Chu trình nhiệt động của một số thiết bị nhiệt - Chương 5

Chu trình nhiệt động của khí lý tưởng 5.1.1 Chu trình động cơ đốt trong Động cơ đốt có thành phần chính là cylinder-piston, dùng để truyền chuyển động tịnh tiến của piston sang chuyển động quay cung cấp công ở đầu ra trên trục. 5.1.2 Phân loại Đặc điểm chung của ĐCĐT là dùng sản phẩm cháy làm chất môi giới để thực hiện các quá trình: nạp, nén, giãn nở (nổ) và thải (xả). Tuy nhiên chúng cũng có những đặc điểm riêng, và được phân loại như sau...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chu trình nhiệt động của một số thiết bị nhiệt - Chương 5 Chương 5. Chu trình nhiệt động của một số thiết bị nhiệt 5.1 Chu trình nhiệt động của khí lý tưởng 5.1.1 Chu trình động cơ đốt trong Động cơ đốt có thành phần chính là cylinder-piston, dùng để truyền chuyển động tịnh tiến của piston sang chuyển động quay cung cấp công ở đầu ra trên trục. 5.1.2 Phân loại Đặc điểm chung của ĐCĐT là dùng sản phẩm cháy làm chất môi giới để thực hiện các quá trình: nạp, nén, giãn nở (nổ) và thải (xả). Tuy nhiên chúng cũng có những đặc điểm riêng, và được phân loại như sau: 1. Theo phương pháp đốt nhiên liệu Động cơ cháy cưỡng bức và động cơ tự cháy 2. Theo số hành trình của piston (trong 1 chu trình) Động cơ 4 thì: piston lên xuống 4 lần để hoàn thành chu trình Động cơ 2 thì: piston lên xuống 2 lần để hoàn thành chu trình 3. Theo quá trình cấp nhiệt cho động cơ Chu trình cấp nhiệt đẳng tích Chu trình cấp nhiệt đẳng áp Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp Phần dưới sẽ trình bày động cơ theo phân loại cách cấp nhiệt cho ĐCĐT. 141 5.1.3 Chu trình cấp nhiệt đẳng tích (chu trình Otto) Dưới đây thể hiện các quá trình trong chu trình cấp nhiệt đẳng tích với động cơ 4 thì Các quá trình thể hiện trên đồ thị p-v và T-s Các thông số đặc trưng của chu trình v1 ε= Tỷ số nén → v2 p3 λ= Tỷ số tăng áp → p2 142 Thông số trạng thái tại các điểm đặc trưng trong chu trình Điểm  → đã biết p1 và T1 R ⋅ T1 p1 ⋅ v1 = R ⋅ T1 → v1 = p1 Điểm  → - là quá trình nén đoạn nhiệt v1 v2 = ε k v  p2 = p1 ⋅  1  → p2 = ε k ⋅ p1 v   2 k −1 v  → T2 = ε k −1 ⋅ T1 T2 = T1 ⋅  1  v   2 Điểm  → - là quá trình cấp nhiệt đẳng tích v1 v3 = v 2 = ε p3 = λ ⋅ p2 = λ ⋅ ε k ⋅ p1 T3 p3 = λ → T3 = λ ⋅ T2 = λ ⋅ ε k −1 ⋅ T1 = T2 p2 Điểm  → - là quá trình giãn nở đoạn nhiệt v 4 = v1 k k v  v  p3 p 4 = p3 ⋅  3  = p3 ⋅  2  = k = λ ⋅ p1 v  v  ε  4  1 k −1 v  T3 T4 = T3 ⋅  3  = λ ⋅ T1 = v  ε k −1  4 143 Các thông số năng lượng trong chu trình Nhiệt lượng cấp vào chu trình q1 = cv ⋅ (T3 − T2 ) , kJ kg Nhiệt lượng thải ra môi trường q 2 = c v ⋅ (T4 − T1 ) , kJ kg Hiệu suất nhiệt của chu trình wct q1 − q2 q T −T = 1− 2 = 1− 4 1 ηt = = q1 q1 q1 T3 − T2 Ta thế các giá trị T2, T3, T4 vào biểu thức trên λ ⋅ T1 − T1 1 ηt = 1 − = 1 − k −1 k −1 k −1 λ ⋅ ε ⋅ T1 − ε ⋅ T1 ε Công sinh ra từ chu trình wct = ηt ⋅ q1 = ηt ⋅ cv ⋅ ε k −1 ⋅ T1 ⋅ (λ − 1) , kJ kg ( ) w ct = q1 − q 2 = cv ⋅ T1 ⋅ (λ − 1) ⋅ ε k −1 − 1 , kJ kg hoặc Chú ý: chất môi giới trong hệ thống xem như không khí trong quá trình khảo sát (k ≈ 1,4 µ ≈ 29 kg kmol ) và Đồ thị dưới đây thể hiện hiệu suất chu trình Otto phụ thuộc tỷ số k ≈ 1,4 ). nén (với Đồ thị dưới đây thể hiện hiệu suất chu trình Otto phụ thuộc tỷ số nén và số mũ đoạn nhiệt k. 144 5.1.4 Chu trình cấp nhiệt đẳng áp (chu trình Diesel) 145 Các thông số đặc trưng của chu trình v1 ε= Tỷ số nén → v2 v3 ρ= Tỷ số giãn nở sớm → v2 Thông số trạng thái tại các điểm đặc trưng trong chu trình Điểm  → đã biết p1 và T1 R ⋅ T1 p1 ⋅ v1 = R ⋅ T1 → v1 = p1 Điểm  → - là quá trình nén đoạn nhiệt 146 v1 v2 = ε k ...