1
CHƯƠNG
CHƯƠNG 2
2
CHU TRÌNH LÝ TƯ
CHU TRÌNH LÝ TƯỞ
ỞNG C
NG CỦ
ỦA
A
Đ
ĐỘ
ỘNG CƠ Đ
NG CƠ ĐỐ
ỐT TRONG
T TRONG
ü2.1. Nhữngkiếnthứccơbản
quantrọngcủanhiệtkỹthhuật
dùngtrongnguyênlý độngcơ
ü2.2. Kháiniệm
ü2.3. Cácchutrìnhlýtưởng
ü2.4. Phântíchcácchutrìnhlý
tưởng
ü2.5. So sánhcácchutrình
M
Mụ
ục
cđ
đí
ích
ch
•Nghiên cứu quátrình nhiệt xảy ra trong
động cơ, xây dựng mối quan hệtoán
học tương đối đơn giản giữa các chỉ
tiêu kỹthuật của động cơ: hiệu suất,
công suất,... với những nhân tốchủ
yếu của chu trình công tác.
•Đánh giámức độ hoàn thiện của những
quátrình ấy, trên cơ sở đóxác định
phương hướng chủyếu nâng cao chất
lượng làm việc của động cơ.
N
Nộ
ội
idung
dung
1.Những kiến thức cơ bản quan trọng
của nhiệt kỹthuật dùng trong
nguyên lý động cơ
2.Khái niệm.
3.Các chu trình lý tưởng của động cơ
đốt trong.
4.Phân tích các chu trình lý tưởng.
5.So sánh các chu trình.
2.1.
2.1. Nh
Nhữ
ững
ng ki
kiế
ến
nth
thứ
ức
ccơ
cơb
bả
ản
n
quang
quang tr
trọ
ọng
ng c
củ
ủa
anhi
nhiệ
ệt
tk
kỹ
ỹthu
thuậ
ật
t
d
dù
ùng
ng trong
trong đ
độ
ộng
ng cơ
cơđ
đố
ốt
ttrong
trong.
.
2.1.1. Cácthôngsốtrạngthái
2.1.2. Phươngtrìnhtrạngthái
2.1.3. Tỷnhiệt
2.1.4. Địnhluậtđộnghọcthứnhất
2.1.5. Cácquátrình
2.1.1.
2.1.1. C
Cá
ác
cthông
thông s
số
ốtr
trạ
ạng
ng th
thá
ái
i:
:
•Ápsuấtmôichất.
•Nhiệtđộ T: T=t0C + 273 0K
•ThểtíchV
•Thểtíchcủamộtđơnvịkhốilượng:
•Khốilượngriêng:
•Khốilượng: G
V
G
=γ
G
V
v=
2.1.2.
2.1.2. Phương
Phương tr
trì
ình
nh tr
trạ
ạng
ng th
thá
ái
i:
:
Phươngtrìnhtrạngtháicủakhílýtưởng:
PV=GRT
PV=MmRT
G: Khốilượng
M: SốKmol
m: Sốphântửlượng
R: Hằngsốkhí
mR= 8314 KJ/Kmol.độ
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2
2.1.3.
2.1.3. T
Tỷ
ỷnhi
nhiệ
ệt
t:
:
Tỷnhiệtcủamôichấtlàtỷsốgiữavi lượngbiến
thiênnhiệtlượngvớivi lượngbiếnthiênvề
nhiệtđộ.
Ta có: dq=Cdt C: tỷnhiệttrungbình
mCp–mCv=mR=8314 KJ/Kmol. độ
mCv, mCp: tỷnhiệtmol đẳngtíchvà đẳngáp
k=mCv/mCp: Chỉsốđoạnnhiệt
dt
dq
C=
8314== mCv
mCp
K
1
8314
−
=
k
mCv K
K
mCp .
1
8314
−
=
2.1.4.
2.1.4. Đ
Đị
ịnh
nh lu
luậ
ật
tnhi
nhiệ
ệt
tđ
độ
ộng
ng th
thứ
ứ
nh
nhấ
ất
t:
:
∆Q = ∆U + L
∆Q: biếnđổivềnhiệtlượng
∆U: biếnđổivềnôịnăng
L: côngcủachutrình
hay dq=Cvdt+ pdv
Nhiệtlượngcungcấpchochutrình
dùng đểsinhcôngvàbiếnđổinộinăng
củamôichât.
2.1.5.
2.1.5.
C
C
c
c
qu
qu
tr
tr
ì
ì
nh
nh
:
:
2.1.5.1. Quátrình đẳngtích: V=const
P1V=RT1P2V=RT2
∆Q = ∆U + L vìL = PdV= 0
∆Q = ∆U = Cv(T2–T
1
)
dq= CvdT
1
T2
T
1
P2
P=
T
CvdT
T
dq
ds ==
1
2
1
2lnln P
P
Cv
T
T
CvS ==∆
2.1.5.2.
2.1.5.2. Qu
Quá
átr
trì
ình
nh đ
đẳ
ẳng
ng á
áp
p: P=const
: P=const
PV1= RT1PV2= RT2
∆Q = ∆U + L L = P (V2–V
1
)
∆U = Cv(T2–T
1
)∆Q = (U2+ PV2) –(U1+ PV1)
dq= CvdT+ pdV= CvdT+ RdT
= dT(Cv+ R) = CpdT
1
2
1
2
T
T
V
V=
dT
Cp
dq
ds ==
1
2
1
2lnln V
V
Cp
T
T
CpS ===∆
2.2.
2.2. Kh
Khá
ái
ini
niệ
ệm
m:
:
2.2.1. Giảthuyết.
2.2.2. Cácchỉtiêucầnnghiêncứu.
2.2.1.
2.2.1. Gi
Giả
ảthi
thiế
ết
t
1. Môi chất công tác hoàn toàn ởthể
khí.
2. Quátrình nén vàgiãn nởmôi chất
công tác biến đổi đoạn nhiệt
3. Không cótrởlực nạp vàthải khí, sự
thay đổi thểtích ở điều kiện khítrời
4. Quátrình cháy được thay thếbằng
việc cấp một lượng nhiệt Q1và lượng
nhiệt do quátrình thải lấy đi được
thay bằng Q2.
5. Tỉnhiệt của môi chất không thay đổi
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3
2.2.2.
2.2.2. C
Cá
ác
cch
chỉ
ỉtiêu
tiêu c
cầ
ần
nnghiên
nghiên
c
cứ
ứu
u:
:
1.T
1.Tí
ính kinh t
nh kinh tế
ế: T
: Tí
ính kinh t
nh kinh tế
ếc
củ
ủa chu
a chu
tr
trì
ình đư
nh đượ
ợc đ
c đặ
ặc trưng b
c trưng bở
ởi hi
i hiệ
ệu su
u suấ
ất
t
nhi
nhiệ
ệt
t à
àl
là
àt
tỉ
ỉs
số
ốgi
giữ
ữa lư
a lượ
ợng nhi
ng nhiệ
ệt
t
chuy
chuyể
ển bi
n biế
ến th
n thà
ành công chia cho
nh công chia cho
lư
lượ
ợng nhi
ng nhiệ
ệt c
t cấ
ấp cho môi ch
p cho môi chấ
ất công t
t công tá
ác
c
Q
Q1
1:
: nhi
nhiệ
ệt lư
t lượ
ợng c
ng cấ
ấp cho chu tr
p cho chu trì
ình
nh
Q
Q2
2:
:nhi
nhiệ
ệt lư
t lượ
ợng nh
ng nhả
ảcho ngu
cho nguồ
ồn l
n lạ
ạnh
nh
L
Lt
t:
: công c
công củ
ủa chu tr
a chu trì
ình
nh
1
t
1
2
1
21
tQ
L
Q
Q
1
Q
QQ =−=
−
=η
2.T
2.Tí
ính hi
nh hiệ
ệu qu
u quả
ả
Tính hiệu quả đặc trưng bởi công đơn vị
của chu trình, à công tương ứng với một
đơn vịthểtích công tác của xi lanh
Ptcòn gọi làáp suất bình quân, àlàáp
suất tưởng tượng, không đổi, sau một
hành trình của piston thìphát sinh một
công bằng công của chu trình.
Pt =
h
t
V
L Nm/m3 hay N/m2
2.2.3.
2.2.3. C
Cá
ác
cchu
chu tr
trì
ình
nh lý
lý tư
tưở
ởng
ng:
:
üChutrìnhhỗnhợp.
üChutrình đẳngtích.
üChutrình đẳngáp
•Chutrìnhhỗnhợp(Sabathes)
S
Q1”
Q2
a
b
c
z
y
P
V
a
b
c
z
y
V=Ct
V=Ct
T
Chutrìnhhỗnhợplàchutrìnhlýtưởngcủa
độngcơDiesel, độngcơcócầugiữnhiệt
Đặctrưngbởisựcấpnhiệtban đầuởthể
tíchkhông đổicy sau đóvớiápsuấtkhông
đổiyz. Sốlượngnhiệtđưavào:
Q1 = Q’1+ Q’’1
Nhiệtthảira ởtrạngtháithểtíchkhông đổi
LàchutrìnhlýtưởngcủađộngcơDiesel
hiệnđại.
Đ
Đị
ịnh
nh ngh
nghĩ
ĩa
a
Tỷsốnén
Tỷsố tăng áp suất
Tỷsốgiãn nởsớm
Tỷsốgiãn nởsau
c
z
y
zV
V
V
V==ρ
c
z
P
P
=λ
ε===ρδ
=δ
c
a
z
a
c
z
z
b
V
V
V
V
V
V
V
V
c
a
V
V
=ε
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4
1.
1. Hi
Hiệ
ệu
usu
suấ
ất
tnhi
nhiệ
ệt
t
ηt = 1
21
Q
QQ −= 1 - 1
2
Q
Q
Q1= Q'
1+ Q''
1
= mC
v(Ty–T
c
) + mC
p (Tz–T
y
)
Q2= mC
v(Tb–T
a
)
η
t = 1 - ( )
( ) ( )
yzcy
ab
TTmCpTTmCv
TTmCv
−+−
−
ηt = 1 - ( )
()( )
yzcy
ab
TTkTT
TT
−+−
−
-N
Né
én
nđo
đoạ
ạn
nnhi
nhiệ
ệt
tac
ac
:
PVk= const: PcVck= PaVak= const
hay PcVcVck-1 = PaVaVak-1
⇒mRTcVck-1 = mRT
aVak-1 ⇒Tc= Ta
1k
c
a
V
V−
Tc= Ta ε1k−
-C
Cấ
ấp
pnhi
nhiệ
ệt
tđ
đẳ
ẳng
ng tich
tich yc
yc
:
PV = mRT
PcV = mRT
c
PyV = mRT
y
λ==⇒= c
c
y
cy
y
c
y
cT
P
P
TT
T
T
P
P
Ty= T
a λε1k−
•
yz
:
C
ấ
p
nhi
ệ
t
đ
ẳ
ng
á
p
PzVz= mRT
z
PzVy= mRT
y
ρ==⇒= y
y
z
yz
y
z
y
zT
V
V
TT
T
T
V
V
Tz= Ta ε1k−ρλ
•zb: tươngtựnhưtrêntacó
Tb= Tz
1k
b
z
V
V−
= 1kz
T
−
δ= Ta ε1k−ρλ1k
1
−
δ
( )
λε−ρλε+ε−ε
−
δ
λρε
−=η −−−−
−
−
1k
a
1k
a
1k
a
1k
a
a
1k
1k
a
tTTkTT
T
1
T
1
−
−
−
−
−
−
−= λερλε
δ
λρε
η11
1
1
1
1
1kk
k
k
k
tρ
ε
=δ
( )
[ ]
1k1
1
11k
k
t−ρλ+−λε
−λρ
−=η −
2.
2. Á
Áp su
p suấ
ất b
t bì
ình quân:
nh quân:
h
t
tV
L
P=t1t QL η=
Q1= Q + Q = Cv(Ty–T
c
) + Cp(Tz–T
y
)=
= CvTc[λ-1+k λ(ρ-1) ]=CvTaεk-1[λ-1+ kλ(ρ-1) ]+
Cv{[Taεk-1 λ-Ta εk-1]+k[Taεk-1 ρλ-Ta εk-1 λ] }
Q1=CvTaεk-1[λ-1+k λ(ρ-1) ]
ccczcbh VVVVVVV −=−=−= δρδ
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5
( ) ( ) ( )
1
V
1
V
1V aa
c−ε
ε
=−ρδ
ε
=−ρδ
(
)
[
]
( )
1V
1k1TC
V
Q
V
L
Pa
t
1k
av
h
t1
h
t
t−ρδ
εη−ρλ+−λε
=
η
== −
1
k
R
Cv−
=R
P
V
Ta
a
a=
ε
=
ρδ
Vb=Va
Á
Áp
psu
suấ
ất
tb
bì
ình
nh quân
quân P
Pt
t
( )
[ ]
( )
1R
1k1P
1k
R
Pt
1k
a
t−ε
εη−ρλ+−λε
−
=
−
()( ) ( )
[ ]
t
k
a
t1k1
11k
P
Pη−ρλ+−λ
−ε−
ε
=
2.3.2 Chu tr
2.3.2 Chu trì
ình đ
nh đẳ
ẳng t
ng tí
ích (Chu tr
ch (Chu trì
ình Otto)
nh Otto)
V
a
bQ2
Q1
c
z
P
a
c
z
b
V= Ct
V= Ct
T
S
l
lĐ
Đặ
ặc
ctrưng
trưng b
bở
ởi
is
sự
ực
cấ
ấp
pnhi
nhiệ
ệt
tQ
Q1
1trong
trong
đi
điề
ều
uki
kiệ
ện
nth
thể
ểt
tí
ích
ch không
không đ
đổ
ổi
i,
, còn
còn l
lạ
ại
i
gi
giố
ống
ng chu
chu tr
trì
ình
nh h
hỗ
ỗn
nh
hợ
ợp
p
V=Const
V=Const à
àρ
ρ=1,
=1, δ
δ=
= ε
ε
lHiệusuấtnhiệtvàApsuấtbìnhquân
1
1
1−
−= k
tv
ε
η
( )
t
k
a
t1
1
1
k
P
Pη−λ
−ε
ε
−
=
2.3.3. Chu tr
2.3.3. Chu trì
ình đ
nh đẳ
ẳng
ng á
áp
p
S
Q2
z
P
a
c
b
P= Ct
V= Ct
T
Q1
a
cb
z
Chu
Chu tr
trì
ình
nh đ
đặ
ặc
ctrưng
trưng b
bằ
ằng
ng s
sự
ực
cấ
ấp
pnhi
nhiệ
ệt
t
Q
Q1
1đ
đẳ
ẳng
ng á
áp
p,
, còn
còn c
cá
ác
cph
phầ
ần
nkh
khá
ác
cgi
giố
ống
ng
chu
chu tr
trì
ình
nh h
hỗ
ỗn
nh
hợ
ợp
p.
. L
Là
àchu
chu tr
trì
ình
nh lý
lý
tư
tưở
ởng
ng c
củ
ủa
ađ
độ
ộng
ng cơ
cơDiesel
Diesel phun
phun nhiên
nhiên
li
liệ
ệu
ub
bằ
ằng
ng không
không kh
khí
ín
né
én
n
•Hiệusuấtnhiệtvàápsuấtbìnhquân
( )
1k
11
1k
1k
t−ρ
−ρ
ε
−=η −
( )
t
k
a
t1k
1
1
k
P
Pη−ρ
−ε
ε
−
=
1
P
P
c
z==λ
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com