Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus Taschenrechner

✖Das Wärmekapazitätsverhältnis oder der adiabatische Index quantifiziert die Beziehung zwischen der bei konstantem Druck zugeführten Wärme und dem daraus resultierenden Temperaturanstieg im Vergleich zur bei konstantem Volumen zugeführten Wärme.ⓘ Wärmekapazitätsverhältnis [γ]			+10% -10%
✖Das Expansionsverhältnis ist das Verhältnis des Zylindervolumens nach der Kompression (höchster Druck) zum Volumen beim Auspuff (niedrigster Druck).ⓘ Expansionsverhältnis [e]			+10% -10%
✖Das Kompressionsverhältnis gibt an, wie stark das Luft-Kraftstoff-Gemisch vor der Zündung in den Zylinder gepresst wird. Es ist im Wesentlichen das Verhältnis zwischen dem Volumen des Zylinders am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt.ⓘ Kompressionsrate [r]			+10% -10%

✖Der thermische Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus stellt die Effektivität des Atkinson-Motors dar. Er wird gemessen, indem man vergleicht, wie viel Arbeit im System geleistet wird und wie viel Wärme dem System zugeführt wird.ⓘ Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus [η_a]

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Formel

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Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus

Formel

`"η"_{"a"} = 100*(1-"γ"*(("e"-"r")/("e"^("γ")-"r"^("γ"))))`

Beispiel

`"62.24168"=100*(1-"1.4"*(("4"-"20")/(("4")^("1.4")-("20")^("1.4"))))`

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Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus Lösung

SCHRITT 0: Zusammenfassung vor der Berechnung

Gebrauchte Formel

Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus = 100*(1-Wärmekapazitätsverhältnis*((Expansionsverhältnis-Kompressionsrate)/(Expansionsverhältnis^(Wärmekapazitätsverhältnis)-Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis))))
η_a = 100*(1-γ*((e-r)/(e^(γ)-r^(γ))))
Diese formel verwendet 4 Variablen

Verwendete Variablen

Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus - Der thermische Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus stellt die Effektivität des Atkinson-Motors dar. Er wird gemessen, indem man vergleicht, wie viel Arbeit im System geleistet wird und wie viel Wärme dem System zugeführt wird.
Wärmekapazitätsverhältnis - Das Wärmekapazitätsverhältnis oder der adiabatische Index quantifiziert die Beziehung zwischen der bei konstantem Druck zugeführten Wärme und dem daraus resultierenden Temperaturanstieg im Vergleich zur bei konstantem Volumen zugeführten Wärme.
Expansionsverhältnis - Das Expansionsverhältnis ist das Verhältnis des Zylindervolumens nach der Kompression (höchster Druck) zum Volumen beim Auspuff (niedrigster Druck).
Kompressionsrate - Das Kompressionsverhältnis gibt an, wie stark das Luft-Kraftstoff-Gemisch vor der Zündung in den Zylinder gepresst wird. Es ist im Wesentlichen das Verhältnis zwischen dem Volumen des Zylinders am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt.

SCHRITT 1: Konvertieren Sie die Eingänge in die Basiseinheit

Wärmekapazitätsverhältnis: 1.4 --> Keine Konvertierung erforderlich
Expansionsverhältnis: 4 --> Keine Konvertierung erforderlich
Kompressionsrate: 20 --> Keine Konvertierung erforderlich

SCHRITT 2: Formel auswerten

Eingabewerte in Formel ersetzen

η_a = 100*(1-γ*((e-r)/(e^(γ)-r^(γ)))) --> 100*(1-1.4*((4-20)/(4^(1.4)-20^(1.4))))

Auswerten ... ...

η_a = 62.2416815892081

SCHRITT 3: Konvertieren Sie das Ergebnis in die Ausgabeeinheit

62.2416815892081 --> Keine Konvertierung erforderlich

ENDGÜLTIGE ANTWORT

62.2416815892081 ≈ 62.24168 <-- Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus

(Berechnung in 00.008 sekunden abgeschlossen)

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Credits

Erstellt von Aditya Prakash Gautam

Indisches Institut für Technologie (IIT (ISM)), Dhanbad, Jharkhand

Aditya Prakash Gautam hat diesen Rechner und 25+ weitere Rechner erstellt!

Geprüft von Vivek Gaikwad

AISSMS College of Engineering, Pune (AISSMSCOE, Pune), Pune

Vivek Gaikwad hat diesen Rechner und 3 weitere Rechner verifiziert!

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Mittlerer effektiver Druck im Doppelzyklus

Gehen Mittlerer effektiver Druck des Dual Cycle = Druck zu Beginn der isentropischen Kompression*(Kompressionsrate^Wärmekapazitätsverhältnis*((Druckverhältnis im Dual Cycle-1)+Wärmekapazitätsverhältnis*Druckverhältnis im Dual Cycle*(Ausschlussverhältnis-1))-Kompressionsrate*(Druckverhältnis im Dual Cycle*Ausschlussverhältnis^Wärmekapazitätsverhältnis-1))/((Wärmekapazitätsverhältnis-1)*(Kompressionsrate-1))

Arbeitsleistung für Dual Cycle

Gehen Arbeitsleistung des Dualzyklus = Druck zu Beginn der isentropischen Kompression*Volumen zu Beginn der isentropischen Kompression*(Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1)*(Wärmekapazitätsverhältnis*Druckverhältnis*(Ausschlussverhältnis-1)+(Druckverhältnis-1))-(Druckverhältnis*Ausschlussverhältnis^(Wärmekapazitätsverhältnis)-1))/(Wärmekapazitätsverhältnis-1)

Arbeitsleistung für Dieselzyklus

Gehen Arbeitsleistung des Dieselzyklus = Druck zu Beginn der isentropischen Kompression*Volumen zu Beginn der isentropischen Kompression*(Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1)*(Wärmekapazitätsverhältnis*(Ausschlussverhältnis-1)-Kompressionsrate^(1-Wärmekapazitätsverhältnis)*(Ausschlussverhältnis^(Wärmekapazitätsverhältnis)-1)))/(Wärmekapazitätsverhältnis-1)

Thermischer Wirkungsgrad des Stirling-Zyklus bei gegebener Wärmetauschereffektivität

Gehen Thermischer Wirkungsgrad des Stirling-Zyklus = 100*(([R]*ln(Kompressionsrate)*(Endtemperatur-Anfangstemperatur))/([R]*Endtemperatur*ln(Kompressionsrate)+Molare spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen*(1-Wirksamkeit des Wärmetauschers)*(Endtemperatur-Anfangstemperatur)))

Mittlerer effektiver Druck im Dieselzyklus

Gehen Mittlerer effektiver Druck des Dieselzyklus = Druck zu Beginn der isentropischen Kompression*(Wärmekapazitätsverhältnis*Kompressionsrate^Wärmekapazitätsverhältnis*(Ausschlussverhältnis-1)-Kompressionsrate*(Ausschlussverhältnis^Wärmekapazitätsverhältnis-1))/((Wärmekapazitätsverhältnis-1)*(Kompressionsrate-1))

Thermischer Wirkungsgrad des Dual Cycle

Gehen Thermische Effizienz des Dual Cycle = 100*(1-1/(Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1))*((Druckverhältnis im Dual Cycle*Ausschlussverhältnis^Wärmekapazitätsverhältnis-1)/(Druckverhältnis im Dual Cycle-1+Druckverhältnis im Dual Cycle*Wärmekapazitätsverhältnis*(Ausschlussverhältnis-1))))

Mittlerer effektiver Druck im Otto-Zyklus

Gehen Mittlerer effektiver Druck des Otto-Zyklus = Druck zu Beginn der isentropischen Kompression*Kompressionsrate*(((Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1)-1)*(Druckverhältnis-1))/((Kompressionsrate-1)*(Wärmekapazitätsverhältnis-1)))

Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus

Gehen Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus = 100*(1-Wärmekapazitätsverhältnis*((Expansionsverhältnis-Kompressionsrate)/(Expansionsverhältnis^(Wärmekapazitätsverhältnis)-Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis))))

Arbeitsleistung für Otto Cycle

Gehen Arbeitsleistung des Otto-Zyklus = Druck zu Beginn der isentropischen Kompression*Volumen zu Beginn der isentropischen Kompression*((Druckverhältnis-1)*(Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1)-1))/(Wärmekapazitätsverhältnis-1)

Thermischer Wirkungsgrad des Dieselkreislaufs

Gehen Thermischer Wirkungsgrad des Dieselkreislaufs = 1-1/Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1)*(Ausschlussverhältnis^Wärmekapazitätsverhältnis-1)/(Wärmekapazitätsverhältnis*(Ausschlussverhältnis-1))

Air Standard-Effizienz für Dieselmotoren

Gehen Effizienz des Dieselzyklus = 100*(1-1/(Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1))*(Ausschlussverhältnis^(Wärmekapazitätsverhältnis)-1)/(Wärmekapazitätsverhältnis*(Ausschlussverhältnis-1)))

Thermischer Wirkungsgrad des Lenoir-Zyklus

Gehen Thermischer Wirkungsgrad des Lenoir-Zyklus = 100*(1-Wärmekapazitätsverhältnis*((Druckverhältnis^(1/Wärmekapazitätsverhältnis)-1)/(Druckverhältnis-1)))

Thermischer Wirkungsgrad des Ericsson-Zyklus

Gehen Thermische Effizienz des Ericsson-Zyklus = (Höhere Temperaturen-Niedrigere Temperatur)/(Höhere Temperaturen)

Relatives Luft-Kraftstoff-Verhältnis

Gehen Relatives Luft-Kraftstoff-Verhältnis = Tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis/Stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis

Thermischer Wirkungsgrad des Otto-Zyklus

Gehen Thermischer Wirkungsgrad des Otto-Zyklus = 1-1/Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1)

Air Standard Efficiency für Benzinmotoren

Gehen Effizienz des Otto-Zyklus = 100*(1-1/(Kompressionsrate^(Wärmekapazitätsverhältnis-1)))

Tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis

Gehen Tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis = Luftmasse/Kraftstoffmasse

Air Standard-Effizienz bei relativer Effizienz

Gehen Effizienz = Indizierter thermischer Wirkungsgrad/Relative Effizienz

Thermischer Wirkungsgrad des Atkinson-Zyklus Formel

Welche theoretischen Prozesse sind am Atkinson-Zyklus beteiligt?

Der Atkinson-Zyklus umfasst wie der Otto-Zyklus, der in vielen Benzinmotoren verwendet wird, vier theoretische Prozesse: 1. Isentrope Kompression (1-2): Luft wird ohne Wärmeübertragung im Zylinder komprimiert, wodurch Druck und Temperatur steigen. Dieser Prozess ist im Atkinson- und Otto-Zyklus ähnlich. 2. Wärmezufuhr bei konstantem Druck (2-3): Kraftstoff wird eingespritzt und verbrennt bei nahezu konstantem Druck, was die Temperatur weiter erhöht. Auch dieser Prozess ist bei den Zyklen weitgehend ähnlich. 3. Isentrope Expansion (3-4-4'): Hier weicht der Atkinson-Zyklus vom Otto-Zyklus ab. Der Atkinson-Zyklus verwendet einen längeren isentropen Expansionshub als die Kompression. Dadurch kann sich das heiße, unter hohem Druck stehende Gas weiter ausdehnen, wodurch mehr Wärmeenergie gewonnen wird, was möglicherweise zu einer höheren Effizienz führt. 4. Wärmeabgabe bei konstantem Volumen (4'-1): Wärme wird bei konstantem Volumen aus dem Zylinder entfernt, wodurch Temperatur und Druck wieder auf den Ausgangspunkt gesenkt werden.

Warum müssen wir das Kompressionsverhältnis für den Atkinson-Zyklus reduzieren?

Im Otto-Zyklus erhöht sich nach dem Verbrennungsvorgang die während des Arbeitstakts auf den Kolben ausgeübte Kraft, sodass sich das Auslassventil öffnet, wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, und ungenutzte Wärme aus der Brennkammer abgeführt wird. Daher reduziert dieser Zyklus das Kompressionsverhältnis für mehr Expansion während des Expansionstakts, sodass die gesamte durch den Verbrennungsvorgang erzeugte Kraft auf den Kolben ausgeübt werden kann, bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht. Dies bedeutet, dass der Atkinson-Zyklus immer eine niedrigere/gleichwertige Leistung als der Otto-Zyklus hat. Der Otto-Zyklus hat jedoch einen niedrigeren thermischen Wirkungsgrad als der Atkinson-Zyklus.

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