柴油的狄賽爾循環(huán)

1、左上圖為理想型的Diesel循環(huán)過程的柴油的狄賽爾循環(huán)Diesel循環(huán)闡述了往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程?？諝鈮嚎s過程產(chǎn)生的熱量將燃燒室內(nèi)的燃燒 點(diǎn)燃，之后燃料被注入其中。這與使用Otto循環(huán)的四沖程發(fā)動機(jī)所采用的火花點(diǎn)燃燃料-空氣混合物形成了鮮明的對比。由于采油機(jī)使用的獨(dú)特的點(diǎn)燃方式，其在飛機(jī)，汽車，發(fā) 電，柴電機(jī)車以及水面艦艇和潛艇有了廣泛的應(yīng)用。以下內(nèi)容將對Diesel循環(huán)中各個熱力學(xué)過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，其主要包括對內(nèi)能、熱量和功的變化進(jìn)行描述。理想型的Diesel循環(huán):P-V圖(壓力-體積)。理想的Diesel循環(huán)遵循一下4個不同的過程:1-2 (藍(lán)線):流體的等熵壓縮過程3-4 (黃線):

2、等熵膨脹過程； Win：活塞壓縮空氣輸入功Q in：燃料燃燒輸入熱量 各過程描述：2-3紅線):可逆恒壓加熱過程;4-1綠線)：可逆恒容冷卻過程；Wt:流體膨脹推動活塞做功oQ：排出空氣消耗能量發(fā)動機(jī)是一種熱力發(fā)動機(jī)：它將熱量轉(zhuǎn)化成為功。在底部等熵過程中(1-2)，能量以功(Win)的形式轉(zhuǎn)移到體系中。但是根據(jù)等熵過程的定義 可知，沒有以熱的形式輸入或輸出系統(tǒng)。在恒壓過程中(2-3),能量輸入體系作為熱量(Qin)。在上部等熵過程中(2-3)，系統(tǒng)中的能量以功的形式輸出(Wout)。在恒容過程中(4-1), 部分能量通過減壓過程以熱量的形式從系統(tǒng)中散失(Qout)。從整個過程來看，Diesel

3、循環(huán)的主要原理是功的增加量與系統(tǒng)中熱量的變化相同。熱量和功的輸入和輸出： 假設(shè)有m kg的工作流體，因?yàn)閴嚎s和膨脹過程為均為可逆的等熵過程。因此可以獲得:Qin =mCp(T 3-T 2)= H 3-H2Qout=mCv(T 4-Ti)=U 4-U1=Win-Wout= mC p(T3-T2)- mCv(T4-Ti)根據(jù)以上公式可以計(jì)算熱效率：n (Qin Qout) / Qin =mCp(T3-T2)- mCv(T4-Ti) / mCp(T3-T2)對于可逆絕熱壓縮過程(1-2),熵變 S=0, Q=O,推出內(nèi)能變化4Ji2=-W，外界對氣體做 功等價(jià)于氣體做負(fù)功，因此 亠12?，內(nèi)能增加。

4、對于恒壓加熱過程(2-3),吸收的熱量：Qin=mCp(T3-T2)，做功：W=p(dv)= =d(RT)=R(T 3-T2) J23=m Cv (T3-T2)?)， S=Cp In (T3/T2)對于可逆絕熱膨脹過程(3-4), S=0, Q=0，U34= -W，氣體膨脹對外做功，所以 W為 正，因此J34?)，內(nèi)能減少。對于可逆恒容冷卻過程(4-1), dv=0,所以W=0,由能量方程可知 Q=亠41= m Cv (T1-T4) ?0 內(nèi)能減少。Diesel循環(huán)在四沖程柴油機(jī)中的應(yīng)用其特點(diǎn)主要分為四個過程如下圖所示:(1)等壓吸氣過程(0-1)；(3)對外做功過程(2-3):(2)絕熱壓縮

5、過程(1-2)；(4)恒容冷卻排氣過程(4-1)；工作原理描述：進(jìn)氣過程：首先曲軸為活塞提供了驅(qū)動力帶動其在氣缸中從上而下的移動，進(jìn)氣閥門打開的同時排氣 口關(guān)閉，由于活塞的上下運(yùn)動使上部產(chǎn)生了大量的空位，形成了較大的壓力差，推動氣體 從進(jìn)氣管道輸送到氣缸中。并且更多的空氣進(jìn)入到氣缸中隨著活塞的不斷向下移動。柴油機(jī)是由噴油嘴噴入霧狀柴油，如右上圖所示。此時氣缸內(nèi)可能還存在部分上一循環(huán)殘留的 廢氣。壓縮過程：此時活塞從下往上移動，并且進(jìn)氣和出氣閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。飛輪等慣性力 的作用下使得曲軸不斷的旋轉(zhuǎn)并且聯(lián)動連桿促使活塞進(jìn)一步向上移動。氣缸內(nèi)氣體壓力和 溫度不斷的升高是由于氣缸內(nèi)的氣體被不斷的壓縮，內(nèi)能增大。隨著柴油在壓縮的過程中 直接被壓燃。氣體對外做功過程：燃燒的油氣混合物產(chǎn)生了大