Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

... konulu sunumlar: "Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü"— Sunum transkripti:

1 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
MOTOR KONSTRÜKSİYONU-2.HAFTA Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Yrd.Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ

2 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
MOTORLARDA VERİMLER Gerçekteki taze dolgu miktarı ile silindire alınan taze dolgu oranıdır. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

3 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
MOTORLARDA VERİMLER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü İş periyodundaki yakıt miktarı

4 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
MOTORLARDA VERİMLER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Pmi

5 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
MOTORLARDA VERİMLER Efektif güç İndike güç Efektif basınç İndike basınç Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Efektif verim

6 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Konstrüksiyon Parametreleri 4-Stroklu motor Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Emme Sıkıştırma Ateşleme Genişleme Egzoz İş stroğu

7 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Konstrüksiyon Parametreleri 2-stroklu motor Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

8 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Konstrüksiyon Parametreleri Wankel motoru Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

9 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Strok Sayısının Önemi 1- Eşit ana boyutlar devir sayısında ve silindir adedinde teorik olarak 2 stroklu motorlar ile pratikte kat daha fazla güç elde edilir 2- 2 stroklu motorların özgül ağırlığı 4 stroklu motorlara göre daha azdır. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü 3- 2 stroklu motorların yapımı 4 stroklu motorlara göre daha kolaydır. 4-Motor gürültüsü 4 storklu motorlarda daha azdır 5- 4 stroklu motorların mekanik verimi ve indike basıncı daha yüksektir. 6- 2 stroklu motorlarda özgül yakıt sarfiatı daha fazladır. (yanmamış yakıt daha fazla)

10 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Güç ve Maksimum Yakıt Ekonomisi 1- HAFİF MOTOR: Ağırlık başına güç fazla olacak 2- MAKSİMUM YAKIT EKONOMİSİ : Ekonomi 3- DÜŞÜK MALİYET : Üretimi kolay ve ucuz 4- GÜVENİLİRLİK : İyi tasarlanmış Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü 5- SAĞLAMLIK : İyi kalitede üretilmiş 6- ÖMÜR : Uzun ömürlü olmalı

11 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Soğutma Yapısının Önemi HAVA SOĞUTMALI - SU SOĞUTMALI Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

12 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Soğutma Sistemi Seçimi HAVA SOĞUTMALI SU SOĞUTMALI NEDEN HAVA ? Sadece vantilatör ve hava kanalları vardır. Pompa,radyatör boru vs olmadığından, motor yekpare ve daha hafif. Aynı strok hacminde performansları su soğutmalı ile aynıdır. Geniş atmosferik şartta kullanılır, antifiriz gereksinimi yok. Aşırı yük bölgesinde çalıştırılmıyor ise aşınma yönünden avantajlı.(Aşırı yükte aşınma fazla) Su ceketi olmadığından silindir ve silindir kafası arası montaj daha basit. NEDEN SU ? Hava soğutmalı motorda silindirlerin arasında geniş hava boşluğu olması gerekir. Su soğutmalıda bu boşluk azdır. Yük altında hava soğutmalı motor termik olarak zorlanırken, su soğutmalıda zorlanma sınırı yüksek. Tozlu ortamda çalışan hava soğutmalı motorlarda soğutma etkisi azalırken su soğutmalıda söz konusu olmaz. Sulu soğutma sistemi motor gürültüsünü büyük oranda azaltmaktadır. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

13 İYM.TERMODİNAMİK HESABINDA KABUL EDİLEN ŞARTLAR
İçten Yanmalı Motorların (İYM) gerçek çevrimin termodinamik hesabı aşağıdaki şartlar dahilinde yapılır Silindirdeki iş gazı (yakıt-hava karışımı artı yanma ürünleri) özgül ısısı sıcaklığa bağlı olarak değişen, aralarında reaksiyona girmeyen ideal gazlar karışımıdır. İdeal çevrimlerde olduğu gibi, yanma veya ısı giriş süreci: benzin motorlarında sabit hacimde (V=const); dizel motorlarında ise kısmen sabit hacim (V=const), kısmen de sabit basınçta (p=const) zaman faktörü göz önüne alınmadan gerçekleştiği kabul edilir. Sıkıştırma ve genişleme süreçlerindeki ısı kayıpları politropik süreçlerin istatistik olarak belirlenmiş üs değerleri (n1 ve n2) ile, yanma süreci ısı kayıpları (ısı iletimi ve yanma ürünleri disosyasyonu nedeniyle) ise tecrübi olarak belirlenmiş olan ısı kullanım katsayısı (ξZ) ile hesaba katılmış olurlar. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

14 Termodinamik hesabın amacı:
TERMODİNAMİK HESAPLARDA VERİLMİŞ OLAN VE SEÇİLEN PARAMETRELER Termodinamik hesabın amacı: Motordan talep edilen Ne efektif güç ve Me döndürme momentini alabilmek için Esas Boyutlarının (D Silindir Çapı ve S Piston Stroku) belirlemek Esas Boyutlar belli ise motordan alınabilecek Ne efektif gücü ve Me efektif momenti belirlemektir. Verilenler: Motor tipi Efektif güç Ne, kW (veya slindir çapı D ve piston stroku S, mm); Nominal devir sayısı n, dak-1; Kullanılacak yakıt (benzin, dizel yakıtı, LPG vs.). Hesap sonuçlarının iyi olması için istenilen motor tipine uygun benzer-prototip motor (en son, gelişmiş teknoloji ile üretilen bir motor olmalı) seçilmiş olması önemlidir. Prototip motor baz alınarak aşağıdaki parametreler seçilir: 1. Sıkıştırma oranı ε; 2. Hava fazlalık katsayısı (HFK) λ; 3. Volümetrik verim ηv; 4. Silindir sayısı ί; 5. Aşırı doldurma basınç oranı π = pk/po; 6. Piston ortalama hızı wp, m/s Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

15 HESAPLANAN PARAMETRELER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
YAKIT Motorun termodinamik hesabını kolaylaştırmak için yakıt-hava karışımında yakıt 1 kg olarak kabul edilir. Motor yakıtları değişik hidrokarbon karışımlarından ibarettir ve element bileşimleri ile gösterilirler. Sıvı yakıt için: C + H + O = 1 kg (1) Burada C, H ve O – sırasıyla karbon, hidrojen ve oksijenin 1 kg yakıttaki kütlesel kesirleridir. Yakıtın element kütlesel kesri belli ise, alt ısıl değeri Hu, kJ/kg aşağıdaki formul ile hesaplanır: Hu = [33,91 C + 125,6 H – 10,89 (O – S) – 2,51 (9 H + W)] (2) Burada S, W – yakıtta kükürt ve su buharı kütlesel kesirleridir. İş Gazı Emme ve sıkıştırma süreçlerinde iş gazları olarak silindirde yakıt-hava karışımı (benzin motorlarında) veya sadece hava (dizel motorlarında); yanma, genişleme ve egzoz süreçlerinde ise yanma ürün bileşimleri kullanılmaktadır. Yakıt-hava karışımı (veya hava) miktarı 1 kg yakıtın tam yanması için gerekli teorik hava miktarı kütlesel ve hacimsel olarak aşağıdaki formullerle hesaplanır: kg hava/kg yakıt (3) kmol hava/kg yakıt (4) Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

16 HESAPLANAN PARAMETRELER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Hava fazlalık katsayısı ( ) belli ise yakıt-hava karışımındaki gerçek hava miktarı: , kg hava/kg yakıt veya kmol hava/kg yakıt. (5) Taze dolgu yakıt-hava karışımı 1 kg yakıt artı havadan oluştuğu için kütlesel (m1) ve mol (M1) miktarı kg/1kg yakıt (6) kmol/1kg yakıt (7) Termodinamik hesaplarda gazlar kural olarak, kütlesel değil, hacimsel (mol) miktarı ile gösterilirler. Taze dolgu M1 artı artık gazlardan Mr (egzoz sürecinde atılamayan yanma ürünleri) oluşan iş karışımı miktarı: kmol/kg yakıt (8) Artık gazların miktarı artık gazlar katsayısı ile hesaplanır: kmol/1kg yakıt (9) Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

17 HESAPLANAN PARAMETRELER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Yanma ürünlerin bileşim miktarı Stokiyometrik yakıt-hava karışımının (λ = 1) tam yanma ürünleri: karbon dioksit CO2, su buharı H2O ve azot N2 bileşimleridir. Fakir yakıt-hava karışımı ( λ > 1) kullanıldığında yukarıda sıralananların yanısıra artık oksijen O2 de vardır. Buna göre sıvı yakıtın yanma ürün miktarı λ ≥ 1 iken: , kmol/kg yakıt (10) Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü (11) Zengin yakıt-hava karışımı (λ < 1) kullanıldığında iş gazları tam yanma ürünlerinin (CO2, H2O, N2) yanısıra eksik yanma ürünleri: karbon monoksit CO ve hidrojen H2 bileşimlerinden oluşmaktadır: kmol/kg yakıt (12)

18 HESAPLANAN PARAMETRELER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
kmol/kg yakıt (13) Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Burada - sabit büyüklük olup yanma ürünlerindeki hidrojen miktarının karbon monoksit miktarı oranına bağlıdır.

19 HESAPLANAN PARAMETRELER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Yanma sırasında bağıl hacim değişimi, yanma ürünleri mol miktarının yakıt-hava karışımı mol miktarı oranına eşit olan, yakıt-hava karışımının kimyasal moleküler değişim katsayısı μo büyüklüğü ile tanımlanır: (14) Yakıt-hava karışımın kimyasal moleküler değişim katsayısı μo iken Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü (15) ise (16) İş karışımının (Ma = M1 +Mr) gerçek moleküler değişim katsayısı μ veya (17) şeklinde hesaplanır ve aşağıda gösterilen sınırlar arasında değişmektedir:

20 HESAPLANAN PARAMETRELER Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Benzin motorlarında (λ = 0,85÷0,96) μ = 1,05÷1,12 Diesel motorlarında (λ = 1,4÷1,8) μ = 1,01÷1,05. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü