2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 07:58 
Возможно ли как-то объяснить на пальцах, что нам дает сжатие? За счет чего получается экономия? Реально не понимаю ((

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 08:10 
На "пальцах" не объяснить. Надо считать.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 09:45 
Ну и студенты нынче пошли! Вчера одному такому объяснял теорию ДВС. Один раз объяснил - не понимает. Второй раз разжевал и объяснил - не понимает. Третий раз все по полочкам разложил - уже даже и сам все понял - а он все равно не понимает!

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 10:27 
Аватара пользователя
Лучше всего, конечно, провести расчёт, формулы можно здесь:
https://en.wikipedia.org/wiki/Adiabatic_process
(в русской Вики менее подробно).
А совсем качественно - энергия, потраченная на сжатие, никуда не делась. Она вернётся при рабочем ходе, с добавкой энергии от сгоревшего топлива. Рабочий ход сопровождается падением давления, но ниже атмосферного не получится. То есть в двигателе Ленуара сгорание газа повысит температуру, с ней и давление, при рабочем ходе давление снизится, но незначительно (скажем, если нагрев от 300К до 600К, то давление выросло вдвое, а при рабочем ходе упадёт вдвое до атмосферного), и большая часть теплоты сгорания уйдёт с выхлопными газами. В обычном двигателе со степенью сжатия 1:10 давление до 25 ата, после сгорания, если взять ту же навеску топлива, что и в примере с Ленуаром, порядка 30 ата, и при рабочем ходе снижение в 30 раз (у реального дизеля до 200 ата). Так что, несмотря на снижение изменения объёма в 10 раз, работа перемещения поршня в несколько раз вырастет при том же расходе топлива, то есть вырастет К.П.Д. За счёт снижения уноса энергии выхлопными газами.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 15:20 
Посчитаю и я КПД циклов Отто и Ленуара.

С Отто всё просто:

$n$ - Степень сжатия, примем значение $n=8.5$
$k$ - показатель адиабаты $k=1.4$

$\eta_{otto}=1-\frac{1}{n^{k-1}}=0.575=57.5\%$

Ленуар:
$\eta_{len}=1-k\frac{\lambda^{\frac{1}{k}}-1}{\lambda-1}$

где $\lambda$ - степень повышения давления (при подводе тепла по изохоре)

Попытаемся определить степень повышения давления в цикле Ленуара.

1) Пусть при подводе тепла по изохоре в цикле Отто температура меняется с 700K до 2400K.
Соответственно в Ленуаре температура, при подводе тепла по изохоре, меняется с $T_1=300K$ до $T_2=2000K$ .
2) Процесс подвода тепла изохорный, вычислим степень повышения давления (закон Шарля):
$\lambda=\frac{T_2}{T_1}=6.7$

3) Вычисляем КПД цикла Ленуара:
$\eta_{len}=29\%$

Вычислим ещё степень расширения в цикле Ленуара:
$n_{len}=\lambda^{\frac{1}{k}}=3.9$

Итого: Термодинамический КПД Ленуара меньше чем Отто в два раза.
А объём двигателя Ленуара раз в пять больше. Соответственно в Ленуаре гораздо больше механические потери.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 16:05 
rascas
Кроме того, мощность двигателя есть удельная работа цикла, умноженная на массовый расход. Массовый расход двигателя с маленьким цилиндром может быть увеличен повышением оборотов, а для цилиндра большого размера это сложнее.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 16:26 
sergey zhukov
Согласен. Двигатель с циклом Отто гораздо компактнее, гораздо мощнее, да ещё и с сильно большим КПД, чем с циклом Ленуара.
На мой взгляд выбор очевиден.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 20:06 
Аватара пользователя
Евгений Машеров в сообщении #1651952 писал(а):
"Взрывается" применительно к двигателю это плохо. В топливо вводят специальные присадки, антидетонационные.

Плохо - это только тогда, когда взрывается не вовремя, т.е. до момента зажигания. А когда взрывается от искры - хорошо!!! :D

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 20:21 
Amw в сообщении #1652292 писал(а):
Плохо - это только тогда, когда взрывается не вовремя, т.е. до момента зажигания. А когда взрывается от искры - хорошо!!! :D
Есть по крайне мере два режима горения смеси в двигателе с воспламенением от искры.
1) Нормальное сгорание смеси. Скорость распространения фронта горения много меньше скорости звука в условиях сжатой горючей смеси.
2) Детонация. Это когда фронт горения распространяется со скоростью звука в условиях сжатой горючей смеси. Со скоростью взрыва. Со скоростью распространения фронта повышенного давления.
Двигатель с детонационным сгоранием горючей смеси проработает очень не долго. Считанные минуты.
Для того чтобы предотвратить детонацию в двигателе, применяют высокооктановые бензины.

Amw в сообщении #1652292 писал(а):
А когда взрывается от искры - хорошо!!! :D
Детонировать горючая смесь может и при воспламенении её вовремя, от искры.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 20:44 
Аватара пользователя
rascas в сообщении #1652294 писал(а):
2) Детонация. Это когда фронт горения распространяется со скоростью звука в условиях сжатой горючей смеси.


Цитата:
Скорость распространения ударной волны в среде превышает скорость звука в данной среде.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 20:48 
EUgeneUS в сообщении #1652298 писал(а):
rascas в сообщении #1652294 писал(а):
2) Детонация. Это когда фронт горения распространяется со скоростью звука в условиях сжатой горючей смеси.

Цитата:
Скорость распространения ударной волны в среде превышает скорость звука в данной среде.

Согласен. Правильнее было сказать:
rascas в сообщении #1652294 писал(а):
Со скоростью распространения фронта повышенного давления.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 20:48 
EUgeneUS
Тут дело в условиях, при которых рассматривается скорость звука.
Ударная волна быстрее скорости звука при нормальных условиях.
При сжатии на фронте ударной волны растёт и локальная скорость звука.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 21:38 
Аватара пользователя
rascas в сообщении #1652294 писал(а):
Детонировать горючая смесь может и при воспламенении её вовремя, от искры.
Согласен.
zykov в сообщении #1652300 писал(а):
...растёт и локальная скорость звука.
Точно так - например скорость пули может превышать скорость звука при н.у., но меньше скорости звука внутри ствола.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение29.08.2024, 21:41 
Аватара пользователя
Amw в сообщении #1652292 писал(а):
Плохо - это только тогда, когда взрывается не вовремя, т.е. до момента зажигания. А когда взрывается от искры - хорошо!!! :D


Детонация - плохо. Должна быть дефлаграция.

 
 
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение08.09.2024, 20:05 
А вот так работал двигатель Ленуара.
https://youtu.be/EXfWftJa8Z8

 
 
 [ Сообщений: 48 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group