prijedlogfdsfadsf

7/21/2019 prijedlogfdsfadsf

http://slidepdf.com/reader/full/prijedlogfdsfadsf 1/17

1. Osnove toplinskih strojeva – idealni termodinamički procesi



SABATHE PROCES

Adijabatska kompresija

; ;

;

Izgaranje pri V = const (proces od točke 2 do točke 3

; ;

Izgaranje pri V = const (proces od točke 2 do točke 3)

1

1

11

1

1

T R

V p

T R

V pm s

s sdov H T R

V p H mQ

1

1

11

12

V V

const pV

2211 V pV p

const mRT

V p

1

1

2

1

1

2

2

1

11

22

1

2

V

V

V

V

V

V

V p

V p

T

T

v

dov

v

dov

cT R

V pQ xT

cmQ xT T 1

11

1123

v

dov

c

R

V p

Q x

T

T

11

1

1

3 const mR

T

V p

2

3

3

2

2

3

2

3

T

T

V

V

T

T

p

p

1112

1

1122

3

2

3

11

1

1

v

dov

v

dov

v

dov

c

R

V p

Q x

T c

T R

V p

Q x

T cm

Q x

T

T

p

p

v

dov

c

R

V p

Q x

p

p

p

p

p

p

111

2

2

3

1

3



;

Adijabatska ekspanzija

Odvod topline pri V = const (proces od točke 4 do točke 1)

p

dov

v

dov

p

dov

c

T R

V p

Q x

c

T R

V p

Q xT

cm

Q xT T 1

11

1

11

1

13'3

11

x

xc

R

V p

Q

T

T

v

dov 1

11

1

1

'3

3

'3

3

'3

T

T

V

V

x x

c

R

V p

Q

x x

c

R

V p

Q

T

T

T

T

V

V

v

dovv

dov

11

1

1

1

11

1

11

1

3

1

1

'3

3

'3

'3

1

2

2

'3'3

4

'3'34 p

V

V

V

V p

V

V p p

1

2

2

'3

1

4

p

p

p

p

p

p

1

4

1

4

p

p

T

T

11 11

1

41

1

1114

vv

vodvc R

V p

T

T

c

T

T R

V pT T cmQ



2. KONSTRUKCIJSKI I RADNI PARAMETRI MOTORA

Stapajni volumen

4

2 s D s AV k s

sd D sd D D s A AV DS GS s

22222

244

- za dvoradni stroj

z V V S H - ukupni stapajni volumen

nV

nV V H pu z z

22

Geometrijski stupanj kompresije

Vc

Vs

Vc

VsVc

V

V ε

1

min

max

Broj radnih procesa u jedinici vremena:

Ta

n

nn

ili

nna

2

s

Dcs R - omjer promjera cilindra prema stapaju

D

s

- omjer stapaja prema promjeru cilindra

r

l R - omjer dužine klipnjače prema polumjeru koljena

l

r - omjer polumjera koljena prema dužini klipnjače

r s 2 - stapaj

Volumen cilindra V u funkciji položaja koljenastog vratila:

22 sincos1)1(

2

11 R R

V

V

c

n – broj okretaja motora (koljenastog vratila)

nT – broj okretaja koljenastog vratila za obavljanje 1 ciklusa

T n =2 za 4T motore

T n =1 za 2T motore

τ – taktnost stroja



Površina prostora izgaranja pri bilo kojem položaju koljenastog vratila je:

4

2

D A p - za klipove ravne krune

22

sincos12

R R s D

A A A A ck ch

Put klipa:

22 sin11

1cos1r s

Razvojem korijena 22sin1 u MacLaurinov red i uređivanjem članova reda uz pomoć

transformacijskih izraza za trigonometrijske funkcije, te uzimanjem u obzir samo prva dva harmonika,

dobiva se približni izraz za pomak klipa od GMT, u kome je x posljedica konačne duljine klipnjače:

x

r s

2cos14

cos1 (2)

Brzina klipa:

d

ds

dt

d

d

ds

dt

dsv

Uzimanjem u obzir samo prva dva harmonika, deriviranjem pomaka klipa dobije se:

d

dsv

2sin

2sinr v (3)

Točan izraz za brzinu klipa dobiva se derivacijom (1):

22 sin12

2sinsinr v (4)

Srednja brzina klipa:

n scm 2

dt dyc trenutna brzina klipa

Ach – površina poklopca cil.

Ak – površina krune klipa

Ac – površina stjenke cil. kodGMT



22 sin

cos1sin

2 Rc

c

m

4.IDEALNI PROCESI U MOTORU

OTTOV PROCES:

Termički stupanj djelovanja:2

1

1

tt

T

T1

q

w ,

1

11

t

DIESELOV PROCES:


t

t q

w ,

1

111

1

t

ρ=V3/V2 - omjer povećanja volumena kod izgaranja (ρ ili β)

ϑ=V4/V3 - ekspanzijski omjer (stupanj ekspanzije) (ϑ ili δ)

SABATHEOV PROCES:


tt

q

w

, 11

111 1

t

ε=V1/V2 - kompresijski omjer

ρ=V3'/V3 - stupanj ekspanzije pri izobarnom dovođenju topline. (ρ ili β)

ξ=p3/p2 - stupanj povećanja tlaka pri izohornom dovođenju topline (ξ ili α)

Srednj i t lak pro cesa :

s

m

V

W p ,

11

1

V

Q p T m



4. REALNI PROCESI U MOTORU

Termički stupanj djelovanja 1Q

W t t (idealni proces)

Indic irani stupanj dje lovanja 1

ii

Q

W (stvarni proces)

Stupanj savršenstva t

i s

W

W (razlika između stvarnog i idealnog procesa)

st

t

it ii

W

W

Q

W

Q

W

11

Mehanički stupanj djelovanja i

e

i

e

i

e

m P

P

p

p

W

W

Efekt ivni stup anj dje lovanja 11 Q

P

Q

W eee

(ukupna korisnost motora)

mim st

i

e

t

it ee

W

W

W

W

Q

W

Q

W

11

ili mim st

i

e

t

it ee

P

P

P

P

Q

P

Q

P

11

Srednj i indic irani t lak : s

imi

V W p , nV

n P p s

T imi

c L

A pmi

za 1 cilindar

z c L

A pmi

za z cilindara

Indic irana snaga :t

W P ii ,

z nV p P smii 2 , d f ii H m P

Indicirana specifična potrošnja goriva i efikasnost pretvorbe goriva:i

g i

P

mb

n2m

n

nmm g

Tgg

Indic irani stupanj dje lovanja (ili indicirana efikasnost pretvorbe energije goriva ili

efikasnost motora):

A – površina indikatorskog dijagrama

L – dužina indikatorskog dijagrama

C – konstanta opruge indikatora



11 Q

P

Q

W iii

, dg

i,ci,f i

Hm

W

,

dg

ii,f i

Hm

P

,

d ii f i

H b

1,

Efekt ivna sn aga

(snaga na kočnici): M n P e 2 ,60

2 n R F P e ,

n z V p P S mee

2

Srednj i efekt ivni t lak : mimme p p , s

emeV z n

P p

2

,

z n

n

V

P p T

s

eme

Efekt ivni rad :n

n M t M M W i2

2

, z

M W i

Efektivna specifična potrošnja goriva :

e

g e

P

mb

,

d e

e H

b

1

Specifična potrošnja toplinske energije:e

d g

P

H m

kWh

kJ

Efekt ivni stup anj dje lovanja (ili Efikasnost pretvorbe energije goriva – NA KOČNICI

(EFEKTIVNA) ei f , ):

d g

ece f e

H m

W

,, ,

d g

ee f e

H m

P

, ,

d e

e f e

H b

1

,

Efekt ivn i moment motora :

z

V pn

n z V p

P M S me

S mee

e2

2

Mehanički stupanj djelovanja (mehanička efikasnost);i

m

i

me

i

em

P

P

P

P P

P

P

1

Toplinska indicirana efikasnost motora:in

ic

it Q

W ,

,

Indicirani rad:n

n P W T

iic ,

Dovedena količina topline po ciklusu izg d f in H mQ

ili izg d f in H mQ ηizg – efikasnost izgaranja



izg d f

i

in

iit

H m

P

Q

P

,

d eed g d H P b H mQ

d

ee

Q

P

rvv prvrv T cmQ ,

z z p z z T cmQ ,

0, T T cmQ isp z pispisp

eisp z rvispO P QQQQQ

5.1. SNAGA CESTOVNOG OPTEREĆENJA

vvv Dav Rr cc AC g mC P

2

2

1

5.2. GORIVO I ZRAK

Omjer zrak/goriv o – g

z

m

m Z

Omjer g orivo /zrak - z

g

m

m

Pretičak zraka 0 Z

Z

Omjer ekviv alenci je steh. z g

stvarno z g

mm

mm

O grjevna moć smjese :c

dovS

m

Q H

o

d izg

Z

H

1

Stupanj punjenjaref

pum

m ,

1

1

11

1

T

p

p

To

O pu

Volumetr i jski stup anj dje lovanja :S o

z v

V

m



Specifična efektivna potrošnja zraka: Oee

ze Z b

P

mz

5.3. VEZE MEĐU POJEDINIM PARAMETRIMA

a) Motor koji usisava zrak (Diesel motor)

Količina goriva po procesu =>0 Z

mm

ref puG

proc

kg g

Dovedena toplina po procesu: ref d

pud G m Z

H H mQ

01

proc

J

Indicirani rad : ref d

puiii m Z

H QW

01

proc

J

Srednji indicirani tlak :0

, Z

H p d

o Z puimi

Srednji efektivni tlak (analogno):0

, Z

H p d

o Z pueme

Srednji tlak mehaničkih gubitaka: pm=pi -pe

b) Motor koji usisava gorivu smjesu (Otto motor)

Dovedena toplina po procesu: S ref Z ref G puS izg S H mm H mQ ,,,1

Indicirani rad : S ref Z ref G puiii H mmQW ,,1

Srednji indicirani tlak : S ref S puimi H p ,

Ogrjevna vrijednost smjese :01 Z

H H d

S

λ>1 (tekuće gorivo):

0,

1 Z

H p d

oS puimi

λ<1 (tj, motor radi s bogatom smjesom pa Hd treba zamijeniti s Hd λ)



0,

1 Z

H p d

oS puimi

Srednji efektivni tlak:

0,

1 Z

H p d

oS pueme

ili0

,1 Z

H p d

oS puee

6. IZGARANJE

Minimalno potrebna količina kisika za izgaranje:

3232412min

o shcO

G

O2

kg

kmol

o shcO 8

12

32min

G

O2

kg

kg

o shcO 7.07.0603.5868.1min

G

O23

kg

nm

Minimalno potrebna količina zraka za izgaranje Z m in (stehiometrijska količina zraka Z 0 )

23.0

min0

O Z

G

Z

kg

kg ,

21.0min

0

O Z

G

Z3

kg

nm

Stvarn a količina zraka za izgaranje: 0 Z Z

Količina i sastav produkata izgaranja (dimnih plinova) V min

0min, 77.02912

44 Z wn shcV pl

G

dim

kg

kg

Stvarna količina dimnih plinova kad se proces odvija sa suviškom zraka:

Z V V pl pl 1min,

G

dim

kg

kg



Količina dimnih plinova: Za kruta i tekuća goriva Za plinovita goriva

[mn3/kgG] [kg/kgG] [kmol/kgG] [mn

3/ mn3G]

CO2 VCO2=1.87mc cCO2 m12

44V

12

mV

cCO2 VCO2=r CO2+r CO+∑mr CmNn

H2O VH2O=1.24(9mH+mW) Wm HH2O

9mV Wm0554.0 HH2O 9mV VH2O=r H2+r H2S+∑mr CmNn

SO2 VSO2=0.7mS SSO2 mV

2

SSO2 mV

0312.0 VS2=r S2 N2 VN2=0.8mN+0.79λZ0 077.0 Z

NN2 mV 079.00357.0 Z NN2 mV VN2=r N2+0.79λZ0

O2 VO2=0.21(λ-1)Z0 VO2=0.23(λ-1)Z0 VO2=0.21(λ-1)Z0 VO2=0.21(λ-1)Z0

mC, mH,mS, mN – maseni udijeli (kg/kg)r CO2, r H2, r H2S, r CmNn – volumni udijeli (mn

3/ mn3)

Dodatne form ule:



Ogrjevna moć goriva:

so

hc H g 104608

14200033900

kg

kJ

wh H H H H g w g d 92500

kg

kJ

8. KOMPRESORI

8.1. RAD IDEALNOG KOMPRESORA

adijabatska kompresija:

1

2tehn,s 1 1

1

11

pW p V

p

politropska kompresija: tehn W n W

izotermna kompresija:

2

1

2 2tehn,T 1 1

1 1

d / ln ln

p

p

p pW mRT p p mRT p V

p p

8.2. VIŠESTUPANJSKA KOMPRESIJA IDEALNOG KOMPRESORA

teh 1,2 teh 2,3 teh 3,4 tehza minW W W W



1 2 3 2 3 4 t t t t t t

32 4 z

1 2 3 z-1

p p p p x

p p p p

zz zz

1 1

p p

x x p p

8.3. RAD STVARNOG KLIPNOG KOMPRESORA

Srednj i indic irani t lak –h

i,cmi

V

W p

Indic irana snaga - nW N i,ci , nV p N hmii

Efekt ivni rad ).

mi,ce WWW

Efekt ivna sn aga

mie N N N

8.4. DOBAVA (KAPACITET) KLIPNOG KOMPRESORA

Teorijska dobava (kapacitet): 1h1

hteor V

v

Vm

s

kg

60

nzs

4

DV

2

h

sm

3

- teoretski volumen USISANOG zraka

1v - specifični volumen usisavanog medija

Stvarna dobava kompresora:1

hvteor vstv

v

Vmm

s

kg

Volumetrijska efikasnost kompresora:teor

stvv

m

m

Wc,i – indicirani rad – rad koji klipu predaje radnom mediju

Wm – mehanički gubici u kompresoru



nq pcv

c volumetrijska efikasnost zbog štetnog prostora:

1

cc

d

1 1n p

c p

p -volumetrijska efikasnost zbog prigušenja na usisu (faktor tlaka): 1 1 1 p

1 1

1 p p p p p

q - volumetrijskaef. zbog izmjene topline (temperaturni faktor): 1q

a a

pv T

v T

n - volumetrijskaefikasnost zbog propuštanja (faktor propusnosti: n 0.95 0.98

8.4. SNAGA KOMPRESORA

Indic irana snaga :

1 1

c bi n h a

d a

1 1 11

n

n n p pn N c V p

p n p

Efekt ivna sn aga :m

ie

N N

,

m

hmie

nV p N

Snaga pogonsko g elekt romotora : eel.mot.

t

1.15 N N

8.5. EFIKASNOST KOMPRESORA

Mehani čka efikasnost e

im

N

N

Izotermna ef ikasnos t i

TT

w

w real v teor T T T

T v

i real i real i

m mw w N

w m w m N

Izentrop ska ef ikasnost i

ss

w

w , s real s v teor s

s v

i real i real i

w m w m N

w m w m N

Ukupn a izotermna efikasnos t e

T

T,e w

w

ili i

T

e

i

i

i

e

t

T,e w

w

w

w

w

w

w

w

TmT,e



Ukupn a izentrop ska ef ikasnos te

ss,e

w

w ili

i

s

e

i

i

i

e

ss,e

w

w

w

w

w

w

w

w sms,e

prijedlogfdsfadsf

Documents