Springen naar inhoud

Dieselcycle compression ratio


  • Log in om te kunnen reageren

#1

mibe

    mibe


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 mei 2007 - 20:05

Hallo,

Ik ben voor mijn studie bezig met een project over dieselmotoren. Er is ons gevraagd een dieselmotor te kiezen en aan de hand van de door de fabrikant opgegeven eigenschappen van die motor op elk moment de druk, temperatuur en volume berekenen aan de hand van de ideale diesel cycle.

Nu heb ik het volgende probleem: De gekozen dieselmotor heeft een inlaatdruk van 2,5 bar en een maximale cilinderdruk van 190 bar, terwijl de compression ratio maar 16 is. Volgens de formule P2 = P1*r^y komt bij een inlaatdruk P1 (2,5 bar) de maximale druk P2 dan op 109,7 bar. Hierin is r de compression ratio (dus r = 16) en y is de verhouding tussen cp en cv (bij mij geldt: y=1,4). Heeft iemand enig idee hoe dit kan?

Voor meer informatie over de door mij gekozen dieselmotor:
http://www.wartsila....sion_limits.pdf

Alvast bedankt!

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 10 mei 2007 - 14:17

Een echte moderne dieselmotor werkt niet volgens de Diesel-cyclus zoals die in schoolboeken staat maar volgens de zogenaamde "dual cycle" http://www.mae.wvu.e...0/figs/F9-7.jpg
waarin P3 een stuk hoger is dan de P2 die jij berekend hebt.

Bovendien zal die 190 bar van Wärtsilä wel de mechanische ontwerpdruk zijn, en die is hoger dan de procesdruk.

Ook zie ik niet waar je die inlaatdruk P1 van 2,5 bar vandaan hebt. Wellicht is de motor ontworpen om eventueel met een hogere P1 te werken en dat geeft dus automatisch een hogere P2 en P3.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

mibe

    mibe


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 10 mei 2007 - 21:55

Hallo Fred,

Bedankt voor je snelle reactie!
Jouw informatie over die dual cycle lijkt inderdaad een goede verklaring voor het drukverschil.
Verder heb ik inderdaad vandaag ook gehoord dat gegevens als de werkelijke maximale druk en de cut off ratio engineering geheimen zouden zijn en daarom ook niet vermeld worden in dit soort datasheets.
De inlaatdruk van 2.5 bar haal ik trouwens uit de 2e grafiek op pagina 2 van bovengenoemde PDF-file (kloppen deze waarden?)

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 11 mei 2007 - 10:01

Ik kan in die grafiek ook 3 bar aflezen. Maar kijk ook eens naar pagina 22, linker tekstkolom onderaan, daar staat:
"Due to their higher ......... turbocharger ...... pressure ratio from 3.8 to 4.4 ........"

Niet alleen weeet je niet zeker wat de inlaatdruk P1 uit de turbocharger naar de cylinders is maar ook niet wat de temperatuur is. Wordt de turbocharged lucht gekoeld voor het de cylinder in gaat? En tot welke temperatuur?
En dat bepaalt weer de luchttemperatuur na compressie en dus de vlamtemperatuur na diesel injectie, etcetera.
Bovendien is er cylinderkoeling, zowel tijdens de compressie als tijdens de expansie, welke beide als een polytroop verlopen, niet als een isotroop. Gewoonlijk wordt gezegd dat n = ~1,3 in plaats van γ = 1,4
Hydrogen economy is a Hype.

#5

mibe

    mibe


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 13 mei 2007 - 11:45

Van de dieselmotor in kwestie is er nog een PDF beschikbaar:

http://www.wartsila....peed/w32_tr.pdf

Hierin staat onder andere een artikel over de WETPAC humidification. Dit is een techniek om de NOx-emissie terug te dringen. Bij die tekst staat ook een afbeelding waaruit ik haal dat lucht met 70 tot 90 graden celsius de intercooler verlaat.

Ik heb inderdaad ook gelezen dat de turbocharger een compression ratio van 3,8 voor de standaard motor heeft (en 4,4 voor de verbeterde versie van de Wartsila 32). Door intercoolen lijkt het me logisch dat de druk weere verlaagd wordt, en ik ben er vanuit gegaan dat de druk verlaagd werd tot de 2,5 bar die ik uit de eerder besproken grafiek af heb gelezen. Die 3 bar die ook in de grafiek staat is volgens mij nog van vóór het intercoolen.

Het feit dat de cilinder tijdens het gebruik gekoeld wordt vind ik wel een hele goeie. Dit zorgt inderdaad ook weer voor een lagere druk. Dit zal ik nog eens bekijken.
Wat bedoel je trouwens met n=~ 1,3 ? Gebruik je die in plaats van y=1,4?

Veranderd door mibe, 13 mei 2007 - 11:45


#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 13 mei 2007 - 12:50

Als je bekend bent met thermodynamica ken je toch wel de begrippen isotroop en polytroop. De compressie en expansie zouden isotroop zijn als ze omkeerbaar zouden zijn maar in werkelijkheid zijn ze polytroop. Dat is omdat er warmte-uitwisseling is en bovendien zijn de efficiencies van compressie en expansie minder dan 100%. Dat betekent dat in alle relevante formules y vervangen wordt door de polytropic coefficient n die gebaseerd is op ervaring. Voor de compressie wordt vaak n=1,3 gebruikt maar voor de expansie heb ik lagere waarden van n gezien tot aan 1,18 toe.
Je kunt daarop Googlen en de relevante hits lezen.
Bijvoorbeeld: http://www.google.nl...o...oeken&meta=
of: http://www.google.nl...o...oeken&meta=
of een andere waarde tussen 1,3 en 1,18 levert wel een paar relevante hits op.

Het zou me zeer verbazen als de drukval van de intercooler meer dan enkele tienden van een bar zou zijn.

Probleem blijft dat je een zeer moeilijke motor gekozen hebt die niet gemakkelijk te modelleren zal zijn door gebrek aan data.
Deze tabel geeft nog wat data voor soortgelijke motoren: www.wartsila.com/Wartsila/global/docs/en/power/products/performance_data/pi_perf_tables_oil.pdf
Het geeft je in ieder geval een idee wat sommige verliezen zijn in vergelijking met de motor power.
De exhaust temperature is die na de turbochanger. De cylinderuitlaat daarvoor zal wel iets in de orde van 500 oC zijn (meen ik ooit gelezen te hebben).
Hydrogen economy is a Hype.

#7

mibe

    mibe


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 13 mei 2007 - 13:25

Ok, dus vandaar die n=1,3. De begrippen isotroop en polytroop zijn me inderdaad wel bekend ja. Ik ben alleen bang dat ik nu al dieper op de stof ben in gegaan als nodig is, maar wel gaaf dat je nu snapt en ook ziet waarom het zo moeilijk is om dingen goed te modelleren! In ieder geval bedankt voor je hulp en het meedenken!





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures