zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Bài giảng Nhiệt động học: Chương 5 - Nguyễn Thế Lương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nhiệt động học - Chương 5: Chu trình động cơ nhiệt, cung cấp cho người học những kiến thức như: Chu trình lý tưởng của động cơ đốt trong; Chu trình động cơ tuabin khí; Chu trình động cơ phản lực; Chu trình động cơ hơi nước;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhiệt động học: Chương 5 - Nguyễn Thế Lương

Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 1 - ĐC nhiệt: máy biến đổi nhiệt thành công, làm việc theo chu trình thuận, môi chất: khí, hơi - Phổ biến: ĐC đốt trong (ĐCĐT), (ĐC) tuabin khí, ĐC phản lực, ĐC hơi nước 5.1 Chu trình lý tưởng của động cơ đốt trong 5.1.1 Giới thiệu chung về động cơ đốt trong - ĐCĐT: ĐC nhiệt phổ biến nhất cung cấp sức kéo cho mọi lĩnh vực kinh tế & đời sống - Tuyệt đại đa số: kiểu piston
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 2 - Cấu tạo: piston, xylanh, thanh truyền, trục khuỷu, xupap, vòi phun/bugi… - Quá trình cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí diễn ra trong xylanh - Phân loại: • Theo nhiên liệu: xăng, diesel, khí (gas) • Theo kiểu chu trình: 4 kỳ, 2 kỳ
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 3 • Theo quá trình cấp nhiệt: CT cấp nhiệt đẳng tích: ĐC a) xăng, gas, a) CT cấp nhiệt đẳng áp: ĐC diesel cổ: phun NL bằng khí b) nén cuối kỳ nén, b) CT cấp nhiệt hỗn hợp: ĐC diesel hiện tại (diesel): phun NL bằng bơm cao áp cuối kỳ c) nén, c)
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 4 • Theo cách đốt hỗn hợp: Đốt cưỡng bức bằng tia lửa điện: ĐC xăng, ĐC gas Đốt bằng tự cháy do nén: ĐC diesel • VD: ĐC xăng 4 kỳ: nạp, nén, cháy + giãn nở, thải - Giả thiết nghiên cứu: • MC: khí lý tưởng
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 5 • Mọi quá trình đều thuận nghịch (CT thuận nghịch) • QT cháy: cấp nhiệt Q1 • QT thải sản vật cháy: thải nhiệt Q2 • Công nạp, thải = 0: hệ kín
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 6 5.1.2 Hiệu suất nhiệt chu trình động cơ đốt trong - 1-2: Nén đoạn nhiệt • 2-3’: cấp nhiệt đẳng tích 𝑞1𝑣 • 2-3’’: cấp nhiệt đẳng áp 𝑞1𝑝 a) b) • 2-3’-3’’: cấp nhiệt hỗn hợp a) CT đẳng tích 𝑞1 = 𝑞1𝑣 + 𝑞1𝑝 b) CT đẳng áp - 4-1: thải nhiệt đẳng tích 𝑞2 c) CT hỗn hợp - Gọi: 𝑣1 • 𝜀 = : tỷ số nén (5-1) 𝑣2 c)
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 7 𝑝3′ • = : tỷ số tăng áp (5-2) 𝑝2  ~ 𝑞1𝑣 . CT đẳng áp  = 1 𝑣3" 𝑣3" • 𝜌= = (5-3) 𝑣2 𝑣3, Tỷ số giãn nở sớm ~ 𝑞1𝑝 a) b) CT đẳng tích 𝜌 = 1 a) CT đẳng tích - Hiệu suất nhiệt CT hỗn b) CT đẳng áp c) CT hỗn hợp hợp (diesel, tổng quát) 𝑞2 • 𝑡 = 1 − 𝑞1 c)
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 8 • 𝑞1 = 𝑞1𝑣 + 𝑞1𝑝 • 𝑞1 = 𝐶 𝑣 𝑇3′ − 𝑇2 + 𝐶 𝑝 𝑇3" − 𝑇3′ = 𝐶 𝑣 𝑇3′ − 𝑇2 + 𝑘𝐶 𝑣 𝑇3" − 𝑇3′ • 𝑞2 = 𝑞41 = 𝐶 𝑣 𝑇4 − 𝑇1 𝑞2 • Thay vào  𝑡 = 1 − 𝑞1 𝑇4−𝑇1 =1− (5-4) 𝑇3′ −𝑇2+𝑘 𝑇3"−𝑇3′ Tính 𝑇 𝑖 theo 𝑇1: CT hỗn hợp
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 9 𝑇2 • 1-2: đoạn nhiệt: (3-42): = 𝑇1 𝑣1 𝑘−1 = 𝜀 𝑘−1 → 𝑇2 = 𝑇1 𝜀 𝑘−1 𝑣2 𝑇3′ 𝑝3′ • 2-3’: đẳng tích: = =  → 𝑇3′ = 𝑇2 𝑝2 𝑇2 = 𝜀 𝑘−1 𝑇1 𝑇3" 𝑣3" • 3’-3”: đẳng áp: = = 𝜌 → 𝑇3" = 𝑇3′ 𝑣3′ 𝜌𝑇3′ = 𝜌𝜀 𝑘−1 𝑇1 𝑘−1 CT hỗn hợp 𝑇4 𝑣3" • 3’’-4: đoạn nhiệt: = 𝑇3" 𝑣4
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 10 𝑘−1 𝑘−1 𝑇4 𝜌𝑣2 𝜌 = = 𝑇3" 𝑣1 𝜀 𝜌 𝑘−1 → 𝑇4 = 𝑇3" 𝜀 𝜌 𝑘−1 = 𝜌 𝜀 𝑘−1 𝑇1 = 𝜌 𝑘 𝑇1 𝜀 • Thay vào (5-4), rút gọn:  𝜌 𝑘 −1 CT hỗn hợp  𝑡,ℎ = 1 − (5-5) 𝜀 𝑘−1 −1+𝑘(𝜌−1)
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 11 • (4-5):  𝑡,ℎ ∈ 𝑘, 𝜀, 𝜆, 𝜌: • 𝑘 tăng →  𝑡,ℎ tăng, ít ý nghĩa: MC phải có ôxy, tức không tự do chọn MC có k lớn (VD: Ar k=1,6) • 𝜀 tăng →  𝑡,ℎ tăng: ĐC có tỷ số nén càng cao thì càng tiêu thụ ít NL • ĐC diesel: 𝜀 = 12-24 • 𝜀 𝑚𝑖𝑛 : để xảy ra tự cháy do nén CT hỗn hợp • 𝜀 𝑚𝑎𝑥 : giới hạn sức bền chi tiết
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 12 • , 𝜌: xét sau - Hiệu suất nhiệt CT cấp nhiệt đẳng áp • Thay  = 1 vào (5-5): 𝜌 𝑘 −1 •  𝑡,𝑝 = 1 − 𝑘−1 (5-6) 𝜀 𝑘(𝜌−1) • (5-6):  𝑡,𝑝 ∈ 𝜀, 𝜌 • 𝜀 tăng →  𝑡,𝑝 tăng, tiêu thụ NL giảm CT đẳng áp • 𝜌 tăng →  𝑡,𝑝 giảm: cháy kéo dài làm tăng tiêu thụ nhiên liệu
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 13 - Hiệu suất nhiệt CT cấp nhiệt đẳng tích • Thay ρ = 1 vào (5-5): 1 •  𝑡𝑣 = 1 − (5-7) 𝜀 𝑘−1 • (5-7):  𝑡,𝑣 ∈ 𝜀 • 𝜀 tăng →  𝑡𝑣 tăng, tiêu thụ NL giảm • 𝜀 𝑚𝑎𝑥 : giới hạn bởi kích nổ CT đẳng tích • ĐC xăng: 𝜀 = 6-12
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 14 5.1.3 So sánh hiệu suất nhiệt các chu trình động cơ đốt trong - ĐC diesel cổ ~ CT cấp nhiệt đẳng áp không còn sử dụng - Chỉ so sánh CT cấp nhiệt đẳng tích (ĐC xăng, gas) với CT cấp nhiệt hỗn hợp (ĐC diesel) - Sử dụng đồ thị T-S - Xét 2 trường hợp:
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 15 a. Cùng Q1 và 𝜺 - Cùng 𝑄1:  (𝑄1𝑣 ) tăng thì T zv zh 𝜌 (𝑄1𝑝 ) giảm và ngược lại st y nst con p = co v= bh bv - Cùng 𝑄1: 𝑆 𝐴𝑐𝑧 𝑣 𝐵𝐴 = c st 𝑆 𝐴𝑐𝑦𝑧ℎ 𝐶𝐴 = con v a - 𝑄2ℎ 𝑆 𝐴𝑎𝑏ℎ 𝐶𝐴 > 𝑆 𝐴𝑎𝑏 𝑣 𝐵𝐴  𝑄2𝑣 A B C S - →  𝑡ℎ   𝑡𝑣 (5-8) - Nhận xét:
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 16 • Ưu tiên cháy đẳng tích ( tăng, 𝜌 giảm) lợi hơn T zv zh • Cháy tập trung quanh st y nst con p = co ĐCT lợi hơn cháy kéo c v= bv bh dài trên đường giãn nở con st v = • Không thể căn cứ (5-8) a nói rằng: ĐC diesel tiêu A B C S thụ NL nhiều hơn ĐC xăng • Vì: thực tế: đ >>  𝑥
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 17 b. Cùng Q1 và 𝒑 𝒎𝒂𝒙 - Cùng 𝑝 𝑚𝑎𝑥 : cùng tải trọng T zv st zh lên cơ cấu trục khuỷu- st p = con con y v= thanh truyền ch st bv = con cv v - Cùng 𝑄1: con st bh v = a - 𝑆 𝐴𝑐 𝑣 𝑧 𝑣 𝐵𝐴 = 𝑆 𝐴𝑐ℎ 𝑦𝑧ℎ 𝐶𝐴 - 𝑄2ℎ  𝑆 𝐴𝑎𝑏ℎ 𝐶𝐴  𝑆 𝐴𝑎𝑏 𝑣 𝐵𝐴  𝑄2𝑣 A C B S - →  𝑡ℎ   𝑡𝑣
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 18 - Đúng thực tế: Tuy cháy kéo dài trên T zv st zh đường giãn nở → tính st p = con con y kinh tế  ch v= st bv = con cv v Nhưng đ >> con st bh v =  𝑥 → đ   𝑥 a - Đc diesel tiêu thụ nhiên A C B S liệu ít hơn đc xăng do tỷ số nén cao hơn nhiều
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 19 Ví dụ 1. Cho CT ĐCĐT như hình vẽ, MC có 𝑘 = 1,4, 𝐶 𝑣 = 0,717 𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾 từ 37oC và 1 bar được nén đoạn nhiệt đến 25,12 bar. Kết thúc cấp nhiệt đẳng tích áp suất đạt 75,36 bar. Tính tỷ số nén, hiệu suất nhiệt, công riêng của CT và độ giảm tương đối hiệu suất nhiệt so với CT Carnot có cùng nhiệt độ cao nhất của nguồn nóng 𝑡 𝑧 và nhiệt độ thấp nhất của nguồn lạnh 𝑡 𝑎 .
Chương 5. Chu trình động cơ nhiệt 20 Đáp án a. 𝜺 • ac: nén đoạn nhiệt: • 𝑝 𝑐 = 𝑝 𝑎  𝑘 suy ra: 1 1 𝑝𝑐 𝑘 25,12 1,4 • 𝜀= = = 10 𝑝𝑎 1 b.  𝒕𝒗 1 • (5-7):  𝑡,𝑣 = 1 − =1− 𝜀 𝑘−1 1 = 0,602 = 60,2% 101,4−1

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.