¿Cómo afecta la relación de compresión a la eficiencia del ciclo otto, dual y diésel?

Answer 1

Diagrama ts para el ciclo otto –

(Fuente – Termodinámica por Cengel y Boles)
Relación de compresión = [matemáticas] r = \ displaystyle \ left (\ frac {Total \, \, volume} {Clearance \, \, volume} \ right) [/ math]
Suponga que [matemática] r ^ {k-1} = c [/ matemática] [matemática] \, \, \, \, \, [/ matemática] (k = relación de calor específica)
Entonces [matemática] T_2 [/ matemática] [matemática] = c [/ matemática] [matemática] \ veces T_1 [/ matemática],

Y [matemáticas] T_4 = \ frac {T_3} {c} [/ matemáticas],
La eficiencia ([matemática] \ eta [/ matemática]) del ciclo viene dada por = [matemática] 1- \ displaystyle \ left (\ frac {T_4 – T_1} {T_3 -T_2} \ right) = 1- \ frac { 1} {c} [/ matemáticas]

Entonces, si la relación de compresión aumenta, la eficiencia aumentará. Podemos ver la dependencia de la eficiencia en la relación de compresión en el gráfico:

(Fuente – Termodinámica por cengel y boles)
Podemos explicar esto de otra manera. Dado que el área de la curva Ts representa el calor total transferido o el trabajo neto.
Desde [matemáticas] Tds = du + pdv [/ matemáticas]

O [math] s_3-s_2 = c_v \ times \ ln \ frac {T_3} {T_2} \, \, \, \, [/ math] (para el proceso 2-3)
Si la relación de compresión aumenta, entonces el diagrama Ts-

[matemáticas] s_4-s_1 = c_v \ veces \ ln \ frac {T_4} {T_1} [/ matemáticas]

Para nuevo ciclo (mayor relación de compresión)

[matemáticas] s_ {4 ‘} – s_ {1} = c_v \ veces \ ln \ frac {T_ {4’}} {T_1} [/ matemáticas]

Entonces, [matemáticas] \, \, \, \, [/ matemáticas] [matemáticas] \ frac {T_4} {T_1} = \ frac {T_ {4 ‘}} {T_1} [/ matemáticas]

Por lo tanto, [matemáticas] \, \, \, \, [/ matemáticas] [matemáticas] T_4 = T_ {4 ‘} [/ matemáticas]

Por lo tanto, la transferencia neta de trabajo es mayor en el nuevo ciclo.

• El rechazo de calor es el mismo para ambos ciclos, pero la adición de calor es mayor en el nuevo ciclo que en el ciclo original (relación de compresión más baja). Por lo tanto, la eficiencia es mayor para el nuevo ciclo.

Por lo tanto, la relación de compresión aumenta la eficiencia aumentará.

Pero las cosas no son tan simples, cuando buscamos una mayor relación de compresión en otro ciclo, la temperatura del combustible – la mezcla de aire se eleva por encima de la temperatura de autoignición del combustible. Esto provocará una combustión temprana, rápida e incontrolada de la mezcla durante el proceso de combustión antes del frente de la llama. Este encendido prematuro se llama autoignición y produce un sonido audible que se llama golpe del motor. Golpear daña las piezas del motor. Un pistón dañado se muestra en la figura

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• Para motor diesel

Normalmente, el golpe del motor no es el principal problema en el motor diesel. Pero la resistencia del material (propiedades) impide lograr una mayor relación de compresión.

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• Para doble ciclo

• Hoy en día, el motor diesel funciona en doble ciclo. Debido a que el diesel se inyecta antes del punto muerto superior (btdc) Por lo tanto, se inyecta algo de calor a volumen constante pero el combustible se inyecta continuamente. Después de que el pistón del punto muerto superior se mueve hacia abajo, entonces se inyecta calor a presión constante.

Answer 2

Importa mucho Según la termodinámica, los tres ciclos tienen su propio diagrama PV y, en base a ese diagrama, podemos derivar la ecuación de eficiencia. Ahora, la relación de compresión es un término común en todos estos tres ciclos. La relación de compresión se define como la relación entre el volumen total del cilindro y el volumen libre del motor. Es una especificación fundamental para muchos motores de combustión comunes.

#Otto ciclo
Para el ciclo de Otto, la ecuación de eficiencia está dada por,

# Ciclo diésel
Para el ciclo Diesel, la ecuación de eficiencia viene dada por,

# Ciclo dual
Para el ciclo dual, la ecuación de eficiencia viene dada por,

Entonces puede ver que en los tres casos la ecuación de eficiencia contiene, término de relación de compresión, por lo que la relación de compresión es un término importante en los tres casos.

A mayor índice de compresión, mayor eficiencia.

Gracias
Akshay

Answer 3

Una relación de compresión más alta aumenta la eficiencia térmica de un motor IC, ya que se pueden lograr las mismas temperaturas de combustión con menos combustible (o más con el mismo combustible).

Pero hay un límite superior particularmente para motores de gasolina: preencendido o golpeteo. Esto sucede porque la compresión calienta la mezcla de aire y combustible (en la cámara de combustión de un motor de gasolina) y un aumento excesivo puede hacer que la mezcla se encienda automáticamente antes de que se encienda la chispa. Esto es malo porque extiende la carrera de potencia durante una duración más larga reduciendo la potencia y también el tiempo es incorrecto para las posiciones del pistón y la válvula. Por lo tanto, golpear reducirá la eficiencia general y también puede dañar los componentes del motor.

Gracias por A2A …

Answer 4

Idealmente, la eficiencia debe aumentar a medida que aumenta la relación de compresión.

Pero en el caso de los motores de gasolina, a medida que aumentamos la relación de compresión, la temperatura y la presión aumentan. Esto reduce el tiempo de retraso del encendido, es decir, es más probable que el combustible se encienda por sí mismo antes de que la chispa lo alcance. Esto resulta en golpes. Los golpes aumentan el preencendido, aumentan la transferencia de calor del cilindro a las paredes, disminuyen la eficiencia y causan daños mecánicos al motor. Por lo tanto, aumentar la relación de compresión más allá de cierto punto aumenta las posibilidades de golpear.

Answer 5

Mayor aumento en la relación de compresión aumenta la temperatura y la presión del cilindro del motor.

Dado que la eficiencia del ciclo Otto (en el que funcionan los motores de gasolina) es inversamente proporcional a la relación de compresión, la eficiencia del motor disminuirá.
Además, el aumento de CR conducirá a la detonación ( Golpeteo ) del motor, lo cual es un fenómeno perjudicial para el motor que no querrá que suceda.

Answer 6

Los motores de gasolina son conocidos por su velocidad (revoluciones) debido a una carrera más corta, ahora si aumenta la longitud de la carrera aumentando la relación de compresión, la eficiencia del motor disminuirá y puede producirse detonación o golpeteo, lo que reducirá la potencia de salida.