Κύκλος Otto | Οι σημαντικές σχέσεις και οι τύποι του

Θέμα συζήτησης: Κύκλος Otto

Τι είναι ο κύκλος Otto;

Ιδανικός κύκλος Otto | Κύκλος Otto στη θερμοδυναμική

Ορισμός κύκλου Otto

«Ένας κύκλος Otto είναι ένας ιδανικός θερμοδυναμικός κύκλος που εξηγεί τη λειτουργία ενός τυπικού κινητήρα με ανάφλεξη με σπινθήρα και αυτός ο κύκλος εξηγεί συγκεκριμένα, τι συμβαίνει εάν η μάζα του αερίου υπόκειται σε αλλαγές λόγω πίεσης, θερμοκρασίας, όγκου, εισόδου θερμότητας και απελευθέρωσης θερμότητα."

Η Κινητήρας Otto | Διάγραμμα χρονισμού βαλβίδων

  1. Η βαλβίδα εισόδου ανοίγει στις 5-100 πριν από το Top Dead Center. Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι η είσοδος πρέπει να ανοίξει πλήρως όταν το έμβολο φτάσει στο TDC και η νέα φόρτιση αρχίσει να εισέρχεται στον κύλινδρο το συντομότερο δυνατό μετά το TDC.
  2. Η βαλβίδα αναρρόφησης κλείνει στις 20 - 300 μετά το Bottom dead center BDC για να εκμεταλλευτεί την ορμή των κινούμενων αερίων.
  3. Ο σπινθήρας λαμβάνει χώρα 30 - 400 πριν από το TDC. Αυτό επιτρέπει την καθυστέρηση χρόνου μεταξύ σπινθήρα και ολοκλήρωσης της καύσης.
  4. Η πίεση στο τέλος της διαδρομής ισχύος είναι πάνω από την ατμοσφαιρική που αυξάνει την εργασία για την αποβολή των καυσαερίων. Έτσι η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει στις 20 - 300 πριν από το BDC έτσι ώστε στο BDC η πίεση μειώνεται στην ατμοσφαιρική πίεση και μπορεί να εξοικονομηθεί χρήσιμη εργασία.
  5. Η βαλβίδα εξαγωγής κλείνει στις 15 - 200 μετά το TDC έτσι ώστε η αδράνεια των καυσαερίων να έχει την τάση να καθαρίζει τον κύλινδρο, ο οποίος θα αυξήσει την ογκομετρική απόδοση.

Απόδοση κύκλου Otto | θερμική απόδοση του κύκλου Otto Τύπος

Η απόδοση του κύκλου Otto καθορίζεται από

\ eta = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma-1}}

Όπου r = λόγος συμπίεσης.

Διάγραμμα κύκλου Otto

Διάγραμμα φωτοβολταϊκού κύκλου Otto | Διάγραμμα Otto cycle TS

Διάγραμμα φωτοβολταϊκού κύκλου Otto
PV διάγραμμα
Διάγραμμα Otto cycle TS
Διάγραμμα TS

Otto, Diesel και Dual cycle | Σύγκριση

Περίπτωση 1: Για παρόμοιο λόγο συμπίεσης και παρόμοια θερμότητα i / p αυτή η σχέση θα είναι

[Qin]οκτώ = [Εin]Ντίζελ

[QR]οκτώ<[ΕρR]Ντίζελ

\\\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}} \\\\ \ eta_D <\ eta_O

Σε αυτήν την περίπτωση του ίδιου λόγου συμπίεσης και ίσης εισόδου θερμότητας θα είναι

\ eta_D <\ eta_ {dual} <\ eta_O

Περίπτωση 2: Σε αυτήν την περίπτωση, την ίδια αναλογία συμπίεσης και την ίδια απόρριψη θερμότητας, αυτή η σχέση θα είναι

[Qin]οκτώ> [Ερin]Ντίζελ

[QR]οκτώ= [ΕR]Ντίζελ

\\\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}} \\\\ \ eta_D <\ eta_O

Στην περίπτωση αυτή, η ίδια αναλογία συμπίεσης και η ίδια απόρριψη θερμότητας.

\ eta_D <\ eta_ {dual} <\ eta_O

Περίπτωση 3: Σε αυτήν την περίπτωση της ίδιας μέγιστης θερμοκρασίας και της ίδιας απόρριψης θερμότητας.

[QR]οκτώ= [ΕR]Diesel

[Qin]Diesel> [Ερin]οκτώ

\\\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}} \\\\ \ eta_D> \ eta_O

Για την ίδια μέγιστη θερμοκρασία και την ίδια απόρριψη θερμότητας

\ eta_D> \ eta_ {dual}> \ eta_O

Αναλογία συμπίεσης του κύκλου Otto

Ο λόγος συμπίεσης του κύκλου Otto ορίζεται ως ο λόγος όγκου πριν από την επέκταση προς τον όγκο μετά την επέκταση

r = \ frac {V_s + V_c} {V_s} = \ frac {V_1} {V_2}

Όπου Vs = Όγκος κυλίνδρου

Vc = Όγκος εκκαθάρισης του κυλίνδρου

Σε αυτόν τον κύκλο ο λόγος συμπίεσης είναι γενικά 6 - 10. Περιορίζεται σε 10 λόγω του χτυπήματος στον κινητήρα.

Μέση αποτελεσματική φόρμουλα πίεσης για τον κύκλο Otto

Συνήθως η πίεση μέσα στον κύλινδρο σε κινητήρα IC αλλάζει συνεχώς. Η μέση αποτελεσματική πίεση είναι μια φανταστική πίεση που θεωρείται ότι είναι σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια της διαδικασίας.

P_m=\frac{P_1 r(r_p-1)(r^{\gamma-1}-1)}{(\gamma-1)(r-1)}

Όπου rp = Αναλογία πίεσης = P3/P2 = Ρ4/P1

Ανάλυση κύκλου Otto | Υπολογισμοί κύκλου Otto | Παραγωγή αποτελεσματικότητας κύκλου Otto

 Εξετάστε έναν τυπικό κύκλο Otto αέρα με αρχική πίεση, όγκο και θερμοκρασία ως P1, V1, Τ1 αντίστοιχα.

Διάγραμμα φωτοβολταϊκού κύκλου Otto
Διάγραμμα Otto cycle TS
Διάγραμμα TS

Διαδικασία 1-2: Αναστρέψιμη αδιαβατική συμπίεση.

\frac{T_2}{T_1}=[\frac{V_1}{V_2}]^{\gamma-1}

Που,

r είναι ο λόγος συμπίεσης.

Διαδικασία 2 -3: Η προσθήκη θερμότητας σε σταθερό όγκο υπολογίζεται ως,

Qin = m Γv 3-T2].

Διαδικασία 3-4: Η αναστρέψιμη αδιαβατική επέκταση υπολογίζεται ως

\frac{T_3}{T_4}=[\frac{V_4}{V_3}]^{\gamma-1}=r^{\gamma-1}

Διαδικασία 4 -1: Η απόρριψη θερμότητας σε σταθερή ένταση θα είναι

QR = m Γv 4-T1]

Η εργασία ολοκληρώθηκε = Qin - ΕR.

Η αποτελεσματικότητα του κύκλου Otto παρουσιάζεται ως.

\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}}

\\\eta=1-\frac{[T_4-T_1]}{[T_3-T_2]}\\\\ \frac{T_2}{T_1}=\frac{T_3}{T_4}\\\\ \frac{T_4}{T_1}=\frac{T_3}{T_2}\\\\ \eta=1-\frac{1}{r^{\gamma-1}}

Όπου r = λόγος συμπίεσης.

Λειτουργία δίχρονης μηχανής

Οι κινητήρες δύο διαδρομών λειτουργούν τόσο στον κύκλο Otto όσο και στον κύκλο ντίζελ.

Κύκλος Atkinson έναντι κύκλου Otto

Κύκλος AtkinsonΚύκλος Otto
Ο κύκλος Atkinson χρησιμοποιεί ελαφρώς διαφορετικό διάγραμμα χρονισμού βαλβίδων. Η βαλβίδα εισαγωγής παραμένει ανοιχτή μέχρι την έναρξη της διαδρομής συμπίεσηςΗ βαλβίδα εισόδου ανοίγει στις 5-100 πριν από το Top Dead Center. Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι η είσοδος πρέπει να ανοίξει πλήρως όταν το έμβολο φτάσει στο TDC και η νέα φόρτιση αρχίσει να εισέρχεται στον κύλινδρο το συντομότερο δυνατό μετά το TDC.
Παρέχει υψηλότερη οικονομία καυσίμου σε σύγκριση με τον κύκλο Otto.Παρέχει χαμηλότερη οικονομία καυσίμου σε σύγκριση με τον κύκλο Atkinson.
Παρέχει χαμηλότερη ισχύ αιχμής σε σύγκριση με τον κύκλο Otto.Παρέχει υψηλότερη ισχύ σε σύγκριση με τον κύκλο Atkinson.
Κυρίως χρησιμοποιείται σε υβριδικά οχήματα όπου ο ηλεκτροκινητήρας αντισταθμίζει την έλλειψη ισχύος.Χρησιμοποιείται κυρίως σε τετράχρονο και δίχρονο κινητήρα SI όπου απαιτείται υψηλότερη ισχύς
Διάγραμμα Φ / Β Διπλού Κύκλου

Κύκλος Brayton έναντι κύκλου Otto

Κύκλος BraytonΚύκλος Otto
Σταθερή πίεση προσθήκη θερμότητας και απόρριψη θερμότητας λαμβάνει χώρα στον κύκλο Brayton.Σταθερός όγκος Η προσθήκη θερμότητας και η απόρριψη θερμότητας λαμβάνουν χώρα στον κύκλο Otto.
Έχει δυνατότητες χειρισμού μεγάλου όγκου αερίου χαμηλής πίεσης.Δεν είναι σε θέση να χειρίζεται μεγάλο όγκο αερίου χαμηλής πίεσης λόγω περιορισμού στον παλινδρομικό χώρο του κινητήρα.
Υψηλή θερμοκρασία παρατηρείται καθ 'όλη τη διαδικασία ροής σταθερής κατάστασης.Η υψηλή θερμοκρασία βιώνεται από τον κινητήρα μόνο κατά τη διάρκεια ισχύος.
Κατάλληλο για αεριοστρόβιλοΚατάλληλο για κινητήρα IC και SI.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του κινητήρα κύκλου Otto

Φόντα:

  • Αυτός ο κύκλος έχει περισσότερη θερμική απόδοση σε σύγκριση με το ντίζελ και τον διπλό κύκλο για τον ίδιο λόγο συμπίεσης και τον ίδιο ρυθμό εισόδου θερμότητας και τον ίδιο λόγο συμπίεσης και την ίδια απόρριψη θερμότητας.
  • Αυτός ο κύκλος κινητήρας απαιτούσε λιγότερη συντήρηση και είναι απλός και ελαφρύς στο σχεδιασμό.
  • Για πλήρη καύση, οι εκπομπές ρύπων είναι χαμηλές για τους κινητήρες Otto.

μειονεκτήματα:

  • Έχει χαμηλότερη αναλογία συμπίεσης, επομένως είναι κακή κατά τη μετακίνηση βαρέων φορτίων σε χαμηλή ταχύτητα.
  • Δεν θα είναι σε θέση να αντέξει υψηλότερες καταπονήσεις και πιέσεις σε σύγκριση με τον κινητήρα ντίζελ

Παράδειγμα κύκλου Otto | Προβλήματα κύκλου Otto

Q.1] Ένας κινητήρας ανάφλεξης με σπινθήρα σχεδιασμένος να έχει λόγο συμπίεσης 10. Αυτό λειτουργεί σε χαμηλή θερμοκρασία και πίεση στην τιμή 2000C και 200 ​​kilopascals αντίστοιχα. Εάν το Work O / P είναι 1000 kilo-Joule / kg, υπολογίστε τη μέγιστη δυνατή απόδοση και τη μέση αποτελεσματική πίεση.

Η αποτελεσματικότητα αυτού του κύκλου δίνεται από

\ eta = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma-1}}

Όπου r = λόγος συμπίεσης = 10

\eta =1-\frac{1}{10^{1.4-1}}=0.602=60.2\%

Για διαδικασία συμπίεσης

\ frac {T_2} {T_1} = r ^ {\ gamma-1}

\frac{T_2}{473}=10^{1.4-1}

T_2 = 1188 \; Κ

Για τη διαδικασία επέκτασης, μπορούμε να υποθέσουμε ότι

\ frac {T_3} {T_4} = r ^ {\ gamma-1}

\frac{T_3}{T_4}=10^{1.4-1}

T_3 = 2.512T_4

Η καθαρή εργασία μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο

W = C_v [T_3-T_2] -C_v [T_4-T_1]

\\1000=0.717*[473-1188+T_3-T_4]\\\\ 1000=0.717*[473-1188+2.512 T_4-T_4]\\\\ T_4=1395 K

T_3 = 2.512 * 1395 = 3505 Κ

Σύμφωνα με την ιδανική θεωρία αερίου, γνωρίζουμε

P1v1 = RT1

v1= (RT1)/(Π1) = (0.287 * 473) /200=0.6788 μ3/κιλό

mep=\frac{W}{v_1-v_2}=\frac{1000}{0.6788-\frac{0.6788}{10}}=1636.87\;kPa

Q.2] ποια θα είναι η επίδραση στην αποδοτικότητα ενός κύκλου Otto με λόγο συμπίεσης 6, εάν Cv αυξάνεται κατά 20%. Για τους σκοπούς του υπολογισμού Ας υποθέσουμε, ότι Cv είναι 0.718 kJ / kg.K.

\\\ frac {\ mathrm {d} C_v} {C_v} = 0.02 \\\\ \ eta = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma -1}} = 1- \ frac {1} { 6 ^ {1.4 -1}} = 0.511 \\\\ \ gamma -1 = \ frac {R} {C_v} \\\\ \ eta = 1 - [\ frac {1} {r}] ^ \ frac { R} {C_v}

Λήψη σύνδεσης και από τις δύο πλευρές

ln (1- \ eta) = \ frac {R} {C_v} ln \ frac {1} {r}

Διαφοροποίηση και των δύο πλευρών

\\\frac{d\eta}{1-\eta}=\frac{-R}{C_v^2}*dC_v*ln[1/r]\\\\ \frac{d\eta}{1-\eta}=\frac{-R}{C_v}*\frac{dC_v}{C_v}*ln[1/r]\\\\ \frac{d\eta}{\eta}=\frac{1-\eta}{\eta}*\frac{-R}{C_v}*\frac{dC_v}{C_v}*ln[1/r]\\\\ \frac{d\eta}{\eta}=\frac{1-0.511}{0.511}*\frac{-0.287}{0.718}*0.02*ln[1/6]\\\\ \frac{d\eta}{\eta}=-0.0136\\\\ \frac{d\eta}{\eta}*100=-0.0136*100=-1.36\%

Δηλαδή εάν Γv αυξάνεται κατά 2% και μετά η μείωση κατά 1.36%.

Συχνές Ερωτήσεις

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του κύκλου Otto και Diesel;

Στον κύκλο Otto η προσθήκη θερμότητας πραγματοποιείται σε σταθερό όγκο ενώ στον κύκλο ντίζελ, η προσθήκη θερμότητας σε σταθερή πίεση και ο κύκλος Otto έχει χαμηλότερο λόγο συμπίεσης κάτω από 12 ενώ, ο κύκλος ντίζελ έχει υψηλότερη αναλογία συμπίεσης έως και 22. Ο κύκλος Otto χρησιμοποιεί μπουζί για ανάφλεξη ενώ ο κύκλος ντίζελ δεν χρειάζεται βοήθεια για την ανάφλεξη. Ο κύκλος Otto έχει χαμηλότερη απόδοση σε σύγκριση με τον κύκλο ντίζελ.

Ποιο καύσιμο χρησιμοποιείται στον κύκλο Otto ? | Τι είναι το τετράχρονο καύσιμο;

Γενικά, η βενζίνη ή η βενζίνη που αναμιγνύεται με 3-5% αιθανόλη χρησιμοποιείται στον κινητήρα Otto. Στο πρότυπο Otto-cycle αέρα, ο αέρας θεωρείται ως καύσιμο.

Ποιος είναι πιο αποτελεσματικός κύκλος Otto ή Diesel;

Το κανονικό εύρος του λόγου συμπίεσης για τον κύκλο ντίζελ είναι 16-20, ενώ στον λόφο συμπίεσης Otto είναι 6 - 10 και λόγω του υψηλότερου λόγου συμπίεσης που χρησιμοποιείται στον κύκλο ντίζελ, η απόδοση του κύκλου ντίζελ είναι μεγαλύτερη από τον κύκλο Otto.

Πώς λειτουργεί ο κύκλος Otto;

  1. Η βαλβίδα εισόδου ανοίγει στις 5-100 πριν από το Top Dead Center. Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι η είσοδος πρέπει να ανοίξει πλήρως όταν το έμβολο φτάσει στο TDC και η νέα φόρτιση αρχίσει να εισέρχεται στον κύλινδρο το συντομότερο δυνατό μετά το TDC.
  2. Η βαλβίδα αναρρόφησης κλείνει στις 20 - 300 μετά το Bottom dead center BDC για να εκμεταλλευτεί την ορμή των κινούμενων αερίων.
  3. Ο σπινθήρας λαμβάνει χώρα 30 - 400 πριν από το TDC. Αυτό επιτρέπει την καθυστέρηση χρόνου μεταξύ σπινθήρα και ολοκλήρωσης της καύσης.
  4. Η πίεση στο τέλος της διαδρομής ισχύος είναι πάνω από την ατμοσφαιρική που αυξάνει την εργασία για την αποβολή των καυσαερίων. Έτσι η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει στις 20 - 300 πριν από το BDC έτσι ώστε στο BDC η πίεση μειώνεται στην ατμοσφαιρική πίεση και μπορεί να εξοικονομηθεί χρήσιμη εργασία.
  5. Η βαλβίδα εξαγωγής κλείνει στις 15 - 200 μετά το TDC έτσι ώστε η αδράνεια των καυσαερίων να τείνει να σαρώνει τον κύλινδρο, ο οποίος θα αυξήσει την ογκομετρική απόδοση.

Διαδικασία 1-2: Αναστρέψιμη αδιαβατική συμπίεση

\frac{T_2}{T_1}=[\frac{V_1}{V_2}]^{\gamma-1}=r^{\gamma-1}

Όπου r = λόγος συμπίεσης

Διαδικασία 2 -3: Προσθήκες θερμότητας σε σταθερή ένταση

Qin = m Γv 3-T2]

Διαδικασία 3-4: Αναστρέψιμη αδιαβατική επέκταση

\frac{T_3}{T_4}=[\frac{V_4}{V_3}]^{\gamma-1}=r^{\gamma-1}

Διαδικασία 4 -1: Η απόρριψη θερμότητας σε σταθερή ένταση θα είναι

QR = m Γv 4-T1]

Η εργασία ολοκληρώθηκε = Qin - ΕR.

Η αποτελεσματικότητα του Otto-κύκλου παρουσιάζεται ως.

\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}}

\\\eta=1-\frac{[T_4-T_1]}{[T_3-T_2]}\\\\ \frac{T_2}{T_1}=\frac{T_3}{T_4}\\\\ \frac{T_4}{T_1}=\frac{T_3}{T_2}\\\\ \eta=1-\frac{1}{r^{\gamma-1}}

Όπου r = λόγος συμπίεσης.

Διαφορά μεταξύ κύκλου Otto Κύκλος ντίζελ και διπλού κύκλου

Κύκλος Otto έναντι Διπλού κύκλου

Κύκλος Otto έναντι κύκλου Carnot

Κύκλος CarnotΚύκλος Otto
Αποτελείται από δύο αναστρέψιμες ισοθερμικές διεργασίες και δύο αναστρέψιμες αδιαβατικές διεργασίες.Ο ιδανικός αέρας πρότυπο Otto-cycle αποτελείται από δύο ισοσορικές διεργασίες και δύο αναστρέψιμες αδιαβατικές διαδικασίες.
 Είναι ένας υποθετικός κύκλος και δεν είναι πρακτικά δυνατό να κατασκευαστεί.Είναι ένας πραγματικός κύκλος και αποτελεί τη βάση λειτουργίας του σύγχρονου κινητήρα ανάφλεξης Spark.
Χρησιμεύει ως μέτρο για τη μέτρηση της απόδοσης άλλων κύκλων κινητήρα.Δεν χρησιμεύει ως κριτήριο για τη μέτρηση της απόδοσης άλλων κύκλων κινητήρα.
Έχει 100% αποδοτικότητα.Έχει συνολική θερμική απόδοση στο εύρος 50 - 70%.
Μπορεί να αντιστραφεί για τη λήψη αντλίας ψύξης / θερμότητας Carnot με μέγιστο συντελεστή απόδοσης.Είναι ένας μη αναστρέψιμος κύκλος.

Κύκλος Otto έναντι κύκλου Atkinson

Κύκλος AtkinsonΚύκλος Otto
Ο κύκλος Atkinson χρησιμοποιεί ελαφρώς διαφορετικό διάγραμμα χρονισμού βαλβίδων. Η βαλβίδα εισαγωγής παραμένει ανοιχτή μέχρι την έναρξη της διαδρομής συμπίεσηςΗ βαλβίδα εισόδου ανοίγει στις 5-100 πριν από το Top Dead Center. Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι η είσοδος πρέπει να ανοίξει πλήρως όταν το έμβολο φτάσει στο TDC και η νέα φόρτιση αρχίσει να εισέρχεται στον κύλινδρο το συντομότερο δυνατό μετά το TDC.
Παρέχει υψηλότερη οικονομία καυσίμου σε σύγκριση με τον κύκλο Otto.Παρέχει χαμηλότερη οικονομία καυσίμου σε σύγκριση με τον κύκλο Atkinson.
Παρέχει χαμηλότερη ισχύ αιχμής σε σύγκριση με τον κύκλο Otto.Παρέχει υψηλότερη ισχύ αιχμής σε σύγκριση με τον κύκλο Atkinson.
Κυρίως χρησιμοποιείται σε υβριδικά οχήματα όπου ο ηλεκτροκινητήρας αντισταθμίζει την έλλειψη ισχύος.Χρησιμοποιείται κυρίως σε τετράχρονο και δίχρονο κινητήρα SI όπου απαιτείται υψηλότερη ισχύς

Τύπος κύκλου Otto

Η αποτελεσματικότητα του Otto-cycle δίνεται από την εξίσωση

\ eta = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma-1}}

Όπου r = λόγος συμπίεσης = 10

Κύκλος Otto με παράδειγμα πολυτροπικής διαδικασίας

Ένας κινητήρας SI έχει λόγο συμπίεσης 8 ενώ λειτουργεί με χαμηλή θερμοκρασία 3000C και χαμηλή πίεση 250 kPa. Εάν το Work o / p είναι 1000 kilo-Joule / kg, τότε υπολογίστε την υψηλότερη απόδοση. Η συμπίεση και η επέκταση πραγματοποιείται πολυτροπικά με πολυτροπικό δείκτη (n = 1.33).

Λύση: Η απόδοση του κύκλου Otto δίνεται από την εξίσωση

\ eta = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma-1}}

Εδώ γ = n

\eta =1-\frac{1}{r^{n-1}}=1-\frac{1}{8^{1.33-1}}=49.65\%

Γιατί ο κύκλος Otto είναι γνωστός ως κύκλος σταθερού όγκου;

Για αυτόν τον κύκλο, η προσθήκη θερμότητας και η απόρριψη συμβαίνουν στον σταθερό όγκο και η ποσότητα της εργασίας που πραγματοποιείται είναι ανάλογη με την προσθήκη θερμότητας και το ρυθμό απόρριψης θερμότητας, για αυτόν τον λόγο ο κύκλος του Otto ονομάζεται κύκλος σταθερού όγκου.

Ποιοι είναι οι περιορισμοί του κύκλου Otto;

  • Έχει χαμηλότερη αναλογία συμπίεσης, επομένως είναι κακή κατά τη μετακίνηση βαρέων φορτίων σε χαμηλή ταχύτητα.
  • Δεν αντέχει υψηλότερες καταπονήσεις και πιέσεις σε σύγκριση με τον κινητήρα ντίζελ.
  • Η συνολική απόδοση καυσίμου είναι χαμηλότερη από τον κύκλο ντίζελ.

Θεωρούνται οι δίχρονοι κινητήρες ως κινητήρες κύκλου Otto;

Οι κινητήρες δύο διαδρομών λειτουργούν τόσο στον κύκλο Otto όσο και στον κύκλο ντίζελ. Η λειτουργία του δίχρονου κινητήρα δίνεται παρακάτω:

  1. Το έμβολο κινείται προς τα κάτω και λαμβάνεται χρήσιμη ισχύς. Η προς τα κάτω κίνηση του εμβόλου συμπιέζει το νέο φορτίο που είναι αποθηκευμένο στο στροφαλοθάλαμο.
  2. Κοντά στο τέλος της διαδρομής διαστολής, το έμβολο θα αποκαλύψει πρώτα τη θύρα εξάτμισης. Στη συνέχεια, η πίεση του κυλίνδρου θα μειωθεί στην ατμοσφαιρική πίεση καθώς κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου το υλικό καύσης θα φύγει από τον κύλινδρο.
  3. Περαιτέρω κίνηση του εμβόλου αποκαλύπτει τη θύρα μεταφοράς επιτρέποντας την ελαφρώς συμπιεσμένη φόρτιση σε στροφαλοθάλαμο να εισέλθει στον κύλινδρο του κινητήρα.
  4. Η προβολή στο έμβολο εμποδίζει το φρέσκο ​​φορτίο να περάσει κατευθείαν στη θύρα εξάτμισης και να καθαρίσει τα υλικά καύσης.
  5. Όταν το έμβολο κινείται προς τα πάνω από το κάτω νεκρό κέντρο στο πάνω νεκρό κέντρο και η θύρα μεταφοράς κλείνει αρχικά τότε η θύρα εξαγωγής θα κλείσει και θα συμβεί συμπίεση. Ταυτόχρονα δημιουργείται κενό στο στροφαλοθάλαμο και εισάγεται νέα φόρτιση στο στροφαλοθάλαμο για τον επόμενο κύκλο.

Γιατί είναι πιο αποτελεσματικός ο κύκλος Atkinson, παρόλο που παράγει χαμηλότερη συμπίεση και πίεση από τον κύκλο Otto;

Στον κύκλο Atkinson, για τη διαδικασία ισεντροπικής επέκτασης στον κύκλο Otto επιτρέπεται περαιτέρω να προχωρήσει και να επεκταθεί σε χαμηλότερη πίεση κύκλου προκειμένου να αυξηθεί η παραγωγή εργασίας και γνωρίζουμε ότι η απόδοση αυξάνεται για την αύξηση της παραγόμενης εργασίας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο κύκλος Atkinson είναι πιο αποτελεσματικός παρόλο που παράγει χαμηλότερη συμπίεση και πίεση από τον κύκλο Otto.

Ποια είναι η αναλογία συμπίεσης του κύκλου Otto

Ο λόγος συμπίεσης αυτού του κύκλου περιγράφεται ως

r = \ frac {V_s + V_c} {V_s} = \ frac {V_1} {V_2}

Που,

Vs = Όγκος κυλίνδρου.

Vc = Όγκος εκκαθάρισης του κυλίνδρου.

Γενικά, ο λόγος συμπίεσης του κύκλου Otto είναι 6 - 10. Περιορίζεται σε 10 λόγω του χτυπήματος στον κινητήρα.

Απόδοση κύκλου Otto έναντι κύκλου ντίζελ

Το κανονικό εύρος του λόγου συμπίεσης για τον κύκλο ντίζελ είναι 16-20 ενώ στον κύκλο Otto ο λόγος συμπίεσης είναι 6 - 10 και για περισσότερη σχέση συμπίεσης που χρησιμοποιείται στον κύκλο ντίζελ, η απόδοση του κύκλου ντίζελ είναι μεγαλύτερη από τον κύκλο Otto.

Περίπτωση 1: Για την ίδια αναλογία συμπίεσης και ακριβώς την ίδια είσοδο θερμότητας, η σχέση θα είναι

[Qin]οκτώ = [Εin]Ντίζελ

[QR]οκτώ<[ΕρR]Ντίζελ

\\\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}} \\\\ \ eta_D <\ eta_O

Σε αυτήν την περίπτωση του ίδιου λόγου συμπίεσης και ίσης εισόδου θερμότητας θα είναι

\ eta_D <\ eta_ {dual} <\ eta_O

Περίπτωση 2: Σε αυτήν την περίπτωση, την ίδια αναλογία συμπίεσης και την ίδια απόρριψη θερμότητας, αυτή η σχέση θα είναι

[Qin]οκτώ> [Ερin]Ντίζελ

[QR]οκτώ= [ΕR]Ντίζελ

\\\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}} \\\\ \ eta_D <\ eta_O

Στην περίπτωση αυτή, η ίδια αναλογία συμπίεσης και η ίδια απόρριψη θερμότητας.

\ eta_D <\ eta_ {dual} <\ eta_O

Περίπτωση 3: Σε αυτήν την περίπτωση της ίδιας μέγιστης θερμοκρασίας και της ίδιας απόρριψης θερμότητας.

[QR]οκτώ= [ΕR]Diesel

[Qin]Diesel> [Ερin]οκτώ

\\\ eta = 1- \ frac {Q_R} {Q_ {in}} \\\\ \ eta_D> \ eta_O

Για την ίδια μέγιστη θερμοκρασία και την ίδια απόρριψη θερμότητας

\ eta_D> \ eta_ {dual}> \ eta_O

Υπό ποιες συνθήκες η απόδοση του κύκλου Brayton και του κύκλου Otto θα είναι ίση.

Η απόδοση του κύκλου Otto δίνεται από την εξίσωση

Λύση: Η αποτελεσματικότητα του κύκλου Otto δίνεται από την εξίσωση

\ eta_o = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma-1}}

r = λόγος συμπίεσης = V1/V2

Η απόδοση του κύκλου Brayton δίνεται από την εξίσωση

\ eta_B = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma-1}}

r = λόγος συμπίεσης = V1/V2

Για τον ίδιο λόγο συμπίεσης του κύκλου Brayton και Otto, η αποδοτικότητά τους θα είναι ίση.

Για να μάθετε για την Πολυτροπική Διαδικασία (Κάνε κλικ εδώ)και Prandtl Number (Κάντε κλικ ΕΔΩ)

Σχετικά με τον Hakimuddin Bawangaonwala

Είμαι ο Hakimuddin Bawangaonwala, Μηχανολόγος Μηχανικός Σχεδιασμού με Εξειδίκευση στη Μηχανική Σχεδίαση και Ανάπτυξη. Έχω ολοκληρώσει το M. Tech στη Μηχανική Σχεδιασμού και έχει 2.5 χρόνια Ερευνητικής Εμπειρίας Μέχρι τώρα δημοσίευσε δύο ερευνητικές εργασίες σχετικά με τη σκληρή στροφή και την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων θερμαντικών εξαρτημάτων. Η περιοχή που μου ενδιαφέρει είναι η σχεδίαση μηχανών, η αντοχή του υλικού, η μεταφορά θερμότητας, η θερμική μηχανική κ.λπ. Έμπειρος στο λογισμικό CATIA και ANSYS για CAD και CAE Εκτός από την έρευνα.
Συνδεθείτε στο LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/hakimuddin-bawangaonwala

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks