Samenvatting Overzicht motoren DEEL ENERGIE

Overzicht: thermodynamische cycli - MOTOREN
Motoren Voordelen Nadelen
Warmte motoren
= Heat engines, (T,s-diagrammen)
Carnot motor - Hoogst mogelijke theoretische - Niet realistisch, dankzij
- 2 isentropen (s cte) efficiëntie, meeste rendement: irreversibiliteiten
- 2 isothermen (T cte) T2 - lage arbeidsverhouding:
ηcarnot = 1 –
T1 W netto
T,s- diagram W bruto
Specifiek stoomgebruik:
1 - problemen met stoom
ssc=
netto arbeidsoutput=−∑ W in pomp en turbine
(bundel 3)
 (zie oef 8.1) - moeilijk om te stoppen
met condensatie in punt
3 (=warmte uitstoot)


1→2 isentropische expansie
2→3 isothermische warmte-uitstoot
3→4 isentropische compressie
4→1 isothermische warmteopname

Brayton cyclus (as open system) - Rendement : - Een open cycli gas
- constante druk (p cte) T 4−T 1 turbine is geen goede
ηbrayton = 1 – (met Cp)
T 3−T 2 benadering voor ideale
T,s- diagram 1 constante druk cycli
= 1 – (y−1)/ y ❑
OMDAT brandstof met de
rp
lucht verbrandt wordt.
p 1 ( y−1)/ y ❑

= 1 –( ¿¿ Een verse lading is dus
p2 continue geïnduceerd in
de compressor.
 Rendement van Brayton Rendement Rendement van Brayton van Rendement van Brayton Brayton Rendement van Brayton
hangt Rendement van Brayton alleen Rendement van Brayton af Rendement van Brayton van Rendement van Brayton
drukverhouding

1→2 isentropische compressie - Arbeidsverhouding:
2→3 isobarische warmtetoevoer W netto T 1 ( y−1)/ y ❑

= 1- Rendement van Brayton Rendement van Brayton .r
3→4 isentropische expansie W bruto T3 p
4→1 isobarische warmte-afgave

 Rendement van Brayton Hangt Rendement van Brayton af Rendement van Brayton van Rendement van Brayton drukratio Rendement van Brayton en Rendement van Brayton Rendement van Brayton
ratio Rendement van Brayton tussen Rendement van Brayton minimum Rendement van Brayton en Rendement van Brayton
maximum Rendement van Brayton temperatuur

- Drukverhouding rp :
p2
rp =
p1




1

, Verbrandingsmotoren
= Internal- combustion engines (p,v-diagrammen)
Otto (benzine) motor - Eenvoudig systeem om te maken, …
- vloeistof laten ontploffen ideal air standard cycle
- cte v warmtetoevoer (23) - Rendement:
T 4−T 1
η otto = 1 – (met Cv)
T 3−T 2
p,v - diagram 1
= 1 – (y−1) ❑

rv
v 2 ( y−1) ❑

=1–( ¿¿
v1

 Rendement van Brayton Rendement Rendement van Brayton van Rendement van Brayton Otto Rendement van Brayton hangt
alleen Rendement van Brayton af Rendement van Brayton van Rendement van Brayton
compressieverhouding

- Compressie verhouding r v:
v1
1→2 isentroprische compressie rv =
2→3 Isochorisch (cte v) reversibele warmtetoevoer v2
3→4 isentropische expansie
4→1 isochorisch (cte v) reversibele warmteafvoer



Diesel motor - vergelijkbaar met Otto maar nu cte - robuuster dan benzine,
- geen ontstekingsmechanisme druk bij stap 2 naar 3 diesel is fijner
- druk zo hoog dat ontsteking van zelf gebeurd - spontane ontploffing
- cte p warmtetoevoer (23)
- Rendement:
P,v - diagram 1 T 4−T 1
ηdiesel = 1 – .
y T 3−T 2

 Met y = cp /cv

ß y −1
ηdiesel = 1 – ❑

( ß−1 ) . r v y−1 . y

 rendement hangt af van de
compressieverhouding en de
1→2 isentroprische compressie hoeveelheid warmte toegevoerd
2→3 isobarisch (cte p) reversibele warmtetoevoer
tussen 2 en 3
3→4 isentropische expansie
4→1 isochorisch (cte v) reversibele warmteafvoer
- Rendement van Brayton Compressieverhouding r v :
!! In vergelijking met otto is 2 3 isobarisch en dus niet r v ≡ v 1 /v 1
meer isochorische

- Cut-off verhouding ß:
ß = v3/v2




2