Download - Motori 7. predavanje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 1
Motori
7. predavanje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 2
NUMERIČKO MODELIRANJE P ROCESA MOTORA S UNUTARNJIM IZGARANJEM
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 3
KARAKTERISTIKA PROCESA KOJI SE MODELIRAJU
Fizikalni procesi:
• Termodinamički proces u prostorima motora (cilindru, kolektorima, turbopuhalu itd.) s pretvorbama energije i s prijenosom energije (prijenos topline i rada)
• Procesi strujanja fluida (plinova i tekućina) pri usisu, ispuhu, strujanju u prostoru izgaranja, ubrizgavanju goriva, leta kapljica goriva i njihova isparavanja u plinu, hidrodinamike ulja u ležjima itd.
• Prijenos sila putem mehaničkih komponenti motora, kinematika i dinamika mehanizma
• Dinamika motora zajedno s pogonjenim strojem, vozilom itd. (tranzijentna i ustaljena stanja rada motora
Kemijski procesi:
• Procesi predplamenih kemijskih reakcija i procesi s reakcijama izgaranja,
• Procesi tvorbe polutanata u plinovima izgaranja,
• Procesi obrade ispušnih plinova radi smanjenja emisija.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 4
KARAKTERISTIKA PROCESA KOJI SE MODELIRAJU
Geometrijske karakteristike:
• Promjena volumena prostora izgaranja,
• Dimenzionalnost modela,
• Gustoća mreže diskretizacije.
Vremenske karakteristike:
• Proces u motoru s unutarnjim izgaranjem mijenja se tijekom vremena te stoga predstavlja nestacionarni (vremenski neustaljeni) proces,
• Vanjske karakteristike motora (snaga, brzina vrtnje itd.) mogu se za jedno dulje vrijeme smatrati ustaljenima, pa na toj razini možemo koristiti modele koji ne ovise o vremenu, tj. vremenski stacionarne modele
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 5
TEMELJNI ZAKONI OČUVANJA KOJI SE KORISTE U MODELIRANJU PROCESA MOTORA
• Zakon očuvanja ukupne mase (npr. jednadžba kontinuiteta),
• Zakon očuvanja energije (npr. 1. zakon termodinamike),
• Zakon očuvanja količine gibanja (npr. ravnoteža sila),
• Zakon očuvanja (mase) kemijskih sastojaka (tijekom kemijskih procesa)
NAPOMENE:
• Masa i energija su skalarne veličine (nemaju smjer svoga djelovanja kao vektori). Njih opisuje samo po jedna jednadžba bez obzira na dimenzionalnost problema.
• Količina gibanja je vektorska veličina. Ovisno o tome kolika je dimenzionalnost modela (0, 1, 2 ili 3) imamo i broj jednadžbi za komponente po prostornim koordinatama.
• Suma svih jednadžbi očuvanja mase sastojaka je jednadžba očuvanja ukupne mase. Stoga se kod zakona očuvanja mase kemijskih sastojaka prate samo jednadžbe za sastojke čija je masa mala, a ne prati se sastojak čija je masa najveća (npr. dušik). Njegova se masa posredno izračunava iz razlike ukupne mase i zbroja mase ostalih sastojaka.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 6
OBLICI JEDNADŽBI OČUVANJA
Diferencijalni oblik jednadžbi očuvanja veličine :
Sgraddivdiv
tu
akumulacija + konvekcija (strujanje) = difuzija (provođenje) + izvorni član
t – vrijeme, – gustoća, – veličina koja je predmet
očuvanja, – koeficijent difuzije,S – izvor (ili ponor)n - normala na vanjsku plohu
volumenau - brzina
Integralni oblik jednadžbi očuvanja veličine :
t CVt At At CV
dtdVSdtdAgradndtdAndtdVt
u
akumulacija + konvekcija (strujanje) = difuzija (provođenje) + izvorni član
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 7
= 1 u jednadžbi očuvanja mase, = u ili h u jednadžbi očuvanja energije, = u jednadžbi očuvanja količine gibanja
u – specifična unutarnja energija,h – specifična entalpijaw - brzina strujanja
w
Diferenacijalni oblik jednadžbi očuvanja je uobičajeni oblik koji se najčešće koristi i služi kao podloga za razvoj matematičkih modela. Nedostatak tog oblika jednadžbi je u tome da njihovo korištenje pretpostavlja da oni opisuju kontinuirane promjene.
Integralni oblik jednadžbi očuvanja omogućuje njihov zapis i za situacije s diskontinuitetom u svojoj promjeni (npr. udari tlačnih valova, eksplozije, padovi, prijelomi materijala itd.)
– veličina koja je predmet očuvanja je ovisna o jednadžbi očuvanja:
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 8
Očuvanje mase
Očuvanje količine gibanja u smjeru osi x
Očuvanje količine gibanja u smjeru osi y
Očuvanje količine gibanja u smjeru osi z
Očuvanje unutarnje energije i
Jednadžba stanja
Jednadžbe očuvanja za strujanje fluida bez kemijskih reakcija
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 9
KLASE MODELA PO DIMENZIONALNOSTI
0D (nultodimenzionalni) modeli:
Kontrolni volumen predstavlja npr. cijeli prostor izgaranja. Ovi modeli podrazumijevaju da je trenutno stanje po cijelome kontrolnom volumenu jednako, tj. homogeno. U tim modelima nema razlike po promatranom volumenu. Npr. trenutna temperatura je u svakoj točki promatranog volumena jednaka.
Jednadžbe koje opisuju stanje su:- jednadžba očuvanja mase,- jednadžba očuvanja energije.
qD (kvazidimenzionalni) modeli:
Prostor izgaranja se može podijeliti na više područja ili kontrolnih volumena (npr. područje svježe smjese i područje produkata izgaranja). Ovi modeli podrazumijevaju da je trenutno stanje po svakom cijelome kontrolnom volumenu jednako, tj. homogeno. Ovi modeli omogućuju praćenje razlika po prostoru izgaranja. Npr. trenutna temperatura je u svakoj točki promatranog podrućja jednaka, no svako područje može imati svoju temperaturu unutar prostora izgaranja.
Jednadžbe koje opisuju stanje su:- jednadžba očuvanja mase,- jednadžba očuvanja energije.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 10
KLASE MODELA PO DIMENZIONALNOSTI
1D modeli:
Najčešće se koriste za praćenje promjena duž cijevi, kada nas ne interesiraju detalji promjena po poprečnom presjeku. Model podrazumijeva da je stanje po poprečnom presjeku homogeno.
Jednadžbe koje opisuju stanje su:- jednadžba očuvanja mase,- jednadžba očuvanja energije,- jednadžba očuvanja količine gibanja duž osi x
2D modeli:
Najčešće se koriste za praćenje promjena po presjeku osnosimetričnih prostora. Model podrazumijeva da je stanje po obodu u danoj točki poprečnog presjeka jednako.
Jednadžbe koje opisuju stanje su:- jednadžba očuvanja mase,- jednadžba očuvanja energije,- jednadžba očuvanja količine gibanja duž osi x- jednadžba očuvanja količine gibanja duž osi y
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 11
KLASE MODELA PO DIMENZIONALNOSTI
3D modeli:
Koriste se za praćenje promjena po cijelome promatranom volumenu.
Jednadžbe koje opisuju stanje u kontrolnom volumenu su:- jednadžba očuvanja mase,- jednadžba očuvanja energije,- jednadžba očuvanja količine gibanja duž osi x- jednadžba očuvanja količine gibanja duž osi y- jednadžba očuvanja količine gibanja duž osi z
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 12
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 13
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 14
MODELIRANJE TURBULENTNOG STRUJANJA
Turbulentno strujanje igra izuzetno važnu ulogu u procesima strujanja i kemijskih reakcija, obzirom da pospješuje pojedine procese. Turbulentne strukture strujanja su najčešće manje nego što su dimenzije kontrolnog volumena. Kako ne bi morali značajno smanjiti dimenziju kontrolnih volumena, a da se efekti turbulentnog strujanja obuhvate u proračunu, najčešće se koriste modeli turbilencije u obliku dodatnih jednadžbi koje treba riješiti u svakom kontrolnom volumenu. Najčešće su to dvije jednadžbe:
• Jednadžba očuvanja za generiranje turbulentne kinetičke energije,
• Jednadžba očuvanja za potrošnju turbulencije (tj. njenu disipaciju)
Modeli turbulentnog strujanja se koriste samo u 2D i 3D modelima. Dodatnim jednadžbama povećava se broj jednadžbi koje treba riješiti za svaki kontrolni volumen.
Najpoznatiji modeli turbulentnog strujanja koji se danas koriste su:
• k- model,
• model renormalizacijskih grupa (RNG model),
• model Reynoldsovih naprezanja (Reynolds Stress model)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 15
PRIMJERI PRIMJENE 2D I 3D MODELA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 16
Primjeri za utjecaj gustoće podjele na rezultat proračuna
prije GMT
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 17
5 x 4 = 20 10 x 8 = 80 20 x 16 = 320
40 x 32 = 1280 80 x 64 = 5120 1260 x 1032 = 1300320
Primjer utjecaja rezolucije mreže na uvid u detalje (Etoile, Pariz)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 18
Primjeri diskretizacije prostora izgaranja mrežom za 3D model
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 19
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 20
Razdioba turbulentne kinetičke energije u cilindru motora tijekom takta kompresije
60o KV pGMT
120o KV pGMT
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 21
Položaj prvih jezgri izgaranja obzirom na mlaz (7o KV pGMT)
Razdioba mase goriva (9o KV nGMT)
Razdioba temperature (9o KV nGMT)Razdioba koncentracije NOx (9o KV nGMT)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 22
Usporedba rezultata mjerenja (gore) i proračuna (dolje) za koncentraciju čađe prilikom ubrizgavanja mlaza n-heptana u uvjetima motora
Koncentracija čađe
Koncentracija čađe
Temperatura
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 23
Rezultati proračuna za izgaranje u brzohodnom dizelskom motoru
Razdioba temperature i izo-plohe za temperature 1500 K i 2500 K
Razdioba koncentracije čađe i izo-plohe za molarni udio od 5%
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 24
0D MODEL PROCESA MOTORA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 25
Prikaz prostora izgaranja s naznačenim granicama sustava i pozitivnim smjerovima prijenosa mase i energije
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 26
propuštanjeusisispuhsa stjenke
izgaranje
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 27
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 28
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 29
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 30
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 31
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 32
zaostali plinovi iz ranijeg procesanevezani zrak
Prikaz trenutnog sastava radnoga medija
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 33
Dodatni modeli za kompletiranje 0D modela
• Jednadžba stanja plina i model za svojstva plina kao radnoga medija,
• Izmjena topline sa stjenkama,
• Zakon oslobađanja topline pri izgaranju,
• Karakteristike pumpe za ubrizgavanje goriva,
• Karakteristike regulatora,
• Karakteristike puhala i turbine, te cijeloga turbopuhala
• Izmjena radnog medija sa susjednim kontrolnim volumenima,
Dodatni modeli za proračun nestacionarnih uvjeta rada:
• Dinamička svojstva sustava (moment inercije sustava, mase, mehanizmi),
• Dinamička svojstva turbopuhala,
• Dinamička svojstva regulatora.
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 34
Jednadžba stanja realnog plina
Jednadžba stanja idealnoga plina:
TZRmVp
TRmVp
Korelacije za svojstva plina kao radnog medija:
• Zacharias f(T,, p)
• Woschni, Pucher, Jankov itd. f(T,)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 35
Korelacije za svojstva produkata izgaranja i zraka
pod pretpostavkom idealnoga plina
(zanemarena disocijacija i utjecaj koeficijenta kompresibilnosti Z)
(Jankov, 1982.)
Korištene jedinice:
T, K - temperaturau, J/kg - specifična unutarnja energijacv, J/(kg.K) - spec. toplina pri V = const
R, J/(kg.K) - plinska konstantah, J/kg - specifična entalpija
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 36
J/kg27819317.1
14000547.05.171400075.06921400
J/kg.K39.10027.1
14000547.025.171400075.02692
J/kg57545
7.1
14000547.05.1714002
J/kg.K102.288067578.07.1
17.175844.179844.288
J/kg.K60086.0
067578.07.1
877272.12
1.287439.1002
39.1002102.288
J/kg62159611400102.2881193278
Primjer primjene korelacije za svojstva radnog medija za temperaturu 1400 K i
pretičak zraka 1.7
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 37
Svojstva realnog plina
(model po Zacharias-u, 1970.)
za područje T = 200 do 6000 K i p = 0.1 kPa do 100 MPa
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 38
1Zacharias, F.: Mollier-I,S Diagramme fuer Verbrennungsgase in der Datenverarbeitung, MTZ 31 (1970) 7, p. 296-303
Model za stvojstva realnog plina prema F. Zachariasu1, 1970.
Ulazne varijable za model:
Reducirana temperatura
Reducirani tlak
Sadržaj zraka
Molarna masa smjese plinova, kg/kmol
Plinska konstanta idealnoga plina, kJ/kg.K
1000
KT
0.0980665
MPa
0.980665
bar pp
0.0698
1r
rM 06021.089758.280
000
31451.8
MMR
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 39
Pomoćne veličine:
306.00212.04
65.1ln29.012.014.051.0
1
ln083.0573.012772.019088.0
9078.665.1
15
127.0103.0
err
Y
045.02 43.20972.18 Y
rA 44 10900711.01077105.2
rB 440 1098367.01042217.6
rD 22 106131.0108868.0
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 40
Faktor kompresibilnosti Z:
2
1
2
1
ln005.00128.0119.0774.0
1
193.042.01,,
007.0
00
Y
Y
D
e
rr
e
re
AB
TRm
VprfZ
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 41
Entalpija:
2
1
2
ln065.335.145.86
119.251
2 0115.06
020
0
Y
Yi
ii
D
e
r
e
ra
De
AB
TR
h
a0 = +3.514956-0.005026r
a1 = +0.131438-0.383504r
a2 = +0.477182+0.185214r
a3 = -0.287367-0.0694862r
a4 = +0.0742561+0.0164041r
a5 = -0.00916344-0.00204537r
a6 = +0.000439896+0.000101610r
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 42
Entropija:
21
2
1
434.2512.14
1
726.3179.8
ln1000ln0659.05566.31
05648.003453.03
0
6
02
0
YYk
kk
j
jj
D
e
r
e
rrc
arD
eA
TR
s
b0 = +2.979979+0.553140r
b1 = +0.0583637-0.485001r
b2 = +0.871349+0.0698183r
b3 = -0.451556-0.0028772r
b4 = +0.109164+0.000693663r
b5 = -0.0129754+0.0000920231r
b6 = +0.000608234-0.00000299679r
c0 = -0.805214
c1 = -0.400981
c2 = +0.576989
c3 = +0.060056
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 43
Specifična toplina cp u ovisnosti o tlaku i temperaturi za stehometrijske plinove izgaranja i čisti zrak
VG
Lu
Produkti izgaranja
Zrak
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 44
Specifična toplina cp u ovisnosti o tlaku i temperaturi za stehometrijske plinove (VG) izgaranja i čisti zrak (Lu)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 45
Promjena plinske konstante u ovisnosti o temperaturi i pretičku zraka pri tlaku od 1 bar
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 46
Reducirana entalpija stehiometrijskih plinova izgaranja u ovisnosti o temperaturi i tlaku
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 47
Reducirana entropija stehiometrijskih plinova izgaranja u ovisnosti o temperaturi i tlaku
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 48
PRIMJER PRIMJENE 0D MODELA
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 49
Shema brodskog dizelskog motora s prednabijanjem
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 50
Prikaz motora kao sustava uzajamno povezanih kontrolnih volumena
Usisni kolektor
CilindriGenerator
Ispušni kolektori
Spremnik zraka za upućivanje motora
Atmosfera
Turbopuhalo
Hladnjak zraka
Pumpa za ubrizgavanje
goriva
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 51
Prikaz toka informacija tijekom proračuna brodskog dizelskog motora
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 52
Prihvat nagle promjene opterećenja motoru od 1 MW na 4 MW
(Medica, 1988.)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 53
Promjena tlaka u cilindru Promjena temperature u cilindru
Promjena tlaka i temperature u cilindru tijekom preuzimanja nagloga opterećenja (prikazani su procesi br. 1, 2, 3, 8 i 15 od promjene opterećenja)
(Medica, 1988.)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 54
Proces br. 2
Proces br. 3
Proces br. 8
Proces br. 15
Prikaz niskotlačnog dijela procesa
pC - tlak u cilindru
pT - tlak pred turbinom
pL - tlak na usisu
(Medica, 1988.)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 55
Promjena brzine vrtnje motora i turbopuhala Promjena tlaka u cilindru motora
Numerička simulacija starta srednjehodnoga dizelskog motora
(Medica, 1988.)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 56
Usporedba rezultata proračuna (kružići) i podataka mjerenja (linije)
za brodski dizelski motor na generatorskoj karakteristici
(Mrakovčić, 2003.)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 57
Numeričke simulacije prihvata povećanja opterećenja motoru s
prednabijanjem
(Mrakovčić, 2003.)
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 58
Numeričke simulacije pogona teretnog vozila koje je s horizontalne ceste došlo na uspon s kutom nagiba od 3.5o u šestoj brzini. Gornji
dijagram prikazuje brzinu vozila, a donji promjenu snage motora.
(Katrašnik, 2004.)
Oznake:
MAN - originalna izvedba motora
ISG - motor u kombinaciji s elektromotorom u zamašnjaku motora
EM2 i EMG - elektromotor za ubrzavanje turbopuhala
Zavod za tehničku termodinamiku i energetiku Katedra za brodsko strojarstvo Tehnički fakultet Rijeka
Motori 7. Predavanje Modeliranje procesa motora Prof. dr. sc. Vladimir Medica 2011. 59
Zahvaljujemo na Vašoj pozornosti