Компресия, налягане и температура

[kay Профил]

Снощи си играх да направя що-годе точна сметка за налягането в цилиндъра в ГМТ, и резултата е следната Excel таблица:

http://mirizma.org/kay/Pressure.xls

Специални благодарности на Dr. Schnaps, който ми посочи груба грешка в метода. Изчисленията са базирани на модела на идеален газ при изотропен процес. Можете да променяте атмосферното налягане, бууст, компресия и температура непосредствено преди входящите клапани (т.е. след интеркуулера, ако има такъв).

[ludiagsm Профил Уеб-сайтICQ]

Би ли уто4нил какво озна4ава изотропен процес, аз се се6там за изобарен (постоянно налягане) изохорен (постоянен обем) изотерми4ен (постоянна температура) ама за изотропен не мога да вдена

[kay Профил]

Изотропен е такъв, при който не се обменя топлинна енергия с околната среда. Това обикновено важи за много бързи процеси, в случая горивната смес един път навлязла в цилиндъра просто няма време да обмени топлина със стените на блока и буталото. Естествено, това е приближение, но е сравнително близо до истината

[Dr.Schnaps Профил]

Kay радвам се 4е си вzел толкова присърце проблема.
Не мога сега да раzгледам таблицата която си направил, но само zа протокола процеса не е и3оентропен а политропен, но ако се вzеме правилниа покаzател на политропата няма такова zна4ение.
Ти какъв покаzател си вzел?

[kay Профил]

Прав си за политропата, но използвам само PV/T = const. Знам че е много грубо приближение, но проверих в един учебник и там ползваха същото, поне е по-добре от предишния метод Всъщност, какъв показател на политропата би следвало да се използва в случая? Защото степените на свобода са повече отколкото за нормален въздух, трябва да отчетеш и бензиновите молекули.

[Postman Профил]

Много ми харесва това, че има вече теоретична препратка към процесите в цилиндъра на двигателя.
Процеса сгъстяване неистина е политропен, а не изотропен. Всъщност изотропен дори не съществува като понятие в термодинакмиката, тъй като в най-добрия случай би следвало да се нарече изоЕнтропен, а точното му име е адиабатен и уравнението, описващо съсътояниоето му при идеалните газове е p.(V^k)=const . Политропния процес се различава по това (от адиабатния), че има топлообмен между газа и околното пространство. При адиабатния се приема че няма топлообмен, тъй като се допуска че системата е изолирана. Всички процеси в природата, който се доближават да адиабатния всъщност са политропни, но тъй като протичат много бързо и времето за топлообмен е много малко, се разглеждат като адиабатни като грешката при това не е голяма (под 5%), а точността за инженерната практика е достатъчна. Разликата в уравненията на адиабатния процес и политропния е само в степенния показател, който е "k" при адиабатния и "n" при политропния. При адиабатния процес, показателя е еднакъв независимо от началните и крайните условия и зависи само от физико-химичните свойства на газа и за въздуха е 1,41. Показателя при политропния процес напротив - изключително силно зависи от началните и крайните условия и още по-силно от топлообмена. Той може да заема произволни стойности , като най-често се намира в интервала от 1,10 до 1,85.
Как точно стои въпроса при ДВГ. Процеса сгъстяване започва около ДМТ (малко след нея) в момента на затваряне на пълнителния клапан и завършва около ГМТ (малко преди нея) с момента на подаване на искрата или впръскване на горивото при дизеловите двигатели. В момента на започване на действителното сгъстяване, температурата на въздуха (сместа) е по-ниска от стените на цилиндъра и следователно топлообмена ще е в посока от стените към въздуха (т.е. въздуха ще се подгрява), което значи че показателя на политропата ще е по-висок отколкото при адиабатен процес. Това подгряване ще продължи докато температурата на сместа се изравни с тази на цилиндъра (тогава двата показателя са равни) и точно в този момент конвективния топлообмен се прекратява (остава само около клапаните, свещта и буталото тъй като те все още са по-топли, както си остава и лъчистия топлообмен в инфрачервения спектър). След този момент температурата на сместа продължава да се повишава и топлообмен с цилиндъра прогресивно се засилва, което води до намаляване на показателя на политропата до стойности, по-ниски от този на адиабатата. В момента на подаване на искрата, процесите стават много по-сложни и за момента не са обект на тези дрансканици.
В Термодинамиката на кръговите процеси се приема, че сгъстяването става по адиабата и би следвало след като работното тяло е въздух, да се работи с адиабатен показател 1,41. В двигателите обаче, теоретичните термодинамични изчискения се извършват с показател на политропата в границите 1,35...1,39. Това е така, тъй като в процеса на сгъстяване се изпарява горивото, което охлажда сместа и намалява този показател. Освен това, в сместа има известни количества остатъчни газове от предходния цикъл, които са инертни топлинни буфери (еднопосочен склад за топлина с КПД=0%). Освен това в процеса на сгъстяване стават химични реакции на разлагане на част от молекулите на горивото, за което се взема енергия пак от въздуха, така че това също намалява показателя. Стойността 1,35...1,39 е валидна за работа с номинална мощност (напълно отворена дроселова клапа и номинална честота на въртене). С намаляване на оборотите и с притваряне на клапата, тези стойности намаляват. Най-ниските възможни стойности са 1,15...1,25 при пускане на студен двигател с оборотите, с които го върти стартера. Затова налягането, измерено при мерене на компресия е доста по-малко от това, което се достига при работата на двигателя (просто оборотите са доста по-малко и времето за топлообмен и пропуск покрай буталото и буталните пръстени е многократно по-голяма). Ако някой си направи труда да го измери при високи обороти ще се убеди че е така. Например: ако налягането измерно с манометър (компресомер) е примерно 13 бара (на стартер), ако се измери за честотата, при която въртящия момент е максимален, числото вече ще е повече от 16...18 бара.
Мисля, че засега това е достатъчно по този въпрос.
RESPECT

[Dr.Schnaps Профил]

kay погледнах таблицата. ОК. Правилно си писал 450° в ГМТ температура на сместа.
Но както горе Postman каzа zна4и проzеса е политропен и формулата е
P=Po.(stepen na sgust)^(stepenta na politropata)
T=To.(stepen na sgust)^(stepenta na politropata минус 1)
Да де ама това не дава отговори на вси4ки вупроси zа съжаление, поне не и при моите сметки с турбо двигатели. 3асто? Еми ето вzимаме 1,36 степен на политропата, zа да сме коректни слагаме 10% zагуби на налягане при пулнене. Слагаме 20° на атм. двигател и 70° на турбо двигател и в3имаме твоя пример zа БМВ с 11,5 и Пор6е с 9,4 степен на сгъстяване. Е хубаво де. 3аместваме и какво се полу4ава
Атм. ДВГ 25 бара и 460°
Турбо ДВГ 38 бара и 510°
Много хубави реzултати оба4е те горе долу оzна4ават 4е турбо двигателя въобсте не му трябва да пали сместа стото тя се самоzапалва при това налягане при ди3елите.
Така 4е сега се интересувам от други при4ини zа тоzи странен реzултат.
Та всъстност твоита таблиzа я смятах 4е е с политропа 1,39 и тия си работи добре..... оба4е сте проу4а и сте видя това налягане zасто иzлиzа толкова високо