디젤 싸이클 (Diesel cycle)

이론

디젤 싸이클 (Diesel cycle)

관리자a 2020. 6. 25. 10:14

디젤 싸이클 (Diesel cycle)

왕복 내연 기관에 사용되는 과정이다.

연료가 연소실내의 공기의 압축과정 동안에 발생하는 열에 의해 연료가 점화되는 것이 특징이다

(오토 싸이클의 경우는 스파크 점화기가 연료-공기 혼합 가스를 점화시킨다).

디젤 엔진도 일종의 열을 일로 바꾸어 주는 열엔진이며 자동차, 항공기, 발전기, 배, 잠수함등에 사용된다.

이상화된 디젤 싸이클

1-2 과정 (파란색)

유체의 등엔트로피 압축

(외부에서 시스템으로 일이 들어감 $W_{in}$ )

2-3 과정 (빨간색)

가역 등압 가열

(외부에서 시스템으로 열이 들어감 $Q_{in}$ )

3-4 과정 (노랑)

등엔트로피 팽창

(시스템에서 외부로 일이 나감 혹은 시스템이 외부에 일을 함 $W_{out}$ )

4-1 과정 (녹색)

가역 정적 냉각

(시스템에서 외부로 열이 나감 $Q_{{out}}$ )

최대 효율

아래 식은 디젤 과정의 이상적인 최대 효율을 나타내며 물론 실제 디젤엔진은 열 및 마찰 손실에의해 이보다 매우 낮다.

(오토 싸이클 식보다는 훨씬 복잡하다.)

$\eta _{{th}}=1-{\frac {1}{r^{{\gamma -1}}}}\left({\frac {\alpha ^{{\gamma }}-1}{\gamma (\alpha -1)}}\right)$

$\alpha$ = ${\frac {V_{3}}{V_{2}}}$ : (cut-off ratio)로 $\alpha =\left({\frac {T_{3}}{T_{1}}}\right)\left({\frac {1}{r^{{\gamma -1}}}}\right)$ 나타낼 수도 있다.

$r$ = ${\frac {V_{1}}{V_{2}}}$ : 압축비 (compression ratio)

$\gamma$ : 비열비 (Cp/Cv)

오토 싸이클과의 효율 비교

두 효율식을 비교하면 주어진 압축비에 대해서 오토싸이클이 더 높은데 실제의 경우는 디젤엔진이 더 높은 압축비에서 운용이 가능해서 효율이 더 높다. 이외에도 현실과 이상은 많은 다른 차이점들이 있다 (다 따지면 대략 혼란스럽다).

참고문헌

https://en.wikipedia.org/wiki/Diesel_cycle

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