Movatterモバイル変換

[0]ホーム
URL:

انتقل إلى المحتوى
ويكيبيديا
بحث

دورة ديزل

يفتقر محتوى هذه المقالة إلى مصادر موثوقة.
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
يفتقر محتوى هذه المقالةإلىالاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم فيتطوير هذه المقالة من خلال إضافةمصادر موثوق بها. أي معلومات غيرموثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها.(يناير 2022)تعرَّف على طريقة التعامل مع هذه المسألة من أجل إزالة هذا القالب.

دورة ديزل فيالفيزياءوالهندسة الميكانيكية (بالإنجليزية: Diesel cycle) هي دورة ترموديناميكية تمثل عملمحرك ديزل والتي قام بصياغتها المهندس الأمانيرودولف ديزل. ويتميز محرك الديزل بأن ضغط الغاز فيه يقرب من ضغط غاز الوقود فيمحرك بنزين وبذلك يصل إلىكفاءة حرارية أعلى. تسمى دورة ديزل أحيانا «دورة الضغط الثابت» طبقا لفكرة الضغط الثابت في حالته المثالية، حيث يجري إمداد المحرك بالحرارة عند بقاء الضغط ثابتا في عملية ترموديناميكية تسمىعملية متساوية الضغط. وتختلفدورة أوتو عن دورة ديزل المثالية، حيث يجري إمدادها بالحرارة في حجم ثابت.

وصفها

[عدل]

بغرض تفادي ضغطا عاليا عند الاحتراق فيدرجة حرارة عالية وضغوط عالية، يضبط زمن حقن الوقود بحيث يتم خلال الجزء الأول لمرحلة التمدد. ويتم الاحتراق تحت ضغط ثابت، ولذلك يعتبر الإمداد بالحرارةعملية متساوية الضغط. تتم دورة ديزل في أربعة أشواط، وهي:

مخططات الحالة والبيانات لمثال حسابي
مخطط الضغط والحجم لدورة ديزل (المنحنيات المنقطة تمثل عمليات متساوية الإنتروبية)
مخطط درجة الحرارة والإنتروبي (المنحنيات المنقطة تمثل عمليات متساوية الضغط)

وتعطينا المساحة المحصورة داخل الخطوط (1 ← 2 ← 3 ←4) العمل النوعي المكتسب من الدورة.

وتمثل المراحل الأتية أشواطمحرك رباعي الأشواط:

  1. العملية 0 ← 1 : سحب غاز الوقود
  2. العملية 1 ← 2 : كبس غاز الوقود
  3. العمليتان 2 ← 3 ← 4 : الشغل (أشعال وتمدد)
  4. العمليتان 4 ← 1 ← 0 : طرد الغاز المحترق.

في مخطط الضغط والحجم المذكور هنا للحالة المثالية توجد النقطة 0 (وهي غير مرسومة) على يسار النقطة 1 وأسفل النقطة 2، وهي تمثل النقطة الميتة العليا عند الضغط الجوي. أما في حالةمحرك ثنائي الأشواط تتطابق الأشواط مع بعضها البعض، ولا توجد النقطة 0.

كفاءة محرك الديزل

[عدل]
بيانات الأشواط لدورة ديزل.

تعتمد كفاءة دورة ديزل على ثلاثة عوامل:

نسبة الكبسε=V1V2{\displaystyle \varepsilon ={\frac {V_{1}}{V_{2}}}}

ونسبة الحجمين بعد الاشتعال الكامل وقبلهφ=V3V2{\displaystyle \varphi ={\frac {V_{3}}{V_{2}}}}

ومعامل ثبات الاعتلاجκ=CpCV.{\displaystyle \kappa ={\frac {C_{p}}{C_{V}}}.}.

نقرأ في الجدول مقدار الحرارة التي زودناها للنظام، ونفترض الهواء كالغاز المستخدم وبأنهغاز مثالي.نحصل على:

dQ23=CdT⇒Q23=Cp(T3−T2)=CpNk(p3V3−p2V2)=CpNkp2V2(p3p2V3V2−1){\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} Q_{23}=C\mathrm {d} T\Rightarrow Q_{23}&=C_{p}(T_{3}-T_{2})\\&={\frac {C_{p}}{Nk}}(p_{3}V_{3}-p_{2}V_{2})\\&={\frac {C_{p}}{Nk}}p_{2}V_{2}({\frac {p_{3}}{p_{2}}}{\frac {V_{3}}{V_{2}}}-1)\end{aligned}}}
ونظرا لكون:
p2=p3{\displaystyle {\begin{aligned}p_{2}=p_{3}\end{aligned}}}
=CpNkp2V2(φ−1)=Qzu.{\displaystyle {\begin{aligned}={\frac {C_{p}}{Nk}}p_{2}V_{2}(\varphi -1)=Q_{zu}.\end{aligned}}}

بالمثل نعين من الجدول الحرارة المطرودة:

dQ41=CdT⇒Q41=CV(T1−T4)=CVNk(p1V1−p4V4)=CVNkV1(p1−p4)=Qab.{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} Q_{41}=C\mathrm {d} T\Rightarrow Q_{41}&=C_{V}(T_{1}-T_{4})\\&={\frac {C_{V}}{Nk}}(p_{1}V_{1}-p_{4}V_{4})\\&={\frac {C_{V}}{Nk}}V_{1}(p_{1}-p_{4})=Q_{ab}.\end{aligned}}}

ونحصل على كفاءة الدورة مع استخداممعادلة ثبات الاعتلاجpVκ=const{\displaystyle pV^{\kappa }=\mathrm {const} }:

ηDiesel=1+QabQzu=1+CVNkV1(p1−p4)CpNkp2V2(φ−1)=1+εκ⋅(φ−1)(p1p2−p4p3)=1−εκ⋅(φ−1)[(V3V1)κ−(V2V1)κ]=1−εκ⋅(φ−1)[(φε)κ−(1ε)κ]=1−1κ⋅εκ−1⋅φκ−1φ−1{\displaystyle {\begin{aligned}\eta _{Diesel}&=1+{\frac {Q_{ab}}{Q_{zu}}}=1+{\frac {{\frac {C_{V}}{Nk}}V_{1}(p_{1}-p_{4})}{{\frac {C_{p}}{Nk}}p_{2}V_{2}(\varphi -1)}}\\&=1+{\frac {\varepsilon }{\kappa \cdot (\varphi -1)}}\left({\frac {p_{1}}{p_{2}}}-{\frac {p_{4}}{p_{3}}}\right)\\&=1-{\frac {\varepsilon }{\kappa \cdot (\varphi -1)}}\left[\left({\frac {V_{3}}{V_{1}}}\right)^{\kappa }-\left({\frac {V_{2}}{V_{1}}}\right)^{\kappa }\right]\\&=1-{\frac {\varepsilon }{\kappa \cdot (\varphi -1)}}\left[\left({\frac {\varphi }{\varepsilon }}\right)^{\kappa }-\left({\frac {1}{\varepsilon }}\right)^{\kappa }\right]\\&=1-{\frac {1}{\kappa \cdot \varepsilon ^{\kappa -1}}}\cdot {\frac {\varphi ^{\kappa }-1}{\varphi -1}}\end{aligned}}}

أي أن:

ηth,Diesel=1−1κ⋅εκ−1⋅φκ−1φ−1.{\displaystyle \eta _{th,Diesel}={1-{\frac {1}{\kappa \cdot {\varepsilon ^{\kappa -1}}}}}\cdot {\frac {\varphi ^{\kappa }-1}{\varphi -1}}.}

ويمثل الجزء الأول في المعادلة كفاءة عملية متساوية الحجم، والجزء الثاني يمثل معامل انخفاض الكفاءة في عملية متساوية الضغط.

  • من الوجهة النظرية يكون كفاءة عملية متساوية الحجم أحسن منها في عملية متساوية الضغط !

وقد اعتبرنا الهواء كغاز مثالي لحساب الدورة الممثلة هنا وبأنسعته الحرارية ثابتة وكذلك بأن معامل ثبات الاعتلاج له ثابتκ{\displaystyle \kappa }. فينشأ عن اهمالنا للتفاعل الكيميائي (احتراق الوقودبالإكسجين فينتجثاني أكسيد الكربونوبخارماء) خطأ صغيرا حيث أن الهواء يتكون بنسبة 79% منالنتروجين وهو لا يتغير خلال العملية. كما أن خصائص الهواء لا تنطبق مع خصائص الغاز المثالي وخصوصا في الضغوط العالية (قارنمعامل الغاز الحقيقي). علاوة على ذلك نجد أن الحرارة النوعية للهواء تزداد بنسبة 39% عنددرجة حرارة 2000درجة مئوية. مجموع تلك التقريبات تخفض من قيمة الكفاءة النظرية لدور ديزل بقدر صغير. لهذا تشكل حساباتنا تقريبا للحقيقة.

انظر أيضًا

[عدل]
احتراق خارجي
دون تغيير المرحلة
(محرك هواء ساخنs)
مع تغير المرحلة
احتراق داخلي
مختلط
التبريد
غير مصنف
في كومنز مواد ذات صلة بـدورة ديزل.
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=دورة_ديزل&oldid=68333322»
تصنيفات:
تصنيفات مخفية:
[8]ページ先頭
©2009-2025 Movatter.jp