Noi concepte de functionare a motoarelor

Vezi subiectul anterior Vezi subiectul urmator In jos

Noi concepte de functionare a motoarelor

Mesaj Scris de meteor la data de Vin Dec 27, 2013 10:52 pm

"Conceptul presiunii"


Considerind caci gazul nostru ar fi unul ideal, stim ca: 

Adica eu vreau ca sa construesc in sistemul cartezian functia , unde y este presiunea, iar x volumul, C- constantele.
Buba este ca ar da un numar mare de tot.
Mai departe, nu pre am date care e presiunea aproximativa initiala care apare in cilindri la motoarele obisnuita (cam 12- 15 atmosfere pentru cele cu benzina fara turbina ?!), temperatura este cam 1500 *C ?! Acum, presiunea atmosferica va fi considerata ca a 12-a a 15-a parte din cea initiala, iar in diagrama noastra volumul camerei de aprindere (volumul initial) va fi gasit ca fiind  ?!
Presiunea inferioara (presiunea gazului obtinut dupa ce gazul ferbinete la temperatura initial de detonare el se dilata pina la presiunea atmosferica si apoi volumul ramine acelasi insa gazul se raceste pina la temperatura de afara [fie prin conventie ea va fi 20 *C]) ca sa o calculez si sa o pun aproximativ pe desen la fel mai trebue sa ma mai gindesc.





Semnificatia deci cam e clara, functia s-a luat ca fiind 32/x, adica constanta noastra ar fi 32.
Pi/ Pa~ 8, adica la detonare apare ~8 atmosfere, si respectiv celelalte valori care deriva din acestea mai importante.


Acum se pune intrebarea: daca as avea un punct mobil  pe graficul functiei , functia definita in intervalul  unde se va forma un dreptunghi cu aria maxima, dimensiunile dreptunghiului vor fi si 


Pentru hiperbolele de forma  definite pe (0, inf) cu valori in (0, inf), orice punct de pe grafic, coordonatele caruia formeaza un dreptuncghi, orice punct am lua, toate vor avea aceeasi arie si ea va fi C.
La noi conditiile putin sunt altele, si pentru cazul nostru concret, aria va fi maxima in punctul


Conceptul presiunii mai aduce economii fata de neaplicarea conceptului cu o valoare de:



Daca consideram lucrul facut de piston in cazul cind duce o forta constanta, atunci cind e cel mai rentabil ce valoare a forte sa o duca si ce volum sa aiba cilindrul, ca fiind 100%, adica:
Fconstant = 28..........100%
Fvariabil=38.54...........x%


Aflam ceva nou, anume ca se mai pot aduce economii (Atentie: strict ma refer la cazul dat, strict la parametrii actuali particulari) de inca  %  !!!
(Sper ca nu am luat-o prin aratura cu calculele)


1. Aceasta fara a mai lua in calcul caci nu am luat in considerare faptul caci daca lasam sa se extinda mai departe pistonul de la  la  (presiunea atmosferica), atunci mai chistigam lucru mecanic.
2. Plus, daca vom reduce volumul camerei de aprindere (Vi) la fel ne mai asteapta sa scoatem lucru mecanic.  3. Plus, daca aplicam invers la racire, la fel mai scoatem lucru mecanic .


Pina aici is fleacuri, vorba e una, experimentul e cutotul alta.
As vre totus macar calcule, CIT posibil mai aproape de adevar, mii interesant cite economii aproximativ se pot aduce daca am merge pe ideea cu forta variabila.


- - - - - - - - -- -- - - - -- - - --  - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Aproximativ, tot mai aproximativ povestea asa arata:

In desenul dat apar notatii noi (cu toate ca nu sunt chiar noi, deoarece am mai vorbit des pe aceasta tema):
Vcm- volumul obtinut la care se opreste pistonul cursa sa la comprimare, functia de comprimare in punctul Vcm tinde spe axa presiunii atmosferice (sau presiunea de afara) insa din cauza pierderilor (cel putin fortele de frecare) ea niciodata nu va ajunge, doar va tinde.
Vam- volumul obtinut atunci cind pistonul isi opreste cursa la dilatare, ca si in cazul de mai sus aceeasi poveste..
Ve- volumul extremal, volumul obtinut la dilatarea maxima, atunci cind nu ar fi absolut deloc frecari (e doar teoretic)


Portiunea hasurata cu rosu oblic bara pe de o parte + portiunea hasurata cu rosu oblic bara pe de alta parte (peste portiunea anterioara mentionata) reprezinta tot lucrul mecanic pe care eu mizez ca se poate scoate.
INSA motoristii din ziua de azi scot lucrul mecanic doar din portiunea hasurata cu galben cu linii paralele axei y.
Este diferenta ?!


Portiunile hasurata cu alb reprezinta sectoarele de pe care sunt pierderi, sau se mai poate extrage lucru mecanic.


Functia de comprimare se obtine usor.
In cazul gazului neideal aplicam principiul propus de mine (obtinind functia foarte aproximativa), in cazul gazului ideal, din formula:
observam caci doar T variaza, si atentie se observa ca daca am lucra cu gradele Celsius o dam in bara, daca insa vom lucra cu Kelvin totul este ok. 
Deci in cazul cind T capata valori mai mici, ca in cazul functiei de dilatare, la fel vom avea o hiperbola la care insa constanta va fi mai mica ca in cazul functiei de dilatare, deaceea si functia de comprimare este mai  convexa, mai apropiata de axele OX si Oy.
Intradevar daca punem creonul pe hirtie, si aproximativ ne imaginam cum ar decurge lucrurile, ideea se potriveste.
Functia de comprimare este functia (pe desen e o curba) defita pe Vcm, Vam.


Inca o mica observatie:
Se stie deja caci cu cit constanta functiei  noastre va fi mai mare cu atit vom avea un lucru mecanic mai mult.
Din vechea  formula  observam caci unicul element jucaus poate fi doar niu si T, adica cantitatea de substanta si temperatura, adica:
Cu cit mai mult gaz, fie la presiune ridicata, vom da la aspiratie, si cu cit el va fi initial mai fierbinte, cu atit vom obtine mai mult lucru mecanic.
Aceasta se adivereste in primul rind caci supracomprimarea se restitue cind avem evacuarea, in al doilea rind iaras privind graficul functiei vom intelege caci se reduce sectorul pe care e indicat pierderi din desenul nostru, asa ceva se pare ca in ziua de azi i se mai spun motoare turbo.
Insa termodinamica e capricioasa si strimba, acestea spuse sunt la figurat, lumea cum spune caci formula gazului ideal se comporta diferit la temperaturi diferite, etc. In mare parte suprasaturatia cu gaze la aspiratie da rezultate pozitive , cred ,  in primul rind deoarece gazele ar arde mai bine (mai complet).

meteor
Advanced User
Advanced User

Mesaje : 61
Puncte : 98
Data de inscriere : 30/11/2012

Vezi profilul utilizatorului

Sus In jos

Re: Noi concepte de functionare a motoarelor

Mesaj Scris de meteor la data de Vin Dec 27, 2013 11:17 pm

Cineva poate reprosa caci cercetarea nu se face in asa mod, pe de o parte are dreptate, insa a corecta multe asemenea lucrari trebue sa fie o provocare, adesea cred ca nu fiecare fiind capabil.

In genere eu pretuesc doar problemele si solutiile netraditionale, ceea ce e standart, deja stiut nici nu consider ca fiind o provocare.

 Se pare caci la toate motoarele din prezent pistonul pe tot drumul sau de lucru chiar duce o forta variabila, reprezentat in grafic chiar ar fi functia ceea descrisa mai sus.
Aceasta concluzie vine din legea a III-a si II-a a lui Newton.

Totus ceva ma mai tine (inca nu m-a lasat de tot  Smile ). 
Daca am face un experiment (imaginativ) si am pune cu pistonul in sus, vom vedea caci dupa detonare pistonul va fi aruncat in sus, mischinduse cu o viteza accelerata initial, iar apoi incetinind.
Ce vreau sa spun, caci datorita cresterii vitezeii (cum mai spun batrinii fizicieni) intreg mecanizmul ar creste in masa (hai sa nu spunem intreg sistemul ci pistonul), iata probabil si prin aceasta se poate explica aceasta forta variabila.
Ma mai ghindesc.

Orakle ce zici ?!

meteor
Advanced User
Advanced User

Mesaje : 61
Puncte : 98
Data de inscriere : 30/11/2012

Vezi profilul utilizatorului

Sus In jos

Re: Noi concepte de functionare a motoarelor

Mesaj Scris de Orakle la data de Dum Dec 29, 2013 9:31 pm

meteor a scris:
Ce vreau sa spun, caci datorita cresterii vitezeii (cum mai spun batrinii fizicieni) intreg mecanizmul ar creste in masa (hai sa nu spunem intreg sistemul ci pistonul), iata probabil si prin aceasta se poate explica aceasta forta variabila.
Ma mai ghindesc.

Orakle ce zici ?!

Meteore nu imi este clar ce vrei sa ma intrebi,de ce ar creste in masa pistonul ? Romana ta cu romana mea nu prea se impaca...Smile
Sper ca nu vrei sa spui ca datorita unui efect relativist ? Chiar nu imi dau seama de ce ar creste vre-o masa.


O sa citesc cu atentie imediat ce o sa am timp si ce ai scris si in mesajele anterioare.Asa la o prima lecturare le-ai cam zapacit multe ai vrut sa spui deodata si se intelege mai nimic.Ar fi utila o structurare
Ce am inteles :
Vrei sa compari lucrul mecanic obtinut in doua transformari
1- P=const/V  (izoterma)
2-P=-const"*V  (????)
Ambele sunt transformari teoretice nu prea aproximeaza nimic practic din ce se poate intampla real intr-un motor.(cel putin nu in cele doua Otto si Diesel)
Presupunem totusi ca am putea realiza ceva practic care sa functioneze pe baza acestor transformari
Cum ai facut tu desenul se vede ca :
Graficul albastru este o izoterma (T=const) si temperatura finala este egala cu temperatura initiala. Numai asa din prima pot afirma ca tu in ambele cazuri cand elimini gazele le elimini la temparatura initiala.Adica la o temperatura MARE !!! Fara sa pun mana pe pix pot sa anticipez ca pierzi energie  multicica fata de tarnsformare adiabatica !!
Ca sa obtii o transformare ca si cel dat de graficul negru tu dupa ce ai facut compresia tu mai incalzesti gazul controlat pana la un moment dat dupa care  si el se va racii  si va ajunge din nou la temperatura initiala unde iar elimini si pierzi . Normal ca in acest caz obtii un lucru mecanic mai mare dar probabil cu costuri mai mari.

Faci o mare confuzie tu tot calculezi lucrul mecanic efectuat de gaz si ai impresia ca cu cat este mai mare cu atat randamentul este mai mare. Fals !!! Trebuie sa tii seama si de caldura primita de sistem
Randamentul este egal cu Ltot/Q primit
Si trebuie sa calculezi pe tot ciclul
Ai calculat pentru transformarea DREAPTA cat este Q primit ???? banuiesc ca nu,lucrul mecanic este cert mai mare dar cu ce costuri energetice ???

Orakle
Advanced User
Advanced User

Mesaje : 174
Puncte : 180
Data de inscriere : 05/09/2013

Vezi profilul utilizatorului

Sus In jos

Re: Noi concepte de functionare a motoarelor

Mesaj Scris de meteor la data de Dum Dec 29, 2013 11:08 pm

Uite asa:

Am o masina obisnuita, masina dotata cu un motor cu ardere interna (cred ca nu are mare importanta).
Masina sta orientata in directia dealului (o panta dreapta).
Motorul deja este pus in o anumita viteza.
Pe tot traseul de drum se cheltue constant in fiecare secunda o anumita cantitate de combustibil.
(Hai ca sa nu apara iar complicatii, da sa ne imaginam ca avem o motocicleta dotata cu un motor cu un singur cilindru, restul conditiilor sunt mai sus) 

Pina acum eu credeam asa:
Pistonul pe tot drumul sau de lucru (PMS pina la  PMJ) suporta o forta constanta la motoarele din prezent(aceasta ipoteza eronata cel mai probabil m-a dus in eroare din cauza caci consideram caci daca panta este dreapta, aceeasi viteza pe drumul parcurs, aceeasi distributie de combustibil in fiecare timp atunci si pistonul ar fi trebuit sa duca o forta constanta).
Realitatea se pare ca e alta.

Nu ma mai implic in amanunte, insa fie sa analizam un oarecare motor (Otto).
Avem: Admisia, Detonarea, Extinderea si Evacuarea.

Fie avem un cilindru obisnuit. 
1. In camera de aprindere se include o anumita cantitate de combustibil. (admisia)
Are loc detonarea si extinderea (fara schim de temperatura cu exteriorul), pe grafic am notat ca fiind punctul 1. (adiabata, asa ?!)
2. Pistonul este oprint sa nu sa se miste si are loc racirea ( pe grafic e notat punctul 2 izocora)
3. Pistonul este eliberat ca sa se miste liber si din cauza depresiunii aparute el va incepe cursa de la PMJ spre PMS, se modifica volumul, temperatura ramine constanta, presiunea se modifica deci ar fi o izoterma (pe grafic e punctul 3)
4. Din cauza pierderilor, sunt forte de frecare care nu permit pistonului sa revina exact pina in punctul PMS, deaceea se deschid supapele si pur si simplu fara nici un chistig de lucru mecanic(mai degraba putina perdere) pistonul este adus la punctul initial de unde chinva a inceput cursa (pe grafic e notat ca fiind punctul 4)
5. Are loc admisia de combustibil, are loc detonare, cresterea rapida a teperaturii, deci si a presiunii, volumul teoretic fie fiind considerat ca fiind constant (pe grafic e punctul 5, izocora).

Acu, eu credeam caci pistonul pe traseul sau de drum (cu cerintele puse mai sus) ar duce o forta constanta(chiar daca masina perge pe o panta dreapta, permament consuma o aceeasi cantitate de combustibil, motorul e cuplat la o aceeasi viteza, etc.).

Insa, foarte probabil ca e gresita parerea, ceea ce face ca radical sa infirme toate ipotezele de pina acum.

Atunci chind are loc punctul 1 (adiabata) ea se petrece foarte rapid, pistonul pe drumul PMS- PMJ (nu mai consideram alte cazuri) se misca cu o viteza variabila, mai bine spus chiar accelerata pe o parte de drum, apoi incetinita.
Ce vreau sa spun caci cresterea vitezei inseamna si cresterea in greutate ( nu stiu daca corect ma exprim).
Daca luam un chintar si ii agatam un kg de material. Daca il vom accelera vertical in sus, vom observa caci indicatorul ne va arata caci avem o greutate mai mare dechit 1 kg.

Legea III-a a lui Newton (principiul actiunii si reactiunii) spune caci daca presiunea aceasta din interiorul cilindrului (la capatul pistonului fiind o forta) este variabila si apasa pe piston, atunci de ce si pistonul pe traseul sau sa nu duca o forta variabila ?!

Iata cel putin acet punct cred ca ruineaza toate nazbitiile construite de mine pina acum.
O descoperire cam neplacuta, dar ce de facut.

Mai stau si ma ghindesc ca mai am ceva idei, insa mai bine sa le mai chintaresc.. ca sa nu o dau iar in bara. Smile 

" />

meteor
Advanced User
Advanced User

Mesaje : 61
Puncte : 98
Data de inscriere : 30/11/2012

Vezi profilul utilizatorului

Sus In jos

Re: Noi concepte de functionare a motoarelor

Mesaj Scris de Orakle la data de Dum Dec 29, 2013 11:30 pm

"Are loc detonarea si extinderea (fara schim de temperatura cu exteriorul), pe grafic am notat ca fiind punctul 1. (adiabata, asa ?!)"

1-In prima faza are loc o compresie detonarea cu scanteie nu se face in camera "goala" (cu aer putin) ca nu mai are ce sa se dilate atunci. Amestecul de la carburator este comprimat (tot adiabatic)

2-Exact !! Este adiabata nu este izoterma,corect este fara schimb de caldura,temperatura scade(adiabata este mai abrubta ca si izoterma).
Se simuleaza f bine cu o adiabata (nici decum izoterma) deoarece se considera cazul ideal cand gazul nu pierde caldura prin cilindru.
Practic gazul pierde ceva dar nu f mult (ca daca nu ar pierde nu ar trebui racit motorul)


Vezi aici ca explica foarte frumos:
http://www.fizica.ro/textbooks/fizica10/html/1g1.html
Daca ai intrebari pe marginea textului scrie

PS
Am sa analizez si desenul tau

Orakle
Advanced User
Advanced User

Mesaje : 174
Puncte : 180
Data de inscriere : 05/09/2013

Vezi profilul utilizatorului

Sus In jos

Re: Noi concepte de functionare a motoarelor

Mesaj Scris de Orakle la data de Dum Dec 29, 2013 11:43 pm

"2. Pistonul este oprint sa nu sa se miste si are loc racirea ( pe grafic e notat punctul 2 izocora)"
1-In punctul doi se deschide supapa (presunea scade intr-o fractiune de secunda la volum constant )
Corect ar fi 2-3 izocora dar nu este o transformare !! Se elimina gazele arse si se reincarca cilindrul cu gaz (aer+vapori de benzina) la temperatura din exterior (pentru a se putea relua ciclul)
Intreg acest proces (elimnare +absorbtie) se poate asimila cu o transformare deoarece initial ai avut (Ti,Pi) si dupa ai (Tf,Pf) la acelasi volum. Nu se raceste absolut nimic !!

PS In stare initiala(in 2) ai aer+benzina arsa in starea finala (in 3) ai aer+vapori de benzina -aproximezi ca numarul de moli este acelasi

Ce zici tu se numeste "inertie" pistoanele se fac din materiale usoare (aluminiu) tocmai ca sa evitam si "plimbarea" unei mase mari de colo colo

Orakle
Advanced User
Advanced User

Mesaje : 174
Puncte : 180
Data de inscriere : 05/09/2013

Vezi profilul utilizatorului

Sus In jos

Re: Noi concepte de functionare a motoarelor

Mesaj Scris de Continut sponsorizat


Continut sponsorizat


Sus In jos

Vezi subiectul anterior Vezi subiectul urmator Sus


 
Permisiunile acestui forum:
Nu puteti raspunde la subiectele acestui forum