CHU TRÌNH KHÍ LÝ TƯỞNG

05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuong

1


Chương I.

CHU TRìNH Lý TƯởNG ĐộNG CƠ ĐốT TRONG

Nội dung chương I gồm các phần sau:
1-1 Khái niệm cơ bản
1.2 Các chu trình lý tưởng:
1.3 Hiệu suất nhiệt của chu trình lý tưởng
1.4 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý
tưởng
05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuong

2


1-1 Khái niệm cơ bản
Dộng cơ đốt trong (động cơ xang, động cơ
diesel) làm việc về cơ ban là dựa trên các quá
trinh lý hóa biến đối nhiệt thành công.
Dộng cơ diesel: ở cuối kỳ nén nhiên liệu được
phun vào trong xi lanh.
Nhờ nhiệt độ cao của không khí nén trong xi

lanh cuối quá trinh nén, hỗn hợp đó tự bốc
cháy.


05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

3


1-1 Khái niệm cơ bản
áp suất cao của khí cháy trong xi lanh động cơ
làm piston chuyển động, sinh công.
Như vậy quá trinh giãn nở trong xi lanh động
cơ chính là quá trinh biến đối nhiệt thành
công.
Trong một động cơ cụ thể, tính phúc tạp của
các quá trinh là ở chỗ, nó phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố như kết cấu, khai thác,...
Diều đó gây khó khan khi tiến hành phân tích
và tính toán các quá trinh này.


05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

4

1-1 Khái niệm cơ bản
Bởi vậy, khi nghiên cứu cơ sở lý thuyết của
diesel, người ta xem xét sơ đồ đơn giản hóa các
quá trình công tác đó,
Trong chu trình này người ta không tính đến
các ảnh hưởng của đặc điểm:
Kết cấu ,
Tình trạng kỹ thuật hiện tại của động cơ, và
Các điều kiện khai thác khác
Chu trình này được gọi là chu trình lí tưởng.


05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

5


1-1 Khái niệm cơ bản

Mục đích việc nghiên cứu chu trình lý tưởng
Từ các gia thiết trên của chu trinh lý tưởng, chúng ta
thấy rằng:
Chu trinh lý tưởng không phụ thuộc vào:
Dặc điểm kết cấu,
Số kỳ,
Kiểu loại động cơ,
Các tổn thất trong quá trinh nạp, thai,

Chất lượng tạo hỗn hợp trong xylanh động cơ,
Diều kiện làm mát cho động cơ ...
05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

6


1-1 Khái niệm cơ bản

Mục đích việc nghiên cứu chu trình lý tưởng
Vì vậy chu trình lý tưởng có thể coi như là một
Chu trình chuẩn để so sánh và đánh giá mức
độ hoàn thiện của động cơ,
Hay chu trình lý tưởng chính là sơ đồ lý thuyết
cho phép xác định hiệu quả sử dụng nhiệt của
các động cơ đốt trong.


05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

7


1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.
1.

Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích:
Chu trinh lí tưởng động cơ đốt trong biểu diễn trên
đồ thị P-V và T-S, bao gồm các quá trinh cơ ban sau
đây:
ac: quá trinh nén đoạn nhiệt.
P

Pz

T

Z

Tz

Q1
Pc

C

Q3

05/14/16

Z

Vc

b

Tc

C

a

Ta

a

Va

V

r

Editor: Nguyen Trung Cuo

Q1

b

Q3

8

p

S


1.2 Chu tr×nh lÝ t­ëng ®éng c¬ ®èt trong.
1.
•
•
•

Chu tr×nh lý t­ëng cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch:
cz: qu¸ trinh cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch.
zb: qu¸ trinh gi·n në ®o¹n nhiÖt.
ba: qu¸ trinh thai nhiÖt ®¼ng tÝch .
P
Pz

T
Z

Tz

Q1
Pc

C

Q3

05/14/16

Z

Vc

b

a

Tc

C

Ta

a

Va V
r Cuo
Editor: Nguyen
Trung

Q1

b

Q3

9

p

S


1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.
1. Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích:
Các thông số đặc trưng của chu trinh: .

Tỷ số nén :
= Va / Vc



Tỷ số tang áp suất : = Pz / Pc .
Tỷ số dãn nở sau : = Vb / Vz
P
Pz

T
Z

Tz

Q1
Pc

C
Q3

05/14/16

Z

Vc

Tc

b

a

C

Q1
Q3

a

Editor:
Nguyen Trung Cuo
V
a

b

V

r

10

p

S


1.2 Chu tr×nh lÝ t­ëng ®éng c¬ ®èt trong.
1. Chu tr×nh lý t­ëng cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch:
C¸c th«ng sè ®Æc tr­ng cña chu trinh: .
•
HiÖu suÊt nhiÖt chu trinh ηt :
Q3
ηt = 1 −
Q1
•
•

Trong ®ã:
Q1: nhiÖt l­îng cung cÊp ®¼ng tÝch;

05/14/16
•
Q

Q3: nhiÖt l­îng thai ®¼ng tÝch;

Editor: Nguyen Trung Cuo

11

1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.
2.




Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng áp:
Chu trinh lí tưởng động cơ đốt trong biểu diễn trên
đồ thị P-V và T-S, bao gồm các quá trinh cơ ban sau
đây:
ac: quá trinh nén đoạn nhiệt.
P
pc

T

c

Tz

Z1
b
a

05/14/16

Vc

Tc
Ta

Z1
c
a

r
V
Editor: Nguyen Trung Cuo
Va

b
p

S

12


1.2 Chu tr×nh lÝ t­ëng ®éng c¬ ®èt trong.
2.
•
•
•

Chu tr×nh lý t­ëng cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p:
cz : qu¸ trinh cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p.
Z b: qu¸ trinh gi·n në ®o¹n nhiÖt.
ba: qu¸ trinh thai nhiÖt ®¼ng tÝch

1

1

P
pc

T

c

Q2

Tz

Z1
b

Q3

a

05/14/16

Vc

Tc
Ta

Z1

c

Q2

a

r
V
Editor: Nguyen Trung Cuo
Va

b

Q3

p

S

13


1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.
1. Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng áp:
Các thông số đặc trưng của chu trinh: .

Tỷ số nén :
= Va / Vc

Tỷ số dãn nở sau : = Vb / Vz



Tỷ số dãn nở sớm : p = Vz1 / Vc

1

P
pc

T

c

Tz

Q2 Z1

b

Q3

a

05/14/16

Vc

Tc

Ta

Z1
c

Q2

b

Q3

a
r

Va Nguyen
V
Editor:
Trung Cuo

p

S
14


1.2 Chu tr×nh lÝ t­ëng ®éng c¬ ®èt trong.
•

1. Chu tr×nh lý t­ëng cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p:
HiÖu suÊt nhiÖt chu trinh ηt :

ηt = 1 −

•

Trong ®ã:
Q2: nhiÖt l­îng cung cÊp ®¼ng ¸p

•

Q3: nhiÖt l­îng thai ®¼ng tÝch;

•

05/14/16

Q3
Q2

Editor: Nguyen Trung Cuo

15


1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.
2.




Chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp:

Chu trinh lí tưởng động cơ đốt trong biểu diễn trên
đồ thị P-V và T-S, bao gồm các quá trinh cơ ban sau
đây:
ac: quá trinh nén đoạn nhiệt.
P
Z1
Q1

T

Z
Q
2

C
b
a
05/14/16

Vc Vz

Q1
C
a

Editor:VNguyen
Trung Cuo
a V

Z1

Q3

Q2

Z
b

16 S


1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.
2.





Chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp:
cz1: quá trinh cấp nhiệt đẳng tích.
Z1Z: quá trinh cấp nhiệt đẳng áp
Zb: quá trinh giãn nở đoạn nhiệt.
ba: quá trinh thai nhiệt đẳng tích
P
Z1
Q1

T

Z

Q2

C
b
a
05/14/16

Vc Vz

Q1
C
a

a V
Editor:VNguyen
Trung Cuo

Z1
Q3

Q2

Z
b

17 S


1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.
1. Chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp:

Các thông số đặc trưng của chu trinh: .

Tỷ số nén :
= Va / Vc


Tỷ số dãn nở sau : = Vb / Vz



Tỷ số dãn nở sớm : p = Vz / Vc



Tỷ số Ptang áp suất : = Pz / Pc .
Z1
Q1

T

Z

Q2

C

Q1

b

05/14/16

Vc Vz

C
a
a
Editor:VNguyen
Trung Cuo
V
a

Z1
Q3

Q2

Z
b

18 S


1.2 Chu trình lí tưởng động cơ đốt trong.


1. Chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp:
Hiệu suất nhiệt chu trinh t :
t = 1

Trong đó:
Q1: nhiệt lượng cung cấp đẳng tích



Q2: nhiệt lượng cung cấp đẳng áp



Q3: nhiệt lượng thai đẳng tính;



05/14/16

Q3
Q1 + Q2

Editor: Nguyen Trung Cuo

19


1.3 HiÖu suÊt nhiÖt cña chu trinh lý t­ëng
HiÖu suÊt nhiÖt chu trinh lý t­ëng ®­îc tÝnh b»ng
biÓu thøc:
ηt =

Q1 + Q2 − Q3
Q3
= 1−
Q1 + Q2
Q1 + Q2

Trong ®ã:
Q1: nhiÖt cÊp ®¼ng tÝch
Q2 : nhiÖt cÊp ®¼ng ®¼ng ¸p
Q3 : nhiÖt thai.
05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

20


1.3 HiÖu suÊt nhiÖt cña chu trinh lý t­ëng
NhiÖt l­îng:Q1, Q2, Q3 ®­îc tÝnh b»ng c¸c biÓu thøc:


Q1 = Cv .(Tz1-Tc) = Cv.(Ta.λ.εk-1- Ta. εk-1 )



Q2 = Cp.(Tz- Tz1) = Cp.( Ta.ρ.λ.εk-1- Ta.λ.εk-1 )


•

Q3 = Cv .(Tc-Ta) = Cv.(Ta.ρ.k.λ - Ta)
Sau khi tÝnh to¸n c¸c th«ng sè: nhiÖt ®é, ¸p suÊt cña
c«ng chÊt t¹i c¸c ®iÓm a, c, z1, z, b råi thay vµo c¸c biÓu
thøc trªn.

05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

21


1.3 Hiệu suất nhiệt của chu trinh lý tưởng


Thay các giá trị Q1, Q2, Q3 vào công thức định nghĩa
t ta có:
k 1
t = 1 k 1 .
( 1) + k ( 1)

1




Dối với chu trinh cấp nhiệt đẳng tích: = 1; =
ta có
1
T = 1

K 1

Dối với chu trinh cấp nhiệt đẳng áp = 1 ta có:
t = 1


05/14/16

1

k 1

k 1
k ( 1)

Editor: Nguyen Trung Cuo

22


1.4 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trinh lí tư
ởng
a.

So sánh hiệu suất nhiệt các chu trinh lý tưởng khi
cùng tỉ số nén và nhiệt lượng cung cấp (Q1+Q2).

Mục đích của phần này là so sánh hiệu suất nhiệt của ba
chu trinh.
Chu trinh cấp nhiệt đẳng tích.
Chu trinh cấp nhiệt đẳng áp.
Chu trinh cấp nhiệt hỗn hợp.





05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

23


1.4 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trinh
lí tưởng





Khi ca ba chu trinh có:
Các điều kiện ban đầu
giống nhau.(cùng điểm a)

Cùng tỉ số nén
Có nhiệt lượng cung cấp
(Q1+Q2) bằng nhau.

T
Zv
Zh
Z1
c

bv

a
e

05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

Zp
bp

bh

123 S

24


1.4 So s¸nh hiÖu suÊt nhiÖt cña c¸c chu trinh

lÝ t­ëng
•


Víi c¸c ®iÒu kiÖn nh­ trªn
ca ba chu trinh ®Òu cã:
DiÓm a, c cña ca ba chu
trinh ®Òu trïng nhau.(ε,
c¸c th«ng sè ban ®Çu
gièng nhau)

T
Zv
Zh
Z1
c

bv

a
e

05/14/16

Editor: Nguyen Trung Cuo

Zp
bp

bh

123 S

25