By | 10 Temmuz 2015
1

Honda CBR 600 RR

 TANIM

 Honda CBR 600 RR’ın teorik olarak çevrim hesaplarının yapılması, güç, verim, moment, entropi değişim verilerinin elde edilmesi ve grafiğinin bilgisayar ortamında çizdirilmesi.

 CBR 600 RR Motorunun Teknik Özellikleri

Motor Sıvı soğutmalı,4 zamanlı, 16 subaplı, DOHC,sıralı 4 silindir
Motor Hacmi 599 cc
Silindir çapı*strok(mm) 67*42.5 mm
Sıkıştırma Oranı 12.2:1
Yakıt sistemi PGM-DSFI Elektronik Yakıt Enjeksiyon Sistemi
Maks. Güç(kw@dev/dak) 88/13500(119.8 PS)
Maks. Tork(Nm@dev/dak) 66/11250
Ateşleme Sistemi Bilgisayar kontrollü, dijital transistörlü, elektronik avanslı

 KABULLER

  • Çevrimin başlangıç şartları:

T1=300 K sıcaklık,

P1=101.325 kPa atmosfer basıncı,

3 00 K için sabitler;

Cv=0.7165 kj/kg.K

Cp=1.0035 kj/kg.K

k=(Cp/Cv)=1.4;

R=Cp-Cv=0.287 kj/kg.K alınacaktır.

  • Yapılan çevrim tek bir silindir için yapılacaktır. Çevrimin sonunda güç, moment ifadeleri için gerektiğinde toplam güç hesaplanacaktır.
  • Hacim birimleri m^3, basınç birimleri kPa, kütle birimleri kg alınıp gerektiğinde birim çevirmeler yapılacaktır. Diğer ifadelerin birimleri değerleri belirtilirken yazılacaktır.
  • Yapılan hesaplar teorik çevrim hesapları olduğundan, teorik çevrimdeki kabuller aynen burada da yapılacaktır. Yalnız teorik çevrimden farklı olarak 1 kg hava için hesap yapılmayıp, çevrim için gerekli olan yakıt ve hava miktarları hesaplanacaktır. Bu hesaplar üzerinden işlemler yapılıp, çevrime giren ısı da buna göre hesaplanacaktır.

 ÇEVRİM İÇİN GEREKLİ VERİLERİN ELDE EDİLMESİ

 Öncelikle motorumuzun toplam silindir hacminden ve sıkıştırma oranından yola çıkarak temel hacim ifadelerini çıkartalım. Burada kullanılacak olan kısaltmaların anlamları aşağıda verilip daha sonra hesapları yapılacaktır. Büyük harfle gösterilmiş olan hacim ifadeleri(V) m^3 olarak hacmi, küçük harfle gösterilmiş olan hacim(v) m^3/kg birimindedir ve özgül hacmi temsil etmektedir. Aynı durum diğer ifadeler (iş vb.) için de geçerlidir.

 Vc=Tek bir silindirin yanma odası hacmi,

Vh=Tek bir silindirin strok hacmi,

VH=Toplam strok hacmi,

 ε =Sıkıştırma oranı,

V1=Vh+Vc,

V2=Vc,

m=kütle’yi temsil etmektedir.

VH=599 cc=0.599 lt(litre)=0.599*10^-3 m^3’tür.

1.1

 

Vc=1.337*10^-5 m^3

V2=Vc=1.337*10^-5 m^3

V1=Vc+Vh=1.337*10^-5 + 1.4975*10^-4

V1=1.6314*10^-4 m^3

Başlangıç şartlarında ideal gaz denklemini kullanarak çevrime giren toplam hava-yakıt kütlesini bulalım:

P1*V1=m*R*T1

101.325*1.4975*10^-4=mT*0.287*300 ==> mT=1.92*10^-4 kg

 mT: çevrime giren toplam hava-yakıt miktarıdır. Honda CBR 600 RR motorumuz diğer birçok benzinli motor gibi çevrim esnasında 15 hava/1 yakıt kütlesen oranını kullanmaktadır. Bu bilgiye dayanarak bir çevrimde tek bir silindirin içine alınan hava ve yakıt kütlelerini bulalım:

 mT=(15 Hava+1 Yakıt)*X ==> X=1.2*10^-5 kg’dır.

Bu basit denklemde yakıtın katsayısı 1 olduğundan myakıt=1.2*10^-5 kg,

mhava=1.2*10^-5*15 ==> mhava=1.8*10^-4 kg olur.

Çevrimin ön bilgilerini elde ettikten sonra çevrim hesaplarına geçebiliriz.

 61:Sabit Basınçta Emme

P6=P1=101.325 kPa

w=P.dv

w61=P5*(v1-v6)=P1*(v1-v2) ==> w61=+79.03 kj/kg

 12:Tersinir Adyabatik Sıkıştırma

P1*v1^k=sbt

2

P2=101.325*12.2^1.4  ==> P2=3362,17 kPa

T2=T1* ε^(k-1)=300*12.2^(1.4-1)

T2=815.95 K

3

 

w=-364.91 kj/kg

300 Kelvin için havanın entropisi:

s1=1.702 kj/kg.K olur.

dq=T*ds (s:entropi,q:ısı)

0=T*ds ==> s2-s1=0

s2=s1=1.702 kj/kg.K’dir. Demek ki entropi değişimi meydana gelmiyor.

 23:Sabit Hacimde Isı Girişi

Q23=Qgiren=myakıt*Huyanma

myakıt:Çevrime giren yakıt miktarı

Hu:Yakıtın ısıl değeri

ʔyanma:Yanma verimidir. Biz teorik çalıştığımız için bunu 1 alacağız.

Motorumuzun yakıtı benzin olduğundan benzinin ısıl değerini bilmemiz gerekmektedir. Yakıtların alt ve üst ısıl değerleri vardır, benzinin ki şu şekildedir:

Hu,alt=43*10^3 kj/kg

Hu,üst=47300 kj/kg’dır. Biz çevrimimizde yakıtın ısıl değerini kendimiz belirlediğimizden dolayı bu iki değerin arasında bir değer alacağız.

Hu=46*10^3 kj/kg alalım ve buna göre hesaplarımızı yapalım.

Qgiren=1.2*10^-5*46*10^3*1 ==> Qgiren=0.552 kj

Çevrime giren ısının diğer bir formülü vardır. Bu formül bizim T3 sıcaklığını bulmamızı sağlayacaktır.

Qgiren=mtoplam*Cv*(T3-T2)’dir.

 T2=815.95 K idi. Buradaki Cv değeri sıcaklığa bağlı bir değer olduğundan biz başlangıçtaki Cv değerini kullanamayız. Bu yüzden tahmini bir T3 sıcaklığı uydurup T2 sıcaklığını da kullanarak ortalama sıcaklık değeri bulmamız gerekiyor. Bu ortalama sıcaklık değeri ile Cv değerini bulabilir ve işlemlerimizi ona göre yapabiliriz.

 T3=3500 K olsun. O halde Tortalama=2157.975 K olur. Termodinamik tablosundan değeri okuyup enterpolasyon yaparsak;

Cv=1.098 kj/kg.K çıkar. Değerleri yerine koyalım:

0.552=1.92*10^-4*1.098*(T3-815.95) è T3=3434.35 K. Bulduğumuz sıcaklık uydurduğumuz sıcaklığa yakın. Yaptığımız işlemdeki hata kabul edilebilir.

v2=v3

4

 

P3=14151.44 kPa

w23=P.dv

dv=0 ==> w23=0

5

 

 

 34:Tersinir Adyabatik Genişleme

6

 

 45:Sabit Hacimde Isı Atılması

V4=V5=V1=0.849 m^3/kg

w45=0.

Qçıkan=mtoplam*Cv*(T5-T4), T5=T1=300 K,

T4=1262.70 K

7

Bu işlemle Cv katsayısnı bulabilmek için iterasyon yapıyoruz.

Qçıkan=1.92*10^-4*0.807*(300-1262.70)

Qçıkan=-0.149 kj

s4=s1=1.702 kj/kg.K

 56: Egzoz Gazlarının Sabit Basınçta Atılması

P5=P6=P1=101.325 kPa

w56=P*dv=P*(v2-v1)

w56=-79.03 kj/kg

İş ve Verim Hesapları

wnet=-364.91+0+1558.16-79.03+79.03

wnet=1193.25 kj/kg

Wnet=mtoplam*w=1.92*10^-4*1193.25

Wnet=0.229 kj=229.104 joule

8

 

Bu verim ifadelerinin birbirleriyle aynı olmaları gerekirdi. Fakat biz giren ısıyı bulurken bazı varsayımlar yaptığımızdan dolayı ısı ile olan verim ifadesi diğerlerinden farklı çıktı.

 Güç ve Tork

10

 

Pmaks=103.5 kW (Bu değer motorun teknik verilerinin içerisinde olup orada 88 kW olarak verilmiştir. Bu da motorumuzun teorik güçten %14.97 oranında kayıpla çalıştığını göstermektedir.)

11

 

 Teorik Çevrim Hesaplarının Tabloları

 Hesaplamadan elde edilen değerler aşağıda tablolar halinde verilmiştir. Bu tablolar grafik çizimini kolaylaştırmak, istenilen değerlerin çabucak bulunmasını sağlamak amaçlıdır.

 Tablo 1: Basınç, hacim, sıcaklık tablosu

  1 2 3 4 5 6
P(kPa) 101.325 3362.17 14151.44 426.78 101.325 101.325
V(m^3/kg) 0.849 0.069 0.069 0.849 0.849 0.096
T(K) 300 815.95 3434.35 1262.70 300 300

Tablo 2: Entropi değişimi tablosu

 

  1 2 3 4
S(kj/kg.K) 1.702 1.702 3.280 3.280

 Bilgisayar Ortamında Basınç-Hacim Grafiğinin Çizdirilmesi

Elde edilen değerler kullanılarak Matlab programı yardımıyla motorun basınç-hacim grafiği çizdirilmiştir.

12

Matlab programı yardımıyla çizilmiş teorik P-v diyagramı.

13

Solidworks ortamında çevrimin numaralandırılması.

 

 

Adem ORUZ

10 Temmuz 2015

One Reply to “Honda CBR 600 RR Motorunun Teorik Çevrim Hesabı”

  1. murat

    teşekkür ederim çok yardımcı oldunu ALLAH tuttunuzu altın etsin.

    Reply

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir