3-sagorevanje4-širenje

Page 21: Teorijski ciklus rada
Page 22: Teorijski ciklus rada

• Stvarni radni ciklus dosta odstupa ne samo od termodinamičkog, već i od teorijskog ciklusa i kod njega nisu tako jasno odvojene pojedine faze i fizičko hemijski procesi jedan od drugog.

• Osnovne razlike, odnosno, odstupanja stvarnih ciklusa u odnosu na teorijske, nastaju iz sledećih razloga:

1. Dovođenje toplote je kontinualan proces sagorevanja, koji je kompleksni fizičko hemijski proces praćen gubicima i raznim nesavršenostima.

Page 23: Teorijski ciklus rada

2. Strujni gubici tokom odvijanja procesa punjenja i pražnjenja motora postoje i ne mogu se zanemariti.

3. Toplotni gubici na okolinu, putem odvođenja toplote sistemom hlađenja, su znatni tokom celog procesa, a posebno tokom sagorevanja.

4. Postoje i drugi energetski gubici, kao nezaptivenost radnog prostora, gubici toplote zračenjem, nepotpuno sagorevanje, nesavršena regulacija i dr.

Page 24: Teorijski ciklus rada

Stvarni Dizel ciklus

Page 25: Teorijski ciklus rada

• Kod četvorotaktnog dizel motora nakon otvaranja usisnog ventila (tačka1) u cilindar ulazi samo čist zrak.

• Kao i kod oto motora, nakon zatvaranja usinog ventila pri kretanju klipa ka SMT vrši se proces sabijanja uz razmjenu toplote izmeđuzraka i cilindra.

• Za razliku od oto motora u datom slučaju sabija se čist zrak.Ubrizgavanje goriva u cilindar počinje kada se klip nalazi blizu SMT (tačka 3).

Page 26: Teorijski ciklus rada

• U tomtrenutku temperatura sabijenog zraka mora biti viša od temperature, pri kojoj se ostvarujesamopaljenje ubrizganog goriva.

• U tomtrenutku temperatura sabijenog zraka mora biti viša od temperature, pri kojoj se ostvarujesamopaljenje ubrizganog goriva.

• U tomtrenutku temperatura sabijenog zraka mora biti viša od temperature, pri kojoj se ostvarujesamopaljenje ubrizganog goriva.

Page 27: Teorijski ciklus rada

• Da bi se poboljšalo mešanje goriva sa vazduhom, pored toga što pumpa visokog pritiska kroz brizgaljku ubrizgava gorivo u raspršenom stanju (u vidumagle),

• pod relativno visokim pritiskom, raznim konstruktivnim rješenjima se stvaraintenzivno vrtloženje zraka u cilindru motora (specijalno izveden klip itd.).

• Poslijeodređenog perioda, za vrijeme koga se ubrizgano gorivo priprema za početak

Page 28: Teorijski ciklus rada
Page 29: Teorijski ciklus rada

TOPLOTNI BILANS MOTORA

Page 30: Teorijski ciklus rada
Page 31: Teorijski ciklus rada
Page 32: Teorijski ciklus rada

KRUZNI DIJAGRAM

• Dijagram koji pokazuje, šematski, trenutke otvaranja i zatvaranja ventila

• Raspored pojedinih taktova moze se dati i u yavisnosti od ugla kolenastog vratila

• šema razvoda je predstavljena krugom okretanja kolenstog vratila na kome su označeni trenuci otvaranja i zatvaranja ventila,

Page 33: Teorijski ciklus rada
Page 34: Teorijski ciklus rada
Page 35: Teorijski ciklus rada

• Na dijagramu se vidi da najduze traju taktovi usisavanja i izduvavanja

• Odredjeni period se i preklapaju• Izduvavanje 42° pre SMT a zavrsava se 10 ° pre

UMT i to ukupno traje 230 °• Otvaranje usisnog i izduvnog ventila se

poklapa za 22 ° i ovim se postize bolje ispiranje cilindra i potpunije punjenje

• Da bi se realizovalo 4 takta kolenasto vratilo se okrene za 720 ° (bregasto?)

Page 36: Teorijski ciklus rada

KARAKTERISTIKE MOTORA

Karakteristike motora se još nayivaju i performanse motora (ne performanse vozila) i to su:

1. Snaga motora ( P )2. Obrtni moment ( M )3. Specifična potrošnja goriva ( ge )

Page 37: Teorijski ciklus rada

1. Snaga motora

Snaga motora može se meriti:• U cilindru-indikatorska snaga Pi

• Na zamajcu- efektivna snaga Pe

Još je značajna i snaga koju imamo na točkovima Po

Page 38: Teorijski ciklus rada
Page 39: Teorijski ciklus rada

2. Moment motora

Moment motora može se meriti:• U cilindru-indikatorski moment Mi• Na zamajcu- efektivni moment MePostoji i moment na točku Mo

Page 40: Teorijski ciklus rada

Dijagram efektivne snage i efektivnog momenta motora se naziva brzinska karakteristika motora

Page 41: Teorijski ciklus rada
Page 42: Teorijski ciklus rada
Page 43: Teorijski ciklus rada

1 KS = 0,735 kWodnosno 1 kW = 1,35962 KS.

Jedna KS potrebna je da se telo teško 75 kg podigne 60 m za 1 minut

Page 44: Teorijski ciklus rada

3. Specifična potrošnja goriva

• Ekonomičnost rada motora (kada se uporedi sa snagom)

a) Časovna potrošnja goriva

b) Putna potrošnja goriva l/100km

Page 45: Teorijski ciklus rada

Zadatak:1.Dati su sledeći podaci:- Stepen kompresije je 7,2:1- Na slici su date dumenzije cilindra cilindra

- Izračunati radnu i kompresionu zapreminu

Page 46: Teorijski ciklus rada

2. Prečnik klipa je 39 mm, hod klipa je 36 mm, visina cilindra je 40mm. Naći stepen kompresije motora.