Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 1
TS. MT.TRƯƠNG THANH DŨNG
ThS. LÊ VĂN VANG
KS. HÒANG VĂN SĨ
BÀI GIẢNG

ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THUỶ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 2

PHẦN THỨ HAI


Trong đó:
ac: quá trình nén đoạn nhiệt.
cz
1
: quá trình cấp nhiệt đẳng tích.
z
1
z: quá trình cấp nhiệt đẳng áp.
zb: quá trình giãn nở đoạn nhiệt
ba: quá trình thải nhiệt đẳng tích.

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 4

21
3
21
321
1;
QQ
Q
QQ
QQQ
tt
+
−=
+
−
+
=
ηη

- Các quá trình nén và giãn nở là đoạn nhiệt, sự chuyển
động là không có
ma sát.
- Quá trình thải nhiệt là do môi chất tiếp xúc lý tưởng với nguồn lạnh mà
không phải là quá trình trao đổi khí.
- Nhiệt dung riêng của môi chất là hằng số.
- Nguồn nóng và nguồn lạnh là vô cùng lớn để quá trình truyền nhiệt là
ổn định.
Chu trình lý tưởng với các giả thuyết treên dđaây được lấy làm cơ sở lý
thuyết nghiên cứu cho động cơ đốt trong. Các yếu tố về khai thác, kết cấu, kiểu
loại độ
ng cơ… không ảnh hưởng đến chu trình. Sự thay đổi thể tích khi thực hiện
các quá trình nén và giãn nở là do piston chuyển động trong xy lanh thực hiện
nhưng thông số trên đồ thị là do thể tích (hoặc thể tích riêng) của môi chất.
1.2 Chu trình lý tưởng
Tuỳ theo lượng nhiệt cung cấp Q
1
, Q
2
từ nguồn nóng, chu trình lý tưởng có
thể được chia thành chu trình cấp nhiệt đẳng tích, cấp nhiệt đẳng áp hay cấp nhiệt
hỗn hợp.
1.2.1 Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích
Chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích (hình1.2), trong đó nhiệt lượng Q
1

(hoặc Q
v
) chỉ cấp theo chu trình trong quá trình đẳng tích c-z. Các động cơ đốt
trong thực hiện theo chu trình lý tưởng cấp nhiệt đẳng tích có quá trình cháy diễn

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 6

;1
21
3
21
321
QQ
Q
QQ
QQQ
t
+
−=
+
−
+
=
η
;
k
aa
k
cc
VPVP =
; ;.
111 −−−
===
k
ac

T
PPP
P
P
ελλλελλλ
Xem hình 1.3 trong chu trình này, nhiệt lượng cung cấp trong qúa trình đẳng
tích Q
1
= 0, nhiệt lượng cung cấp cho chu trình chỉ còn lại là Q
2
, khi đó λ = 1.

1.2.3 Chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp
Trong chu trình lý tưởng cấp nhiệt hỗn hợp nhiệt lượng cung cấp trong các
qúa trình đẳng áp, đẳng tích đều tồn tại khác không:
Q
1
K 0, Q
2
K 0. Chu trình lý
tưởng cấp nhiệt hỗn hợp (hình 1.4), trong đó nhiệt lượng Q
1
(hoặc Q
v
) cấp cho
công chất trong qúa trình c-z
1
còn nhiệt lượng Q
2
(hoặc Q

Điểm z
1
: Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 7

; ;
1

1
.;
11 −−
=====
k
zz
k
bb
k
a
k
k
a
k
zb
k
zz
k
bb
VTVTPPPPVPVP

k
azczz
TTT
V
V
T
T
PPPPP
ελρρρελλ

Điểm b:
Do đó:

Mặt khác ta lại có:
) ().(
11
1
1
−−
−=−=
k
a
k
avczv
TTCTTCQ
εελ


1
1
−+−
−
−=
−
ρλλ
λρ
ε
η
k
k
k
tĐối với chu trình cấp nhiệt đẳng tích: ρ =1, ε = δ ta có:
1
1
1
−
−=
k
t
ε
η

Đối với chu trình cấp nhiệt đẳng áp λ =1 ta có:
)1.(
1

1.4.1 So sánh hiệu suất nhiệt chu trình lý tưởng khi giữ nguyên tỷ
số nén ε và nhiệt lượng thải Q
3
nhưng thực hiện theo các phương án cấp
nhiệt đẳng tích, đẳng áp và hỗn hợp:

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 8

T
c
a
b
zV
z
zp
12SHình 1.5 So sánh hiệu suất nhiệt các chu trình lý tưởng

Với điều kiện cố định ε và Q
3
ta thấy:
Khi giữ nguyên ε, các điểm a và c phải trùng nhau đối với cả ba chu trình.
Khi giữ nguyên Q
3
, ta thấy diện tích các hình biểu thị nhiệt thải với ba
phương án trên phải như nhau, có nghĩa là diện tích (1ab21) là chung cho cả ba
chu trình.
Ghép ba chu trình cấp nhiệt đẳng tích acz

đẳng tích, đẳng áp và hỗn hợp.
Với điều kiện giữ cố định ε và Q
1
+Q
2
ta thấy:
Khi giữ nguyên ε, các điểm a và c trùng nhau đối với cả ba chu trình.
Khi giữ nguyên Q
1
+Q
2
, ta thấydiện tích các hình biểu thị nhiệt cấp với ba
phương trên phải như nhau, có nghĩa là:
S(1cz
v
2
v
1) = S(cz
1
z21) = S(1cz
p
2
p
1)
Như thế, các điểm 2
v
phải phân bố về phía trái, còn điểm 2
p
thì phân bố về
phía phải của điểm 2. Ghép ba chu trình cấp nhiệt đẳng tích acz

v
1) < S(1ab21) < S(1ab
p
2
p
1)
Hay là:
Do đó:
1.4.3 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý tưởng theo phương án
cấp nhiệt đắng tích, hỗn hợp và đẳng áp khi giữ nguyên áp suất cực
đại P
max
và nhiệt lượng thải Q
3

Với điều kiện lượng nhiệt thải Q
3
như nhau cho nên khi biểu diễn cả ba chu
trình trên cùng một hệ tọa độ T-S, chúng phải cùng chung nhau qúa trình thải
nhiệt đẳng tích b-a.
Với điều kiện áp suất cực đại Pmax như nhau cho nên khi biểu diễn cả ba
chu trình trên cùng một hệ tọa độ T-S, các điểm z
v
, z, z
p
phải cùng nằm trên một
đường p = const. Mặt khác, vì điểm b cùng chung cho cả ba chu trình nên các
điểm z
v
, z, z

v
tt
p
t
ηηη
>>
Các điểm c trong chu trình cấp nhiệt đẳng tích là c
v
, hỗn hợp c, đẳng áp là
c
p
, đồng thời các điểm đó phân bố từ trên xuống dưới là c
p
, c, c
v
. Nhiệt lượng thải
cho nguồn lạnh của cả ba chu trình là bằng nhau, do đó:
S
v
(1ab21) = S(1ab21) = S
p
(1ab21) =Q
3

Nhiệt lượng cấp phân bố như sau: S(1c
p
z21) >S(1cz
1
z21) > S(1c
v


Hình 1.8 So sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý tưởng

Ghép ba chu trình cấp nhiệt đẳng tích ac
v
z
v
b
v
; hỗn hợp acz
1
zb; đẳng áp
ac
p
z
p
b
p
lên cùng một hệ tọa độ T-S như hình vẽ 1.8
Với điều kiện lượng nhiệt cấp Q
2
+Q
3
như nhau cho nên khi biểu diễn cả
ba chu trình trên cùng một hệ tọa độ T -S, các diện tích dưới đường cong cấp
nhiệt biểu thị cho lượng nhiệt cấp của cả ba chu trình phải bằng nhau, tức là:
S
v
(1c
v

p
(1ab
p
2
p
) < S(1ab2) <S
v
(1ab
v
2
v
)
Do đó, từ công thức tính hiệu suất nhiệt, ta có thể kết luận:

Động cơ Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 11

v
tt
p
t
ηηη
>>

Qua sự so sánh hiệu suất nhiệt của các chu trình lý tưởng trên đây, chúng ta
nhận thấy rằng: Trong thực tế, nếu chế tạo các động cơ đốt trong có tỷ số nén ε
như nhau thì dù nhiệt lượng cấp khơng đổi hay nhiệt thải khơng đổi, hiệu suất
nhiệt của động cơ làm việc theo chu trình đẳng tích sẽ có hiệu suất cao hơn,
nhưng nếu các động cơ đốt trong có áp suất cháy cự
c đại P
max

và T
z

5.Các chu trình lý tưởng và hiệu suất nhiệt của chúng, vẽ đồ thò,
giải thích?