Bai 7

Q TRÌNH NÉN I Mục đích đặc điểm q trình nén thực tế Mục đích - Mở rộng phạm vi nhiệt độ q trình cơng tác, nghĩa trình nén nên chất lượng trình cháy tốt hơn, nhiệt độ cháy cao nhiệt độ cuois trình dãn nở thấp nhằm nâng cao hiệu suất nhiệt chu trình - Đảm bảo thu điều kiện thực tế tỷ số giãn nở cho phép lớn - Tạo điều kiện cần thiết tốt cho cháy hỗn hợp khí cơng tác Tất điều kiện đảm bảo cho việc chuyển từ nhiệt sang cơng có ích cách hiệu nhất, nâng cao tính kinh tế chu trình Tuy nhiên loại động có yêu cầu khác thơng số cuối q trình nén Động xăng q trình hịa trộn bốc kéo dài q trình nén nhiệt độ áp suất cuối q trình nén đủ cao khơng gây cháy kích nổ Đối với động diesel, việc hình thành hỗn hợp khí bên gần ĐCD trình cháy yêu cầu cuối trình nén thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu áp suất nhiệt độ phải đủ lớn để hỗn hợp tự bốc cháy mà không cần nguồn lửa từ bên ngồi Các đặc điểm q trình nén thực tế Q trình nén thực tế có đặc điểm: - Có trao đổi nhiệt mơi chất cơng tác thành xilanh, nắp máy đỉnh piston Nghĩa q trình nén thực tế khơng phải q trình đoạn nhiệt - Thời điểm nén thực tế khơng phải ĐCD lý thuyết mà phụ thuộc vào thời điểm đóng xupap nạp (cửa quét) cấu phối khí nghĩa là, q trình nén thực tế bắt đầu muộn khoảng 30-400 góc quay trục khuỷu so với ĐCD - Trong q trình nén thực tế có rị lọt khí qua khe hở xilanh piston, động mà cặp xilanh – piston bị mòn nhiều - Đối với động xăng, q trình nén thực tế có tượng bốc nhiên liệu làm cho mức sấy nóng hỗn hợp ∆T giảm Điều cần phải ý động xăng khơng có tổ chức sấy nóng hỗn hợp tốt xăng khơng bốc hết, lượng xăng lại tạo thành màng bám lên thành xilanh tẩy rửa dầu bôi trơn làm tăng mài mịn ống lót xilanh II Diễn biến trình nén thực tế Diễn biến trình nén động thực xảy phức tạp có thay đổi chiều hướng trị số truyền nhiệt môi chất công tác thành vách xilanh Để đơn giản người ta chia trình nén làm hai giai đoạn Giai đoạn - Giai đoạn có nhận nhiệt từ phía thành xilanh kí hiệu +Q, nên giai đoạn điểm a’ nhiệt độ môi chất công tác cân với nhiệt độ thành vách xilanh Trong giai đoạn này, nhiệt độ môi chất công tác thấp nhiệt độ chi p tiết nhóm piston xilanh nên có c nhận nhiệt từ chúng +Q Chỉ số nén đa biến n1 lớn số nén đoạn 1c nhiệt k đường cong trình c n1> k nén thực tế cao so với đường ‘ n k cong nén đoạn nhiệt vì: p ×V > p ×V - Do piston tiếp tục lên nên n1< k nhiệt độ môi chất công tác tăng, a’ trao đổi nhiệt giảm, số nén đa biến p a n1 giảm dần tỉ số nén đoạn nhiệt k k Tại điểm tức thời nhiệt V Vmin Vmax độ môi chất công tác cân với nhiệt độ thành vách xi lanh Hình 1: Đồ thị trình nén động trình nén đoạn nhiệt tức thời xảy Điêzen ’ ’ n = k Q = (a-a -c -c) trình nén thực tế Tức Giai đoạn Giai đoạn tính từ nhiệt độ môi chất công tác cân với nhiệt độ thành vách xilanh đến cuối trình nén Trong giai đoạn nhiệt độ môi chất tăng thể tích cơng tác xilanh giảm Hướng truyền nhiệt từ môi chất công tác sang thành vách xilanh –Q, nên số nén đa biến n1 nhỏ số nén đoạn nhiệt k hiệu chúng k-n tăng piston đến gần ĐCT Đường cong nén thực tế nằm thấp so với đường cong q trình nén đoạn nhiệt Tóm lại q trình nén thực tế q trình nén đa biến có số nén thay đổi Thực tế n1 nằm khoảng từ 1,8 ĐCD 1,1 ĐCT Chọn xác định số nén đa biến trung bình Do số nén đa biến thay đổi phức tạp làm khó khăn q trình tính tốn, nên để đơn giản người ta đưa số nén đa biến trung bình n Chọn n1 cho khơng ảnh hưởng đến thông số đầu cuối cơng q trình nén Thường chọn n1 = 1,34 – 1,39 Trường hợp đặc biệt chọn n1 = 1,4 – 1,41 Các thơng số cuối q trình nén Ngồi số nén đa biến, thơng số đặc trưng cho q trình nén cịn có thơng số sau : áp suất nhiệt độ cuối trình nén (pc , Tc ) a Áp suất pc n1 Từ phương trình: pa ×V = pc ×V n1 a n1 c V  ; ta có: pc = pa a ữ = pa ì n1 Vc  Nhiệt độ Tc Từ phương trình đặc tính: paVa = RMaTa pcVc = RMcTc b (1) khơng tính đến rị lọt coi Ma = Mc, ta có: n1 −1 V  pa ×Va Ta p ×T = ⇒ Tc = Ta c c = Ta a ữ pc ìVc Tc pa ìTa Vc  = Ta ×ε n1 −1 (2) Cơng trao đổi nhiệt q trình nén Cơng tuyệt đối hai điểm a c trình nén: ( pa ×Va − pc ×Vc ) n1 − Lac = (J) (3) Thay giá trị từ phương trình trạng thái ta có: R ×M a ( Ta − Tc ) n1 − Lac = (4) Vì Ma = M1 + Mr = M1(1 + γ r ) ⇒ Lac = R ×M ×(1 + γ r ) ( Ta − Tc ) n1 − (J) (5) Thay phương trình (2) vào phương trình (3) ta có: Lac = ρ Vη R ×M ×(1 + γ r ) Ta × ε n1 −1 − n1 − ( ) (J) (6) (J) (7) (J) (8) k k v Thay M = R ×T vào phương trình (3) ta có: k pkVk (1 + γ r ) ηv ( Tc − Ta ) (n1 − 1)Tk pkVk (1 + γ r ) n −1 Hay: Lac = (n − 1)T ηv (ε − 1) k Lac = - Nhiệt trao đổi trình nén: Qac = Lac + Uc – Ua (9) Qac nhiệt lượng truyền cho khí nén q trình nén Ua , Uc nội môi chất công tác điểm a c III Những yếu tố ảnh hưởng đến n1 Số vòng quay trục khuỷu (n) Khi n tăng làm cho trạng thái nhiệt chi tiết tăng, thời gian trao đổi nhiệt giảm, rò lọt khí giảm Dẫn đến giảm nhiệt lượng toả mơi chất cơng tác Vì q trình nén gần với trình nén đoạn nhiệt tức n tăng đôi chút Thực nghiệm cho thấy động diesel tăng số vịng quay số nén đa biến n không ngừng tăng Ở động xăng số nén đa biến n việc hình thành khí quết định Khi n tăng giảm rị lọt, làm cho p c Tc tăng (ở động Điêzen) Vì trình cháy diễn tốt Phụ tải động Khi tăng tải, làm cho nhiệt độ chi tiết tăng Nhiệt lượng cấp cho khí nén đầu q trình nén tăng mhiệt lượng nhả cuối trình nén giảm, đồng thời tổn thất khí nạp tăng Cuối phụ tải tăng, làm cho n1 tăng ngược lại Đối với động xăng chế độ tốc độ lớn n chịu ảnh hưởng nhỏ tải thay đổi, chế độ tốc độ nhỏ ảnh hưởng rõ ràng Sở dĩ chế độ tốc độ thấp lượng nhiên liệu chưa bốc Khi chế độ tốc độ cao, khả lưu động dòng hỗn hợp tăng làm tăng độ chân khơng họng ống khuếch tán khu vực phía sau bướm ga làm cho nhiên liệu dễ bốc làm bù lại yếu tố xấu mức độ sấy nóng hỗn hợp phụ tải nhỏ, cuối làm giảm phần nhiên liệu chưa bốc hết n1 tăng Tình trạng kỹ thuật động Khi nhóm piston - xy lanh mịn nhiều làm tăng rị lọt khí, dẫn đến n giảm Mặt khác làm giảm pc , Tc làm cho q trình cháy xấu Cịn trường hợp đỉnh piston thành vách xilanh co nhiều muội than , bề ngồi xilanh có nhiều cặn nước làm mát làm tăng nhiệt lượng cấp vào cho môi chất công tác trị số n tăng điều không mong muốn làm tăng trạng thái nhiệt động cơ, dễ gây tượng cháy sớm cháy kích nổ động xăng Kích thước xy lanh Ở động có D S lớn bề mặt làm mát tương đối qui cho đơn vị thể tích mơi chất cơng tác giảm toả nhiệt giảm, làm cho n tăng Khi Vh = const muốn tăng n1 phải giảm tỷ số S/D ngược lại Chế độ làm việc không ổn định động Ở chế độ làm việc không ổn định động cơ, tăng n n giảm Khi giảm phụ tải n n1 tăng KẾT LUẬN Tóm tắt nội dung học Giải vần đề học viên nêu HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU Diễn biến trình nén Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến số n1? Ngày tháng Năm 2015 NGƯỜI BIÊN SOẠN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Trung tá, TS Trần Quốc Toản ... (2) vào phương trình (3) ta có: Lac = ρ Vη R ×M ×(1 + γ r ) Ta × ε n1 −1 − n1 − ( ) (J) (6) (J) (7) (J) (8) k k v Thay M = R ×T vào phương trình (3) ta có: k pkVk (1 + γ r ) ηv ( Tc − Ta ) (n1