Ciclo Diesel: 17 Fatores Importantes Relacionados a Ele

Principais destaques:

Definição do ciclo diesel	Taxa de compressão do ciclo diesel	Diferença entre ciclo otto ciclo diesel e ciclo duplo
Derivação do ciclo diesel	Fórmula de pressão média efetiva para o ciclo diesel	Exemplo de ciclo diesel
Eficiência térmica do ciclo diesel	Taxa de corte no ciclo diesel	Aplicação do ciclo diesel
Derivação do ciclo diesel	Diagrama de pv ts do ciclo diesel	Ciclo semi diesel

Conteúdo:

Ciclo Diesel

O motor Diesel passou a existir por Rudolph Diesel em 1892, e foi uma espécie de modificação do motor SI, eliminando a vela de ignição e introduzindo um injetor de combustível. A ideia era superar o problema da compressão da mistura ar-combustível e substituí-la apenas por compressão de ar e fornecer combustível em alta pressão e alta temperatura para o processo de combustão.

Definição do ciclo diesel

O ciclo diesel ou ciclo diesel Ideal é o ciclo de produção de energia que gera a cegonha de força a pressão constante. É utilizado em motores alternativos de combustão interna com combustível como Diesel.

Ciclo de combustão diesel

A entrada de trabalho necessária no ciclo diesel é para compressão de ar, e a saída de trabalho é obtida pela combustão do combustível causando o golpe de força. A combustão é considerada sob pressão constante (processo isobárico) resultando em aumento de volume e temperatura.

O processo começa com a sucção do ar atmosférico para dentro do cilindro, em seguida, ocorre o processo de compressão, resultando no aumento da pressão e da temperatura do ar.

Ao final desta etapa, o ar está em alta temperatura e alta pressão, pouco antes do final da etapa de compressão, o combustível é adicionado através do injetor de combustível. à medida que o combustível entra em contato com esse ar de alta temperatura e alta pressão, ele se auto-inflama e ocorre o estágio de combustão.

A combustão do combustível enriquecedor resulta na geração de energia, o que resulta no golpe de potência, ou seja, o pistão é empurrado para trás com alta, resultando em trabalho de saída do que o último estágio, ou seja, ocorre a exaustão, para deixar sair o gás queimado em o cilindro.

E então, o processo é repetido.

Para obter uma produção contínua, devemos organizar o número de cilindros em vez de apenas um.

Diagrama pv do ciclo diesel | ciclo diesel ts | diagrama de ciclo de diesel pv e ts | diagrama de pv ts de ciclo diesel | diagrama do ciclo diesel

Processos:

1'- 1: sucção de ar atmosférico

O ar atmosférico é sugado para dentro do cilindro para realizar o processo de compressão. quando o pistão se desloca na direção para baixo em direção ao centro morto inferior.

sistema atua como sistema aberto.

1-2: compressão adiabática isentrópica

O pistão viaja da parte inferior do cilindro (BDC) para o topo do cilindro (TDC), comprimindo o ar adiabaticamente, mantendo a entropia constante. Nenhuma interação calor-calor é levada em consideração. O sistema atua como um sistema fechado.

2-3: Adição de calor de pressão constante

pouco antes do final do curso de compressão, o combustível é injetado com a ajuda de um coletor de combustível, e esta mistura de combustível com alta temperatura e alta pressão de ar faz com que o combustível se auto-inflama (ao contrário do motor a gasolina, o motor Diesel não tem vela de ignição para auxiliar o processo de combustão, ela tem injetor de combustível colocado para inserir o combustível) e liberando o calor em grande quantidade, causando a força na cabeça do pistão fazendo-o mover-se para BDC. Este processo é realizado sob pressão constante. (O processo real não é possível sob pressão constante). Em um ponto, ele atua como um sistema aberto quando o combustível entra no sistema.

Veja também Op Amp: 7 parâmetros importantes

3-4: Expansão Adiabática Isentrópica

O pistão se desloca do topo do cilindro (TDC) para o fundo do cilindro (BDC) devido à força resultante da combustão. E a expansão ocorre em entropia constante. Nenhuma interação de calor é levada em consideração.

sistema atua como um sistema fechado.

4-1-4 ': Exaustão de gases queimados

O gás queimado é liberado pela porta de exaustão para dar início ao próximo ciclo. sistema novamente atua como um sistema aberto. assumimos que o processo de exaustão ocorre em volume constante.

Análise do ciclo diesel

1. O pistão no motor alternativo se move do ponto morto superior para o ponto morto inferior, causando baixa pressão dentro do cilindro. Nesse ponto, a porta de entrada é aberta, permitindo que o ar fresco rico em oxigênio da atmosfera entre no cilindro. O sistema alternativo atua como o sistema aberto durante esse processo, permitindo que a massa entre no sistema.

este processo é realizado a uma pressão constante (1′-1)

No final da sucção, a porta é fechada e o sistema atua como um sistema fechado.

2. O processo de ciclo ideal começa quando o pistão atinge o ponto morto inferior e começa a se mover em direção ao ponto morto superior.

O motor alternativo funciona como um sistema fechado. O ar dentro do cilindro é comprimido pelo pistão. a compressão é a compressão adiabática-isentrópica. (Sem geração de entropia e sem consideração de calor). Como resultado da compressão, o ar atinge alta pressão e alta temperatura.

Antes que o pistão atinja o topo do cilindro (PMS), o combustível passa pelo coletor para o cilindro.

Este combustível introduzido está na forma de spray; conforme o combustível entra em contato com o ambiente de alta pressão e alta temperatura, ele se auto-inflama (não há necessidade de vela), causando liberação de energia (a energia química é transformada em energia térmica).

3. A geração de energia real ocorre neste processo; a alta força é gerada quando a combustão ocorre e força o pistão do ponto morto superior para o ponto morto inferior. O processo de expansão ocorre neste ponto.

A força é transmitida para operar o virabrequim e gerar a energia mecânica a partir da energia térmica.

(Este curso também é conhecido como curso de potência, no motor de quatro tempos obtemos um curso de potência para cada duas rotações, enquanto em Dois tempos obtemos curso de potência para cada rotação.)

4. O gás queimado (resíduo) deve ser deixado fora do cilindro, portanto, o trabalho é feito por pistão por
movendo-se de BDC para TDC

E o ciclo de um é concluído.

(Se o motor alternativo é de quatro tempos, cada operação ocorre separadamente, enquanto que para dois tempos, duas operações são realizadas simultaneamente.)

Derivação do ciclo diesel | fórmula do ciclo diesel

Calor rejeitado:

$calor\\ rejeitado.\\ Q_{2}=\\ Q_{4-1} =\\ m\\ Cv\\ (T_4-T_1)$

Produto de trabalho:

$W_{rede}=Q_{rede}= Q_1-Q_2$

$W_{líquido}= Q_{2-3} -Q_{4-1}$

$W_{líquido}=m\\ Cp\\ (T_3-T_2)-m\\ Cv\\ (T_4-T_1)$

Taxa de compressão

$r_{k}=\\ \\frac{V_1}{V_2}=\\ \\frac{v_1}{v_2}$

Razão de expansão

$r_{e}=\\ \\frac{V_4}{V_3}=\\ \\frac{v_4}{v_3}$

Razão de corte:

$r_{c}=\\ \\frac{V_3}{V_2}=\\ \\frac{v_3}{v_2}$

podemos correlacionar a equação acima na forma abaixo:

A razão de compressão pode ser definida como o produto da razão de expansão e da razão de corte.

$r_{k}=\\ r_e\\vezes r_c$

Vamos ver a derivação de cada processo individual:

Processo 3-4:

$\\frac{T_4}{T_3}=\\ \\esquerda ( \\frac{v_3}{v_4} \\direita )^{\\gamma -1}=\\frac{1}{{r_e}^{ \\gama -1}}$

$T_4=\\ T_3\\ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma -1}}{{r_k}^{\\gamma -1}}$

Processo 2-3:

Veja também 11 fatos sobre o motor do ventilador do condensador: o quê, tamanho, tipo, substituição

$\\frac{T_2}{T_3} =\\ \\frac{p_2 v_2}{p_3v_{3}}=\\ \\frac{v_2}{v_3}=\\ \\frac{1}{r_c}$

$T_2=\\ T_3\\ .\\ \\frac{1}{r_c}$

Processo 1-2:

$\\frac{T_1}{T_2}=\\ \\esquerda ( \\frac{v_2}{v_1} \\direita )^{\\gamma -1}=\\frac{1}{{r_k}^{ \\gama -1}}$

$T_1=T_2\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}=\\ \\frac{T_3}{r_c}\\ .\\ \\frac{1} {{r_k}^{\\gama -1}}$

ainda usaremos esses valores de temperatura para obter a equação de eficiência.

A eficiência da derivação do ciclo diesel | eficiência do ciclo diesel | derivação da eficiência do ciclo diesel | eficiência padrão do ar do ciclo diesel | fórmula de eficiência do ciclo diesel | derivação da eficiência do ciclo diesel | eficiência térmica do ciclo diesel

Eficiência

$Eficiência=\\ \\frac{Trabalho\\ saída}{Trabalho\\ entrada}$

$\\eta =\\ \\frac{W_{net}}{Q_{in}}$

$\\eta =\\ \\frac{Q_1-Q_2}{Q_{1}}$

$\\eta =\\1- \\frac{Q_2}{Q_{1}}$

$\\eta =\\1- \\frac{m\\ Cv\\ (T_4-T_1))}{m\\ Cp\\ (T_3-T_2)}$

$\\eta =\\1- \\frac{T_4-T_1}{\\gama \\ (T_3-T_2)}$

Substituindo T₁,T₂,T₃ em eff enq

$\\eta =\\ 1\\ -\\ \\frac{T_3.\\frac{{r_c}^{\\gamma -1}}{{r_k}^{\\gamma -1}}.\\ frac{T_3}{r_c}\\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}}{\\gamma \\left ( T_3-T_3\\ . \\frac{1}{r_c} \\certo )}$

$\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{\\gamma }\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}\ \ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma }-1}{{r_c}-1}$

Taxa de compressão do ciclo diesel

A taxa de compressão do ciclo diesel é a razão entre o volume máximo disponível no cilindro quando o pistão está no ponto morto inferior (BDC) e o volume mínimo disponível quando o pistão está no TDC.

$Compressão\\ proporção= \\frac{Total\\ volume}{liberação\\ volume}$

$r_{k}=\\ \\frac{V_1}{V_2}=\\ \\frac{v_1}{v_2}$

Fórmula de pressão média efetiva para o ciclo diesel

A pressão efetiva média é a relação entre o volume executado pela rede e o volume varrido

$MEP = \\frac{produção líquida de trabalho}{Varrido\\ volume}$

$MEP = \\frac{m\\ Cp\\ (T_3-T_2)-m\\ Cv\\ (T_4-T_1)}{v_1-v_2}$

Taxa de corte no ciclo diesel

A relação de corte no ciclo diesel é definida como a relação entre o volume após a combustão e o volume antes da combustão.

$Corte\\ proporção= \\frac{Compressão\\ proporção}{Expansão\\ proporção}$

$r_{c}=\\ \\frac{V_3}{V_2}=\\ \\frac{v_3}{v_2}$

Ciclo semi diesel

Ciclo semi-diesel, também conhecido como ciclo duplo, é a combinação dos ciclos otto e diesel.

Neste ciclo semi-diesel / duplo, o calor é adicionado tanto em volume constante quanto em pressão constante.

(há apenas modificação simples, a parte do calor adicionada está sob o volume constante e a parte restante do calor é adicionada a pressão constante)

processo:

1-2: Compressão adiabática isentrópica:

O ar é comprimido adiabaticamente, mantenha a entropia constante e sem interação de calor.

2-3: Adição de calor de volume constante:

pouco antes do final do curso de compressão, ou seja, o pistão atinge o PMS do cilindro, o combustível é
adicionado e a combustão ocorre em uma condição isocórica (volume constante).

3-4: Adição de calor de pressão constante

Uma parte da combustão também é conduzida a pressão constante. e com esta adição de calor é completada.

4-5: Expansão Adiabática Isentrópica

Agora, como a grande quantidade de força é gerada, ele empurra o pistão agora e causa o golpe de força.

A saída do trabalho é obtida neste ponto.

5-6: Rejeição de calor de volume constante

No final, o gás queimado é liberado do sistema para dar lugar ao novo fornecimento de ar e realizar o próximo ciclo.

Diesel de dois tempos

Um motor a diesel de dois tempos, também conhecido como motor a diesel de dois tempos, funciona de maneira semelhante a um motor a diesel de quatro tempos. Mas dá curso de potência para cada revolução, enquanto um motor de quatro tempos dá curso de potência para duas revoluções.

Existe uma porta de transferência dentro do cilindro para realizar duas operações simultaneamente.

Quando ocorre a compressão, a sucção também está ocorrendo.

E quando a expansão ocorre, a entrada de ar rico em oxigênio ocorre, deixando o gás de exaustão queimar

Simultaneamente.

Diferença entre diesel e ciclo otto | diesel vs ciclo otto

diferença entre o ciclo otto ciclo diesel e o ciclo duplo

Aplicação do ciclo diesel

Motores de combustão interna a diesel:

Motores de automóveis
Navios e aplicações marítimas
Veículos de transporte.
maquinário usado para agricultura
equipamentos e máquinas de construção
militar e defesa
HVAC
A geração de energia

Veja também Ordem de disparo e intervalo de disparo: 7 fatos que você deve saber

Vantagens do motor diesel

Novos avanços tornaram o desempenho do motor diesel bastante bom, é menos barulhento e tem baixo custo de manutenção.

Os motores a diesel são confiáveis e robustos.

Não há necessidade de vela de ignição, o combustível utilizado é de natureza auto-inflamável.

o custo do combustível também é baixo em comparação com a gasolina.

problemas de amostra do ciclo diesel | exemplo de ciclo diesel | problemas de exemplo de ciclo diesel

Q1.Com taxa de compressão de 14 e corte de 6% qual será a eficiência do ciclo diesel?

Resp =

$r_k=\frac{v_1}{v_2}=14$

$v_3-v_2=0.06(v_1-v_2)$

$v_3-v_2=0.06(14v_2-v_2)$

$v_3-v_2=0.78v_2$

$v_3=1.78v_2$

Razão de corte, $r_c=\frac{v_3}{v_2}=1.78$

$\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{\\gamma }\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}\ \ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma }-1}{{r_c}-1}$

$\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{1.4}\\ .\\ \\frac{1}{{14}^{\\1.4 -1}}\\ . \\ \\frac{{1.78}^{1.4 }-1}{{1.78}-1}$

$\\eta _{Diesel}=\\ 1-0.248.\\frac{1.24}{0.78}=0.605$

$\\eta _{Diesel}=60.5$ %

2º trimestre. Ciclo diesel padrão com taxa de compressão de 16, o calor é adicionado a uma pressão constante de 0.1 MPa. A compressão começa a 15 graus Celsius e atinge 1480 graus Celsius no final da combustão.

Encontre o seguinte:

1. Razão de corte

2. Calor adicionado / kg de ar

3. Eficiência

4. MPE

Resp =

$r_k=\frac{v_1}{v_2}=16$

T₁= 273 + 15 = 288 mil

p₁= 0.1 MPa = 100 KN / m²

T₃= 1480 + 273 = 1735 mil

$\\frac{T_2}{T_1}= \\esquerda ( \\frac{v_1}{v_2} \\direita )^{\\gamma -1}=(16)^{0.4}=3.03$

$T_2= 288 \\vezes 3.03= 873K$

$\\frac{p_2v_2}{T_2}=\\frac{p_3v_3}{T_3}$

(a) Razão de corte:
$r_c=\\frac{v_3}{v_2}=\\frac{T_3}{T_2}=\\frac{1753}{273}=2.01$

(b) Calor fornecido:
$Q_1=Cp\\ (T_3-T_2)$

$Q_1=1.005\\ (1753-873)$

$Q_1=884.4kJ/kg$

$\\frac{T_3}{T_4}=\\esquerda ( \\frac{v_4}{v_3} \\direita )^{\\gamma -1}=\\esquerda ( \\frac{v_1}{v_2}\ \times \\frac{v_2}{v_3} \\right )^{\\gamma -1}=\\left ( \\frac{16}{2.01} \\right )^{0.4}=2.29$

$T_4=\\frac{1753}{2.29}=766\\ K$

calor rejeitado,

$Q_2=Cv\\ (T_4-T_1)$

$Q_2=0.718\\ (766-288)=343.2kJ/kg$

$\\eta =1-\\frac{343.2}{884.4}=0.612=61.2$ %

Também pode ser determinado por;

$\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{\\gamma }\\ .\\ \\frac{1}{{r_k}^{\\gamma -1}}\ \ .\\ \\frac{{r_c}^{\\gamma }-1}{{r_c}-1}$

$\\eta _{Diesel}=\\ 1-\\ \\frac{1}{1.4}\\ .\\ \\frac{1}{{16}^{1.4 -1}}\\ .\\ \frac{{2.01}^{1.4 }-1}{{2.01}-1}$

$\\eta _{Diesel}=1-\\frac{1}{1.4}.\\frac{1}{3.03}.1.64$

$\\eta _{Diesel}=0.612= 61.2$ %

$W_{rede}=Q_1\\vezes \\eta _{ciclo}$

$W_{líquido}=884.4\\vezes 0.612\\vezes = 541.3 kJ/kg$

$v_1=\\frac{RT_1}{p_1}=\\frac{0.287\\times 288}{100}=0.827m^{3}/kg$

$v_2=\\frac{0.827}{16}=0.052\\ m^3/kg$

$\\therefore\\ v_1-v_2=0.827-0.052=0.775\\ m^3/kg$

(d) pressão efetiva média (MEP):

$MEP=\\frac{W_{net}}{v_1-v_2}=\\frac{541.3}{0.775}=698.45 kPa$

Perguntas Frequentes:

Ciclo Otto vs. eficiência do ciclo diesel

Na mesma taxa de compressão: a eficiência do ciclo diesel é mais comparável ao ciclo Otto.
Na mesma pressão máxima: a eficiência do ciclo diesel é menor em comparação com o ciclo Otto.

Gráfico de ciclo diesel

1'- 1: sucção de ar atmosférico

1-2: compressão adiabática

2-3: Adição de calor de pressão constante (injeção de combustível e combustão)

3-4: Expansão adiabática

4-1-4 ': Exaustão de gases queimados

Quando a eficiência do ciclo diesel se aproxima da eficiência do ciclo Otto

A eficiência do ciclo diesel se aproxima da eficiência do ciclo Otto quando a razão de corte se aproxima de zero.

Por que os motores que usam o ciclo Diesel são capazes de produzir mais torque do que os motores que usam o ciclo Otto

O motor diesel tem uma taxa de compressão maior do que o motor de ciclo Otto.

A combustão no ciclo diesel ocorre no TDC no final do curso de compressão e faz com que o pistão se mova para baixo. Enquanto no Ciclo Otto, a combustão do motor ocorre quando o pistão está se movendo levemente em direção ao BDC e contribui para adquirir velocidade.

O óleo diesel é mais denso que a gasolina (usada no ciclo Otto), que gera mais energia em termos de potência.

Além disso, o fator de tamanho importa; o comprimento do curso e o diâmetro do furo do motor Diesel é maior do que o Ciclo Otto motor.

Por que a gasolina não pode ser usada em um ciclo a diesel?

A volatilidade da gasolina é muito maior que a do Diesel; mesmo antes da conclusão do curso de compressão, a alta pressão irá evaporar o combustível.

Conseqüentemente, a gasolina irá pegar fogo na matéria não controlada, causando detonação e falha de ignição.

isso resultará em danos ao cilindro, portanto, nunca se deve ligar o motor se tal incidência ocorrer. É aconselhável entrar em contato com o responsável para remover a gasolina do motor.

Por que o ciclo diesel só se aplica a grandes motores de baixa velocidade

O ciclo diesel usa um combustível que é mais viscoso e a produção de energia em termos de torques é maior.

quando nós precisa de aplicação de alta carga não podemos usar motor a gasolina pois a eficiência será menor para a condição de carregamento e usará mais combustível.

portanto, o motor diesel será benéfico aqui, onde a produção de energia é mais em baixa velocidade.

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parâmetros	Ciclo diesel	Ciclo Otto
Definir	O ciclo diesel ou ciclo diesel Ideal é o ciclo de produção de energia onde a adição de calor ocorre a pressão constante.	O ciclo Otto também é o ciclo ideal de geração de energia, onde a adição de calor ocorre em condição isocórica (volume constante).
Diagrama TS
Extração	Dois isentrópicos (1-2 e 3-4) Uma adição de calor isobárico (2-3) Uma rejeição de calor isocórica (4-1)	Dois isentrópicos (1-2 e 3-4) uma adição de calor isocórico (2-3) uma rejeição de calor isocórica (4-1)
Taxa de compressão	A eficiência do ciclo diesel é mais comparável ao ciclo Otto.	A eficiência do ciclo diesel é menor em comparação com o ciclo Otto.
Mesma taxa de compressão	A eficiência do ciclo diesel é menor em comparação com o ciclo Otto.	A eficiência do ciclo diesel é mais comparável ao ciclo Otto.
Mesma pressão máxima	A eficiência do ciclo diesel é menor em comparação com o ciclo Otto.	A eficiência do ciclo diesel é mais comparável ao ciclo Otto.
Aplicação	O ciclo Diesel é usado para o motor Diesel / IC	O ciclo Otto é usado para motor a gasolina / SI

parâmetros	Ciclo diesel	Ciclo Otto	Ciclo Duplo
Definir	O ciclo diesel ou ciclo diesel Ideal é o ciclo de produção de energia onde a adição de calor ocorre a pressão constante.	O ciclo Otto também é o ciclo ideal de geração de energia, onde a adição de calor ocorre em condição isocórica (volume constante).	O ciclo duplo ou ciclo semi-diesel é uma combinação dos ciclos Otto e diesel. Neste ciclo, o calor é adicionado tanto na condição isocórica (volume constante) quanto na condição isobárica (pressão constante).
Diagrama TS
Extração	Dois isentrópicos (1-2 e 3-4) Uma adição de calor isobárico (2-3) Uma rejeição de calor isocórica (4-1)	Dois isentrópicos (1-2 e 3-4) uma adição de calor isocórico (2-3) uma rejeição de calor isocórica (4-1)	Dois isentrópicos (1-2 e 4-5) Uma adição de calor isocórico (2-3) Uma adição de calor isobárico (3-4) Uma rejeição de calor isocórica (4-1)
Taxa de compressão	A taxa de compressão é 15-20	A taxa de compressão é 8-10	A taxa de compressão é 14
Mesma taxa de compressão	A eficiência do ciclo diesel é mais comparável ao ciclo Otto.	A eficiência do ciclo diesel é menor em comparação com o ciclo Otto.	A eficiência está entre ambos os ciclos (ou seja, Otto e Diesel)
Mesma pressão máxima	A eficiência do ciclo diesel é menor em comparação com o ciclo Otto.	A eficiência do ciclo diesel é mais comparável ao ciclo Otto.	A eficiência está entre ambos os ciclos (ou seja, Otto e Diesel)
Aplicação	O ciclo Diesel é usado para o motor Diesel / IC	O ciclo Otto é usado para motor a gasolina / SI	O ciclo duplo é usado para o motor IC.