ε = = 9,5 =, γ=1,4, R = 287 J/KgK, Q = Cv ΔT = P2 Εξισώσεις αδιαβατικών μεταβολών: T [Απ: (β) 1571,9 Κ, Pa, (γ) 59,36%, (δ) ,6 Pa] ΛΥΣΗ

Transcript

1 ΑΣΚΗΣΗ Μείμα αέρα-καυσίμου σε στοιχειομετρική αναλοία εκλύει θερμότητα 5 Kcl/Kg κατά τη καύση του εντός κυλίνδρου ΜΕΚ που λειτουρεί βασιζόμενη στο θερμοδυναμικό κύκλο του Otto. Ο βαθμός συμπίεσης της μηχανής είναι 9,5 ενώ η θερμοκρασία και η πίεση στην εισαωή του κινητήρα είναι 0 C και 0,95 r αντίστοιχα. Ζητούνται να υπολοιστούν : (α) Να σχεδιαστούν τα θερμοδυναμικά διαράμματα πίεσης-όκου (-) και θερμοκρασίας εντροπίας (-S) του κύκλου. (β) Η μέιστη θερμοκρασία και πίεση του κύκλου. () Η θερμική απόδοση του κύκλου. (δ) Ορίζοντας τη μέση ενερή πίεση (ΜΕΠ) σαν το ωφέλιμο έρο δια τον όκο εμβολισμού (δηλαδή τον όκο εμβολισμού του εμβόλου κατά τη διάρκεια ενός κύκλου), να υπολοιστεί η μέση ενερή πίεση του κύκλου. R R Δίνεται ότι: C v, C p,,, R 87 J/KgK, Q Cv Δ Εξισώσεις αδιαβατικών μεταβολών: ( ) / [Απ: (β) 57,9 Κ, , () 59,36%, (δ) 587,6 ], (α) (β) Ο λόος συμπίεσης ε ια τον κύκλο του Otto ορίζεται ως: ε 9,5 Η διερασία είναι αδιαβατική συμπίεση 3,3783,0939 r 093 scl Όμοια έχουμε: 75,9579 Κ /( ) Τ Τ 75,9579 Κ

2 Το ποσό της θερμότητας που εκλύεται κατά τη καύση είναι: ( ) Q C 3 v 3 Q ,909 Κ Cv όπου C v R 77,5 J/Kg K Η προσθήκη θερμότητας στο κύκλο του Otto ίνεται υπό σταθερό όκο (ισόχωρη μεταβολή). Άρα η πίεση και θερμοκρασία μεταξύ των σημείων και 3 δίνεται από την εξίσωση: scl () Η διερασία 3 είναι αντιστρεπτή αδιαβατική εκτόνωση /( ) Τ 3 ε Τ 3 ε ,7603Κ Η θερμότητα που αποβάλλεται στο περιβάλλον κατά την εκτόνωση είναι: R Q Cv ( ) Q ( ) Q 668, J/Kg ή Q 58,97 Kcl/Kg Η θερμική απόδοση του κύκλου ορίζεται ως : n o (Θερμότητα που προσδίδεται - Θερμότητα που αποβάλλεται) / Θερμότητα που προσδίδεται ( Q3 Q ) no n o 0,5936 ή n o 59,360 % Q 3 Εναλλακτικά η θερμική απόδοση του κύκλου είναι : n 0,5936 o no ε (δ) Από την εκφώνηση της άσκησης ορίζεται ότι: ( ) ΜΕΠ Ωφέλιμο Έρο/Διαδρομή εμβόλου*επιφάνεια εμβόλου ( Q3 Q ) ( ) W ΜΕΠ Αλλά ε ε Για τη κατάσταση : R 0,8905 m 3 /Kg R

3 Έτσι - 0, m 3 /Kg ΜΕΠ 587,6 ή,5876 r ΑΣΚΗΣΗ 3 Α. Να υπολοιστεί η πραματική ειδική κατανάλωση (sfc) σε Κg/ KW ενός κινητήρα Diesel που καταναλώνει 5 gr/s όταν η πραματική του ισχύς είναι 80 ΚW. Β. Αν η μηχανική απόδοση του κινητήρα είναι 75% να υπολοίσετε την ενδεικνύμενη ειδική κατανάλωση καυσίμου (isfc) σε Kg/KW. m Δίνεται ότι: sfc, isfc sfc nm [Απ: (α) 0,5 Kg/Kw, () 0,6875 Kg/KW] Α. Αξιοποιώντας τα δεδομένα από την εκφώνηση της άσκησης έχουμε: sfc όπου m sfc 0,065 g/ KW s ή sfc 0,5 Kg/KW m 5 gr/s, 80 KW. Από τα δεδομένα της εκφώνησης έχουμε ότι: isfc sfc n m isfc 0,6875 Kg/KW όπου n m 0,75 ΑΣΚΗΣΗ 5 Μονοκύλινδρος κινητήρας περιστρέφεται στις 3500 rpm και αναπτύσσει ροπή στρέψης Νm. Η ενδεικνύμενη ισχύς του κινητήρα είναι 5,6 ΚW. Βρείτε τις απώλειες ισχύος λόω τριβής σαν ποσοστό της ενδεικνύμενης ισχύος [Απ:,6%] Η πραματική ισχύς δίνεται από την εξίσωση: π RM Mστρ ω Mστρ Ι 398, W ή Ι,3983 ΚW 60

4 Η ισχύς απωλειών λόω τριβών ( f ) σχετίζεται με την ενδεικνύμενη ισχύ ( i ) και τη πραματική ισχύ ( ) με τη σχέση: f i Ι f,08 KW Οι απώλειες επι τοις εκατό σαν ποσοστό της ενδεικνύμενης ισχυος είναι: ισχύος είναι: f i,608 % ΑΣΚΗΣΗ 7 Α. Η διάμετρος εμβόλου και διαδρομή υδρόψυκτου μονοκύλινδρου δίχρονου κινητήρα είναι 8 mm και 96 mm αντίστοιχα, ενώ η ροπή στρέψης είναι 76 Νm. Να υπολοιστεί η μέση ενερή πίεση της μηχανής. Β. Να βρεθεί η ροπή στρέψης και η μέση ενερή πίεση που αποδίδει μονοκύλινδρος τετράχρονος κινητήρας με διάμετρο εμβόλου 8 mm, διαδρομή εμβόλου 96 mm και πραματικής ισχύος 9, ΚW στις 50 σ.α.λ. Δίνεται και ια τα δύο ερωτήματα ότι: z mep v mep v, όπου RM ν 30 K [Απ: (α) 89758,3, (β) 66,09 Nm, ] Α. Η πραματική ισχύς είναι : π RM Mστρ ω M 60 στρ Αλλά, από τα δεδομένα της άσκησης δίνεται ότι: z mep v mep v όπου z και π D s Από τις παραπάνω εξισώσεις που δίνουν τη πραματική ισχύ, ο μόνος άνωστη είναι η μέση ενερή πίεση, mep.

5 Έτσι έχουμε ότι: mep 89758,3 Β. Η πραματική ισχύς δίνεται από την εξίσωση: π RM 60 Mστρ ω Mστρ Mστρ Μ στρ 66,097 Νm 60 π RM Αλλά, από τα δεδομένα της άσκησης δίνεται ότι: z mep v mep v π D όπου z και s Άνωστη από τις δύο παραπάνω εξισώσεις που δίνουν τη πραματική ισχύ, είναι η μέση ενερή πίεση, mep. Έτσι, mep ΑΣΚΗΣΗ 9 Για να κινηθεί τράκτορας με ρυμουλκούμενο φορτίο συνολικού βάρους 7 ton και μετωπικής επιφάνειας πλάτους m και ύψους 3,m χρησιμοποιείται τετράχρονος οκτακύλινδρος κινητήρας του οποίου τα κύρια χαρακτηριστικά είναι: Διάμετρος εμβόλου: 5 cm, διαδρομή εμβόλου:,3 mm. Η μέση ενδεικνύμενη πίεση του κινητήρα μετρήθηκε από δυναμοδεικτικό διάραμμα σε 30 r. Ο τράκτορας με το φορτίο κινείται με ταχύτητα 0 Km/ και συντελεστή τριβής μεταξύ ελαστικών και εδάφους 0,08 ενώ παρουσιάζει αεροδυναμικό συντελεστή 0, σε εξωτερικές συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης r και θερμοκρασίας 0 o C. Η ειδική κατανάλωση καυσίμου του κινητήρα είναι 0g/S στις 000rpm. Η θερμοόνος δύναμη του καυσίμου είναι 500 KJ/Kg. Η σταθερά των αερίων είναι 87 J/KgK. Η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι 9,8 m/s. Ζητούνται να υπολοισθούν: (α) Ο συνολικός όκος εμβολισμού του κινητήρα σε cm 3, lt, m 3, (β) Η ισχύς του κινητήρα σε W και σε S, () ο πραματικός βαθμός απόδοσης του κινητήρα, (δ) Η κατανάλωση καυσίμου, (ε) Η μέση πραματική πίεση του κινητήρα, (στ) η μέση πίεση λόω απωλειών του κινητήρα, (ζ) Ο μηχανικός βαθμός απόδοσης του κινητήρα. RM Δίνονται οι εξισώσεις: z mep v mep v όπου ν, 30 K 6,3 gr sfc σε, imep fmep + mep, n S u M g μ + S Cw ρ α u,,, R 87 J/KgK mep n m, m n Θu, imep

6 [Απ: (α) 6000 cm 3, 6 lt, 0,06 m 3, (β) W, 85,7 S, () 56,6%, (δ) 0,05 Kg/s, (ε) 78537, (στ) 75,95%] (α) Ο όκος εμβολισμού καθενός από τους κυλίνδρους είναι: π D s 0,00000 m 3. Ο συνολικός όκος εμβολισμού του κινητήρα είναι: z 0,06003 m 3. Μετατρέποντας τις μονάδες του όκου εμβολισμού, έχουμε ότι 6003,7 cm 3 6,00373 lt (β) Η πυκνότητα του αέρα στη είσοδο του κινητήρα είναι : ρ R ρ ρ α, kg/ m 3 R Η απαιτούμενη από τον κινητήρα ισχύς πρέπει να υπερνικήσει τις αεροδυναμικές αντιστάσεις και τη τριβή από την επαφή των τροχών με το έδαφος, και είναι : μ M v g + ρ α CD Sv u u τριβές από τροχούς αεροδ. Αντίσταση Ι W ή 607,73 KW 85,756 S () Ο πραματικός βαθμός απόδοσης είναι n 6,3 sfc n 0,56636 ή n 56,63636 % δ) Η κατανάλωση καυσίμου συνδέεται με τον πραματικό βαθμό απόδοσης με την εξίσωση: Θu m n Θu m n m 0,05833 Kg/s (ε) Η πραματική ισχύς Ι συνδέεται με τη πραματική μέση πίεση με την εξίσωση: z mep v mep v mep v mep ή mep,78537 r (στ) Ο μηχανικός βαθμός απόδοσης του κινητήρα είναι: mep n m n m 0,7595 imep όπου RM ν 30 K

7 ΑΣΚΗΣΗ Θεωρούμε τετράχρονο εμβολοφόρο κινητήρα με τέσσερεις κυλίνδρους. Ο κινητήρας έχει με διάμετρο κυλίνδρου 75 mm και διαδρομή εμβόλου 73, mm. Η μέιστη ισχύς του κινητήρα είναι 90 ΡS στις 6300 rpm. Αν ο βαθμός πλήρωσης είναι 0,85 ο λόος μαζών αέρα-καυσίμου είναι 3 και οι συνθήκες λειτουρίας του κινητήρα είναι ατμοσφαιρική πίεση 73 mm g και η ατμοσφαιρική θερμοκρασία είναι -5 ο C. Ζητούνται: (α) Η πραματική ισχύς του κινητήρα σε W και η ροπή στον άξονα σε Kpm και σε Nm. (β) Η μέση πραματική πίεση σε r και σε scl. () Η παροχή μάζας του αέρα και του καύσιμου στον κινητήρα. (δ) Η μέση ταχύτητα του εμβόλου. Δίνεται ότι 760 mm g,033 Kg/cm και ότι η σταθερά των αερίων είναι R87 Joule/Kg K. RM Δίνεται ότι: z mep v mep v όπου ν, 30 K π m m RM nv, c s,,, R 87 J/KgK ρ z RM α ω ρα z 30 0 [Απ: (α) 6693, W, 00,33 Nm, 0,3 Kpm, (β) 9703,3, () 0,0736 Kg/s, 0,00566 Kg/s, (δ) 5, m/s] (α) Η ωνιακή ταχύτητα περιστροφής του άξονα σε rd/s είναι: ω π RM ,7357 rd/s Η ισχύς του κινητήρα στο διεθνές σύστημα μονάδων (S..) είναι: Ισχύς σε Wtt Ισχύς σε ΡS * , Wtt Η ισχύς του κινητήρα συνδέεται με τη ροπή στον άξονα του μέσω της σχέσης: π RM 60 Mστρ ω Mστρ Mστρ 00,333 Nm ή 0,76 Kpm 60 π RM (β) Η μέση πραματική πίεση δίνεται από τη σχέση: z mep v mep v mep z v () RM 30 K όπου ν 5,5

8 Ο όκος εμβολισμού του κάθε κυλίνδρου είναι: π D s m z n n 37,66 mm 3 0,00037 m 3 Έτσι η εξίσωση () δίνει ια τη μέση πραματική πίεση (mep): mep 9703,3076 scl ή 9,7033 r () Η παροχή αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα είναι: () ρ α v όπου n v είναι ο συντελεστής πλήρωσης της μηχανής 0,85 Η πίεση 73 mm g αντιστοιχεί σε 0, r 97763,58 scl και ρ α είναι η πυκνότητα του αέρα εισαωής στη μηχανή, που υπολοίζεται από τη καταστατική εξίσωση: ρ R ρ, Kg / m 3 R Έτσι η εξίσωση () δίνει ια τη μαζική παροχή αέρα: 0, Kg / s m () Ο λόος μαζών αέρα - καυσίμου είναι: AF Μαζική παροχή αέρα / Μαζική παροχή καυσίμου m m 3 Άρα η μαζική παροχή καυσίμου είναι: m m AF 0, Kg / s (δ) Η μέση ταχύτητα του εμβόλου είναι: RM c 30 s 5, m / s ΑΣΚΗΣΗ 3 Εμβολοφόρος πετρελαιοκινητήρας υπερπληρώνεται με υπερπληρωτή τύπου εξάτμισης που αποτελείται από ακτινικό συμπιεστή και ακτινικό στρόβιλο. Ο αέρας εισέρχεται στον συμπιεστή έχοντας πίεση 0,95 r και θερμοκρασία 5 C ενώ φεύει από αυτόν ια να εισέλθει στην ΜΕΚ με πίεση r. Η μηχανή λειτουρεί με λόο μαζών αέρα καυσίμου AF8 και τα καυσαέρια φεύουν από το θάλαμο καύσης με θερμοκρασία 600 C και πίεση,8 r ενώ στην έξοδο του ακτινικού

9 στροβίλου του υπερπληρωτή έχουν πίεση,05 r. Οι ισεντροπικές αποδόσεις συμπιεστή και στροβίλου στον υπερπληρωτή είναι 70 % και 80 % αντίστοιχα. Χρησιμοποιώντας τις τιμές : C pαερα 00 J/KgK, α,, C pκαυσαερίου 50 J/KgK και κ,33, να υπολοιστούν τα ακόλουθα: (α) Η πραματική θερμοκρασία του συμπιεσμένου αέρα στην έξοδο του συμπιεστή. (β) Η πραματική θερμοκρασία των καυσαερίων στην έξοδο του στροβίλου () Η απώλεια μηχανικής ισχύος στον υπερπληρωτή σαν ποσοστό % της παραόμενης ισχύος από τον ακτινικό στρόβιλο. ( )/ Δίνεται ότι: s m καυσαερίου m αερα + AF n ic n s 3, it 3 s, [Απ: (α) 385,53 Κ, (β) 785,575 Κ, () 7,96%] (α) Για την ισεντροπική συμπίεση S έχουμε : ( )/ ( )/ s s Η ισεντροπική απόδοση συμπιεστή ορίζεται ως : Τ S 356,589 K nic + n s s ic 385,57 K Παρατηρούμε ότι η Τ >Τ S (β) Για την ισεντροπική εκτόνωση στον στρόβιλο έχουμε : ( κ )/ κ ( κ )/ κ s s Τ S 763,787 Κ Η ισεντροπική απόδοση στροβίλου ορίζεται ως : n n 3 it 3 it 3 s 3 s ( ) 785,575 K Παρατηρούμε ότι η Τ >Τ S () Η ισχύς που απαιτεί ο συμπιεστής είναι : C αέρα pαέρα ( W m C Η ισχύς που δίνει ο στρόβιλος είναι : καυσαερίου pκαυσαερίου ) ( ) W m C 3

10 Από την εκφώνηση της άσκησης έχουμε ότι: m καυσαερίου m αερα + AF Έτσι η εξίσωση που δίνει την ισχύ του στροβίλου ίνεται: W m α έρα Cp καυσαερίου m καυσαερίου + AF ( ) 3 Άρα η απώλεια της μηχανικής ισχύος σαν ποσοστό % της παραώμενης από το στρόβιλο ισχύος είναι. W W W C 00 7, % ΑΣΚΗΣΗ 5 Μηχανή εσωτερικής καύσης τετράχρονη και εξακύλινδρη δοκιμάζεται σε δοκιμαστήριο. Ο κινητήρας αυτός έχει διάμετρο κυλίνδρου 8,7mm και διαδρομή εμβόλου 78mm. Το χρησιμοποιούμενο καύσιμο έχει θερμοόνο δύναμη Kcl/Kg. Οι συνθήκες λειτουρίας κατά τη δοκιμή ήταν: 6.00 στροφές ανά λεπτό και η κατανάλωση καυσίμου ήταν 00 cm 3 σε 6,6 sec. Η πυκνότητα του καυσίμου είναι 70 Kg/m 3. Ζητούνται : (α) Η πραματική ισχύς του κινητήρα σε KW και S. (β) Η μέση πραματική πίεση του κινητήρα σε scl και σε r. () Η οκομετρική παροχή του καυσίμου σε cm 3 / και η παροχή μάζας του καυσίμου σε Κg/ (δ) Η ειδική κατανάλωση καυσίμου σε g / S (ε) Ο πραματικός βαθμός απόδοσης του κινητήρα Δίνεται ότι η ροπή στρέψης στον άξονα του κινητήρα είναι, Kpm RM Δίνεται επίσης ότι: z mep v mep v, ν, sfc 30 K n Θu [Απ: (α) 5, KW, 05,3 S, (β) 78558,5 scl, 7,85 r, () 555,5 cm 3 /, 0,36 Kg/, (δ) 96,8 g/s, (ε) 3,%] (α) Η πραματική ισχύς του κινητήρα συνδέεται με τη ροπή στρέψης του άξονα με τη σχέση : π RM Mστρ ω Mστρ 60 Ι 597,6 W ή Ι 5,975 KW ή 05,33 S

11 (β) Η πραματική ισχύς συνδέεται με τη μέση πραματική πίεση με την εξίσωση : 30 K z mep v mep v RM mep 78558,5 scl ή mep 7,85585 r () Από την εκφώνηση έχουμε ότι σε 6,6 sec καταναλώνονται 00 cm 3 καυσίμου και με απλή μέθοδο των τριών ια 3600 sec έχουμε : 555,5 cm 3 / παροχή μάζας του καυσίμου σε χιλιόραμμα ανά ώρα είναι : m ρ m 0, Kg/ (δ) ειδική κατανάλωση καυσίμου sfc είναι : sfc n Θ m u sfc 0,968 Kg/S* 96,8 g/s* (ε) Ο πραματικός βαθμός απόδοσης της ΜΕΚ βάσει των εξισώσεων στα δεδομένα της άσκησης είναι:: n sfc Θ n 0,35 ή n 3,95 % u ΑΣΚΗΣΗ 7 Εξακύλινδρος τετράχρονος βενζινοκινητήρας με όκο εμβολισμού lt λειτουρεί βασισμένος στον κύκλο του Otto στις 6000 rpm. Ο κινητήρας έχει λόο συμπίεσης 0,5 : μηχανική απόδοση 88 % και λόο διαδρομής προς διάμετρο κυλίνδρου 0,98 Το καύσιμο που χρησιμοποιείται είναι οκτάνιο και ο λόος μαζών αέρα-καυσίμου είναι 6 Η θερμοόνος δύναμη του καυσίμου είναι 000 KJ/ Κg και η απόδοση της καύσης είναι 00 %. Στην αρχή του χρόνου συμπίεσης οι συνθήκες στο θάλαμο καύσης είναι πίεση 00 Κ και θερμοκρασία 35 C. Υποθέστε ότι στον κύλινδρο υπάρχει 6 % υπολειπόμενο καυσαέριο από τον προηούμενο κύκλο λειτουρίας του κινητήρα. Δίνονται : R C v, C p R,,, R 87 J/KgK Εξισώσεις αδιαβατικών μεταβολών: Q m C Δ m Θ n v u ( ) /,

12 mrδ W Wi imep,, RM i z imep v imep v ν 30 K Έρο από αδιαβατική μεταβολή : zmep v mep v c RM s, W nm W i, nm i i f + 30 m sfc n n Q,, 0, 63 0 sfc n Θ u 6 αν το Θ u είναι σε gr/ KW n v m ρ Zητούνται: α) Να σχεδιαστούν τα διαράμματα - και -S του κύκλου και εξηείστε από ποιες μεταβολές αποτελούνται. β) Ο όκος εμβολισμού, η διάμετρος και η διαδρομή του κυλίνδρου. ) Η μάζα του μίματος αέρα- καυσίμου, η μάζα αέρα, η μάζα καυσίμου. δ)η μέιστη πίεση και θερμοκρασία του κύκλου. ε) Η θερμοκρασία και η πίεση στο τέλος της εκτόνωσης των καυσαερίων όταν το έμβολο είναι στο Κ.Ν.Σ στ) Η θερμική απόδοση του κύκλου, το παραόμενο και το καθαρό έρο ανά κύλινδρο, όπως και η προστιθέμενη θερμότητα κατά τη καύση. ζ) Η μέση ενδεικνύμενη πίεση, η μέση ενδεικνύμενη ισχύς, η μέση ταχύτητα του εμβόλου, το πραματικό έρο, η πραματική ισχύς, η ροπή στρέψης, η απώλεια ισχύος λόω τριβών, ο πραματικός βαθμός απόδοσης, η ειδική κατανάλωση ισχύος και η οκομετρική απόδοση του κινητήρα, αν η πυκνότητα του αέρα σε ατμοσφαιρικές συνθήκες είναι ρ α,8 Kg/m 3. [Απ: (β) 0, m 3, D 7,5 cm, s 7,63 cm () m 0, Κg, m 0,00003 kg, m R 0,00005 kg, (δ) , K, , (ε) Τ 60,87 K, 5300, (στ) W net 568,7 J, n o 56,088 %, (ζ) imep 7066,9, i 706,7 W, c 5,8 m/sec, W 500,5 J, 50,5 KW, n 0,9, Μ στρ 38,97 Νm, f 0,7 KW, mep 5070,8 Κ, sfc 65,77 gr/kw, n ν 0,9] (α)

13 (β) Ο όκος εμβολισμού του κινητήρα ανά κύλινδρο είναι z 0, lt 0, m 3 Ο βαθμός συμπίεσης ορίζεται ως : ε + c c c + c 0,5 c 0, m 3 ή c 0,03509 lt ή c 35,0877 cm 3 Αλλά π D s D 0, m ή D 7, cm Η διαδρομή του εμβόλου είναι : s 0,98 D s 7,63975 cm Στο σημείο του θερμοδυναμικού κύκλου έχουμε : Τ 35 C Τ 308 Κ Ρ 00 K Ο όκος + 0, m 3 c Η μάζα του μίματος αέρα - καυσίμου μπορεί να υπολοιστεί στο σημείο που έχει μπεί το μίμα στον κύλινδρο. Η μάζα του μίματος υπολοίζεται από τη καταστατική εξίσωση: m R m m m R m m 0,00068 kg Για τη διερασία συμπίεσης, έχουμε ότι: 393 3,9 r Η θερμοκρασία στο τέλος της συμπίεσης (σημείο του θερμοδυναμικού κύκλου) είναι : Τ 70,09536 K 8,09536 C Αφού ο λόος αέρα καυσίμου είναι ΑF 6 τότε το μίμα αποτελείται από 6 μέρη αέρα και μέρος καυσίμου. Η μάζα του αέρα στο μίμα είναι : Αφού ο λόος αέρα καυσίμου είναι ΑF 6 τότε το μίμα αποτελείται από 6 μέρη αέρα και μέρος καυσίμου. Η μάζα του αέρα στο μίμα είναι : m ( AF/ AF+) *( (00-υπόλοιπο)/00)* m m.

14 Άρα m 0, Κg Η μάζα καυσίμου στο μίμα είναι : m ( / AF+) *( (00-υπόλοιπο)/00)* m m Άρα m 0, kg Η μαζα των καυσαερίων στο μίμα είναι : m R 0, kg Επαληθεύοντας τα προηούμενα έχουμε ότι όντως : m +m +m R m m Διερασία 3 Ισόχωρη καύση Το ποσό της θερμότητας που εκλύεται κατά τη καύση είναι : ( ) Q m C 3 m v 3 Επίσης έχουμε ότι: Q3 m Θu n Q 3 0,08 KJ/Kg Λύνοντας ως προς Τ 3 τη προηούμενη εξίσωση, παίρνουμε ότι: ,03 K ή ,03 C Αφού η διερασία 3 είναι ισόχωρη άρα : 3 0, m 3 Επίσης ια την ισόχωρη 3 ισχύει ότι: , που είναι η μέιστη πίεση του κύκλου 3 3 Διερασία 3 Αδιαβατική εκτόνωση Από το τυπολόιο έχουμε ότι : 3 3 Τ 60,873 K ή Τ 337,873 C 3 3 Από τις εξισώσεις αδιαβατικών μεταβολών μεταξύ των σημείων 3 και έχουμε ότι : 5300,5 ή 53,005 K 5,30 r 3 3 Επίσης έχουμε ότι : m R m R m m 0, m 3 που είναι ίσο με το όπως άλλωστε αναμενόταν.

15 Το παραόμενο έρο από την αδιαβατική εκτόνωση 3 είναι : ( ) mm R W 3 3 W 3 703, J ή W 3 0, KJ Το έρο που καταναλώνεται ια τη συμπίεση είναι : ( ) mm R W W 3,508 J ή W 0,3508 KJ Άρα το καθαρό έρο ανά κύλινδρο είναι : W net W3-W W net 568,73895 J ή W net 0, KJ Η θερμική απόδοση του κύκλου του Otto είναι : n o W net n o 0, ή n o 56,08797 % Q 3 μέση ενδεικνύμενη πίεση είναι : imep W i imep 7066,9 scl 7,06 r ενδεικνύμενη ισχύς στις 6000 στροφές είναι : RM i z imep v imep v, ν 30 K i 706,69 Wtt ή i 70,669 Kwtt μέση ταχύτητα εμβόλου είναι : RM c 30 s 5,799 m/sec Το πραματικό έρο ανά κύλινδρο είναι : W n W n W W 500,908 J ή W 0, KJ m i m net Η πραματική ισχύς του κινητήρα στις 6000 στροφές είναι : nm i 50,708 KW ή 0,009 Ο πραματικός βαθμός απόδοσης του κινητήρα είναι: n W Q 0, Η ροπή στρέψης του κινητήρα είναι :

16 π RM 60 Mστρ ω Mστρ Mστρ Μ στρ 38,9665 Νm 60 π RM απώλεια ισχύος λόω τριβών είναι : i f + f i f 0,760 KW Η μέση ενερός πίεση του κινητήρα δίνεται από την εξίσωση : z mep v mep v mep v mep 5070,8 Κ 5,0708 r ειδική κατανάλωση είναι : 0, 63 0 sfc n Θ u 6 sfc 65,7668 gr/kw οκομετρική απόδοση του κινητήρα είναι : n v m ρ 0,9375 ΑΣΚΗΣΗ 9 Τετράχρονος και τετρακύλινδρος βενζινοκινητήρας με συνολικό όκο εμβολισμού,76 l και λόο συμπίεσης ε 0, μετρήθηκε σε πέδη. Στις 5000 rpm η δύναμη πεδήσεως ήταν F π 0 Ν, ο μοχλοβραχίονας της πέδης l π m και η κατανάλωση καυσίμου m 8 Kg/. o δυναμοδεικτικό διάραμμα ενός κυλίνδρου έδωσε ενδεικνύμενο έρο W i 50 Nm. Να υπολοιστούν: α) Η πραματική ισχύς, β) Η μέση πραματική πίεση (mep), ) Η πραματική ειδική κατανάλωση (sfc), δ) Ο μηχανικός βαθμός απόδοσης n m, ε) Η ισχύς τριβών ( r ) στ) Ο θεωρητικός βαθμός απόδοσης n t, ζ) Ο πραματικός n και ο ενδεικνύμενος βαθμός απόδοσης n i. Θεωρείστε ότι,. Ο θεωρητικός βαθμός απόδοσης είναι nt ( ) ε Η θερμοόνος δύναμη του καυσίμου είναι Θ u 900 KJ/Kg 3600 Ο πραματικός βαθμός απόδοσης είναι n sfc Θ Η πραματική ισχύς είναι zmep v mep v u

17 Η ενδεικνύμενη ισχύς είναι RM Wi i z imep v imep v, ν, imep 30 K z Wi Η θερμική ισχύς του καυσίμου είναι Θ Q m u Ο ενδεικνύμενος βαθμός απόδοσης είναι n i i Q [Απ: (α) Ι 57,6 KW, (β) ,6, () 0,33 Kg/ KW, (δ) 0,77, (ε) 7, KW, (στ) 0,6, (ζ) 0,75, 0,358] Η ροπή του κινητήρα ( ροπή μετράται από τη πέδη) είναι : Mστρ Fπ lπ M στρ 0 Nm α) Η πραματική ισχύς είναι : π RM Mστρ ω Mστρ 57,6 KW 60 β) Η μέση πραματική πίεση : mep ,63 7,85398 r z mep v mep v mep v ) Η πραματική ειδική κατανάλωση είναι : sfc m sfc 0,33 Kg/ KW δ) μέση ενδεικνύμενη πίεση δίνεται από την εξίσωση: imep zw i imep 077,7 imep 0,3 r Ο μηχανικός βαθμός απόδοσης είναι n m mep 0,77 imep ε) Η ενδεικνύμενη ισχύς είναι: RM i z imep v imep v, ν 30 K i 75 KW ισχύς λόω απωλειών (τριβών) είναι f i 7, KW στ) Ο θεωρητικός βαθμός απόδοσης n t είναι : nt 0,605 ( ) ε

18 ζ) Η θερμική ισχύς που προσδίδεται από το καύσιμο είναι Q m Θ u Q 09,5 KW Ο πραματικός βαθμός απόδοσης Ο ενδεικνύμενος βαθμός απόδοσης 3600 n sfc Θ n 0,75 u i ni n i 0,358 Q