Content : Dubbele cyclus
Wat is dubbele cyclus?
Dubbele verbrandingscyclus | Gemengde cyclus | Sabathe cyclus
Dubbele cyclus is een combinatie van een Otto-cyclus met constant volume en een dieselcyclus met constante druk. De warmtetoevoeging vindt in deze cyclus in twee delen plaats. Gedeeltelijke warmtetoevoeging vindt plaats bij constant volume, vergelijkbaar met de Otto-cyclus, terwijl de resterende gedeeltelijke warmtetoevoeging plaatsvindt bij constante druk, vergelijkbaar met de dieselcyclus. Het belang van een dergelijke methode van warmtetoevoeging is dat er meer tijd overblijft voor brandstof voor volledige verbranding.
Dubbele cyclus PV-diagram | TS-diagram met dubbele cyclus
De dubbele cyclus omvat de volgende bewerkingen:
- Proces 1-2 volgt de omkeerbare adiabatische of Isentropisch samendrukking
- In Proces 2-3 constant volume gedeeltelijke warmte Toevoeging vindt plaats
- In proces 3-4 constante druk gedeeltelijke verwarming. Toevoeging vindt plaats
- Proces 4-5 volgt omkeerbare adiabatische of isentropische expansie.
- In proces 5-1 vindt warmteafvoer met constant volume plaats
Dual Cycle-efficiëntie Dubbele cyclus thermische efficiëntie
De efficiëntie van dubbele cyclus wordt gegeven door
Waar, rp = Drukverhouding = P3/P2
rk = compressieverhouding = V1/V2
rc = afkapverhouding = V4 /V3
re = uitzettingsverhouding = V5/V4
Wanneer rc = 1, wordt de cyclus Otto fietsen
rp = 1, de cyclus wordt dieselcyclus:.
Dubbele cyclus PV en TS-diagram
Air standaard dubbele cyclus | Afleiding van efficiëntie bij dubbele cycli
De dubbele cyclus omvat de volgende bewerkingen:
- Proces 1-2 volgt de omkeerbare adiabatische of Isentropisch samendrukking
- In Proces 2-3 constant volume gedeeltelijke warmte Toevoeging vindt plaats
- In proces 3-4 constante druk gedeeltelijke verwarming. Toevoeging vindt plaats
- Proces 4-5 volgt omkeerbare adiabatische of isentropische expansie.
- In proces 5-1 vindt warmteafvoer met constant volume plaats
De totale geleverde warmte wordt gegeven door
Waar warmte wordt geleverd met constant volume
Waar warmte wordt geleverd bij constante druk
Warmte die bij constant volume wordt afgewezen, wordt gegeven door
De efficiëntie van dubbele cyclus wordt gegeven door
Waar, rp = Drukverhouding = P3/P2
rk = compressieverhouding = V1/V2
rc = afkapverhouding = V4 /V3
re = uitzettingsverhouding = V5/V4
Wanneer rc = 1, de cyclus wordt Otto-cyclus
rp = 1, de cyclus wordt dieselcyclus.
Gemiddelde effectieve druk van dubbele cyclus
De gemiddelde effectieve druk van een dubbele cyclus wordt gegeven door
Waar, rp = Drukverhouding = P3/P2
rk = compressieverhouding = V1/V2
rc = afkapverhouding = V4 /V3
re = uitzettingsverhouding = V5/V4
Otto Diesel dubbele cyclus Diagram
Vergelijking tussen Otto, diesel en dubbele cyclus
Geval 1: voor een vergelijkbare compressieverhouding en vergelijkbare warmte-i / p zal dit verband zijn
[Qin]acht = [Vrin]Diesel
[QR]acht<[QR]Diesel
In dit geval van dezelfde compressieverhouding en gelijke warmte-inbreng zal dat zo zijn
Geval 2: In dit geval van dezelfde compressieverhouding en dezelfde warmte-afstoting, zal dit verband zijn
[Qin]acht> [Qin]Diesel
[QR]acht= [VrR]Diesel
In dit geval van dezelfde compressieverhouding en dezelfde warmte-afstoting.
Geval 3: In dit geval van dezelfde maximale temperatuur en dezelfde warmteafgifte.
[QR]acht= [VrR]Diesel
[Qin]Diesel> [Qin]acht
Voor dezelfde maximale temperatuur en dezelfde warmteafvoer
Motorcyclus met dubbele brandstof Gemengde dubbele cyclus
Motor met dubbele cyclus
Dual fuel-motor werkt voornamelijk op dieselcyclus. De gasvormige brandstof [aardgas] wordt via een aanjager bij hogere atmosferische druk in het inlaatsysteem van de motor geleid.
Tijdens de aanzuigslag wordt de armere lucht-brandstofverhouding [lucht-aardgasmengsel] in de cilinder gezogen, volgens de Otto-cyclus, net zoals bij een motor met vonkontsteking. Een kleine lading pilootbrandstof wordt ingespoten nabij het Top Dead Center en vergelijkbaar met de CI-motor ontsteekt het aan het einde van de compressieslag, waardoor het secundaire gas verbrandt. De verbranding verloopt soepel en snel.
Bij een dualfuelmotor verbranden pilootbrandstof en secundaire brandstof beide gelijktijdig in een motor met compressieontsteking. Na de compressie van secundaire brandstof bij de aanzuigslag wordt pilootbrandstof als ontstekingsbron gebruikt.
De bedrijfskosten van deze motor zijn lager dan die van een conventionele dieselmotor, zonder concessies te doen aan het leveringsvermogen, het hoge koppel en de kortstondige respons.
Dubbele cyclustoepassing
- Dubbele cyclus wordt veel gebruikt voor kleine voortstuwingsmotoren en draagbare zware machines zoals boormachines door bedrijven zoals Cummins enz. De belangrijkste reden van het gebruik van dubbele cyclus in mobiele apparatuur is dat het een hoge vermogen / massaverhouding biedt in vergelijking met de Otto- en dieselcyclus.
- Ze hebben een breed toepassingsgebied in vliegtuigen en schepen. Motor met dubbele cyclus wordt ook wel scheepsmotor genoemd.
Voordeel van dubbele cyclus
- Hogere warmteopbrengst - methaan heeft de hoogste thermische output per massa-eenheid brandstof, met 50,500 kJ / kg verbrand methaan vergeleken met 44,390 kJ warmte / kg verbrande benzine of 43,896 kJ warmte / kg verbrande diesel. Veel motoren met dubbele verbranding gebruiken aardgas waarvan het primaire gehalte methaan is als startbrandstof vanwege de hogere warmteafgifte.
- Bij een dual fuel-verbrandingsmotor moeten twee brandstoffen worden gekocht in plaats van één. Dit kan helpen wanneer het schip beide brandstoffen bijna op heeft en op de locatie voor het bijvullen van een van de twee brandstoffen die de motor opneemt, ontbreekt.
- Een potentieel evenwicht tussen schone brandstof en zuinige opslag - aardgas heeft een hogere opslagdruk en -volume nodig, maar biedt een betere verbrandingsefficiëntie. Diesel is gemakkelijker op te slaan (het is een vloeibare olie) maar verbrandt niet zo snel bij dezelfde temperatuur en druk als de andere brandstoffen. Bij een dubbele verbrandingsmotor kan men de dieselmotor starten en op aardgas overschakelen als de verbrandingsruimte voldoende warm is.
Dual Cycle problemen en oplossingen
Een CI-motor heeft een compressieverhouding van 10. De warmte die bij constant volume vrijkomt, is 2/3 van de totale warmte, terwijl de rest bij constante druk wordt vrijgemaakt. De begindruk en temperatuur is 1 bar en 27oC. Maximale cyclusdruk is 40 bar. Zoek de temperatuur aan het einde van compressie en expansie. [PV1.35 = C, ϒ = 1.4]
Oplossing: rk = 10, P.1 = 1 bar = 100 kPa, T1= 27 C = 300 K, P3 = P4 = 40bar, PV1.35 = C, ϒ = 1.4
Warmte-inbreng bij constant volume
Een standaard dubbele luchtcyclus vóór compressielucht is 100 kPa en 300 K. Tijdens compressie verandert het volume van 0.07 m3 naar 0.004m3 Voor warmtetoevoeging met constante druk varieert de temperatuur van 1160 ° C tot 1600 ° C. Zoek de compressieverhouding; gemiddelde effectieve druk en uitschakelverhouding voor de cyclus.
P1 = 100 kPa, T1= 27 C = 300 K.
Compressieverhouding
T3 = 1160C = 1433 K, T4 = 1600 C = 1873 K.
Voor isentropisch compressieproces
Afgesneden verhouding
Voor isentropisch expansieproces
Totale geleverde warmte
Warmte afgewezen
Werk gedaan wordt gegeven door
Gemiddelde effectieve druk voor dubbele cyclus
FAQ
Q.1) Waar wordt dubbele cyclus gebruikt?
Antwoorden: - Dubbele cyclus wordt veel gebruikt voor kleine voortstuwingsmotoren en draagbare zware machines zoals boormachines door bedrijven zoals Cummins enz. De belangrijkste reden voor het gebruik van dubbele cyclus in mobiele apparatuur is dat het een hoge vermogen / massaverhouding biedt in vergelijking met Otto en diesel cyclus.
Ze hebben een breed toepassingsgebied in vliegtuigen en schepen. Motor met dubbele cyclus wordt ook wel scheepsmotor genoemd.
Vraag 2) Wat is de efficiëntie van een dubbele cyclus?
De efficiëntie van dubbele cyclus wordt gegeven door
Waar, rp = Drukverhouding = P3/P2
rk = compressieverhouding = V1/V2
rc = afkapverhouding = V4 /V3
re = uitzettingsverhouding = V5/V4
Wanneer rc = 1, De cyclus wordt Otto-cyclus
rp = 1, de cyclus wordt dieselcyclus.
Vraag 3) Wat is het belang van dubbele cyclus bij het gebruik van dieselmotoren?
Dual fuel-motor werkt voornamelijk op dieselcyclus. De gasvormige brandstof [aardgas] wordt via een aanjager bij hogere atmosferische druk in het inlaatsysteem van de motor geleid.
Tijdens de aanzuigslag wordt de armere lucht-brandstofverhouding [lucht-aardgasmengsel] in de cilinder gezogen, volgens de Otto-cyclus, net zoals bij een motor met vonkontsteking. Een kleine lading pilootbrandstof wordt ingespoten nabij het Top Dead Center en vergelijkbaar met de CI-motor ontsteekt het aan het einde van de compressieslag, waardoor het secundaire gas verbrandt. De verbranding verloopt soepel en snel.
Bij een dualfuelmotor verbranden pilootbrandstof en secundaire brandstof beide gelijktijdig in een motor met compressieontsteking. Na de compressie van secundaire brandstof bij de aanzuigslag wordt pilootbrandstof als ontstekingsbron gebruikt.
De bedrijfskosten van deze motor zijn lager dan die van een conventionele dieselmotor, zonder concessies te doen aan het leveringsvermogen, het hoge koppel en de kortstondige respons.
Vraag 4) Waarom staat de dubbele cyclus bekend als een gemengde cyclus?
Dual fuel-motor werkt voornamelijk op dieselcyclus. De gasvormige brandstof [aardgas] wordt via een aanjager bij hogere atmosferische druk in het inlaatsysteem van de motor geleid.
Tijdens de aanzuigslag wordt de armere lucht-brandstofverhouding [lucht-aardgasmengsel] in de cilinder gezogen, volgens de Otto-cyclus, net zoals bij een motor met vonkontsteking. Een kleine lading pilootbrandstof wordt ingespoten nabij het Top Dead Center en vergelijkbaar met de CI-motor ontsteekt het aan het einde van de compressieslag, waardoor het secundaire gas verbrandt. De verbranding verloopt soepel en snel.
Bij een dualfuelmotor verbranden pilootbrandstof en secundaire brandstof beide gelijktijdig in een motor met compressieontsteking. Na de compressie van secundaire brandstof bij de aanzuigslag wordt pilootbrandstof als ontstekingsbron gebruikt.
De bedrijfskosten van deze motor zijn lager dan die van een conventionele dieselmotor, zonder concessies te doen aan het leveringsvermogen, het hoge koppel en de kortstondige respons.
Vraag 5) Wat is de afsnijverhouding in dubbele cyclus?
De afkapverhouding voor dubbele cyclus wordt gegeven door
rc = afkapverhouding = V4 /V3
Waar, V4 = volume na gedeeltelijke warmtetoevoer bij constante druk
V3 = volume na gedeeltelijke warmtetoevoer bij constant volume
V.6) Wat is een PV- en TS-diagram met dubbele cyclus? ?
Om het antwoord te zien Klik hier
Q.7) Opgelost voorbeeld met dubbele cyclus.
Een CI-motor heeft een compressieverhouding van 10. De warmte die bij constant volume vrijkomt, is 2/3 van de totale warmte, terwijl de rest bij constante druk wordt vrijgemaakt. De begindruk en temperatuur is 1 bar en 27oC. Maximale cyclusdruk is 40 bar. Zoek de temperatuur aan het einde van compressie en expansie. [PV1.35 = C, ϒ = 1.4]
Oplossing: rk = 10, P.1 = 1 bar = 100 kPa, T1= 27 C = 300 K, P3 = P4 = 40bar, PV1.35 = C, ϒ = 1.4
Warmte-inbreng bij constant volume
Een standaard dubbele luchtcyclus vóór compressielucht is 100 kPa en 300 K. Tijdens compressie verandert het volume van 0.07 m3 naar 0.004m3 Voor warmtetoevoeging met constante druk varieert de temperatuur van 1160 ° C tot 1600 ° C. Zoek de compressieverhouding; gemiddelde effectieve druk en uitschakelverhouding voor de cyclus.
P1 = 100 kPa, T1= 27 C = 300 K.
Compressieverhouding
T3 = 1160C = 1433 K, T4 = 1600 C = 1873 K.
Voor isentropisch compressieproces
Afgesneden verhouding
Voor isentropisch expansieproces
Totale geleverde warmte
Warmte afgewezen
Werk gedaan wordt gegeven door
Gemiddelde effectieve druk voor dubbele cyclus
Om meer te weten over polytropisch proces (klik hier)en Prandtl-nummer (Klik hier)
Ik ben Hakimuddin Bawangaonwala, een mechanisch ontwerpingenieur met expertise in mechanisch ontwerp en ontwikkeling. Ik heb M. Tech in Design Engineering afgerond en heb 2.5 jaar onderzoekservaring. Tot nu toe twee onderzoeksartikelen gepubliceerd over hard draaien en eindige-elementenanalyse van warmtebehandelingsarmaturen. Mijn interessegebied is machineontwerp, sterkte van materiaal, warmteoverdracht, thermische engineering enz. Vaardig in CATIA- en ANSYS-software voor CAD en CAE. Behalve onderzoek.