অটো চক্র: পর্যায়ক্রমিক, কর্মক্ষমতা, অ্যাপ্লিকেশন, সমাধান ব্যায়াম - শারীরিক - 2025

আতর চক্র একটি তাপগতীয় চক্র দুই isochoric প্রক্রিয়া এবং দুই রুদ্ধতাপীয় প্রসেস গঠিত হয়। এই চক্রটি সংকোচনযোগ্য থার্মোডিনামিক তরলতে ঘটে। এটি জার্মান ইঞ্জিনিয়ার নিকোলাস অটো 19 শতকের শেষদিকে তৈরি করেছিলেন, যিনি অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন, আধুনিক অটোমোবাইলগুলির মধ্যে পাওয়া পূর্বসূরি হিসাবে সম্পূর্ণ করেছিলেন। পরে তাঁর পুত্র গুস্তাভ অটো বিখ্যাত বিএমডাব্লু সংস্থা প্রতিষ্ঠা করেছিলেন।

অটো চক্রটি অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিনগুলিতে প্রয়োগ করা হয় যা বাতাসের মিশ্রণ এবং পেট্রল, গ্যাস বা অ্যালকোহলের মতো উদ্বায়ী জ্বালানীর সাথে কাজ করে এবং যার জ্বলন বৈদ্যুতিক স্পার্ক দিয়ে শুরু হয়।

চিত্র 1. একটি ন্যাসকার প্রতিযোগিতায় গাড়ি। সূত্র: পিক্সাবে।

অটো চক্রের পর্যায়সমূহ

অটো চক্রের পদক্ষেপগুলি হ'ল:

1. আদিবাটিক সংকোচনের (পরিবেশের সাথে তাপ বিনিময় ছাড়াই)।
2. আইসোকোরিক আকারে তাপ শক্তির শোষণ (ভলিউম পরিবর্তন না করে)।
3. আদিবাটিক সম্প্রসারণ (পরিবেশের সাথে তাপ বিনিময় ছাড়াই)।
4. আইসোকোরিক আকারে তাপের শক্তি বহিষ্কার (ভলিউম পরিবর্তন না করে)।

চিত্র 2, নীচে দেখানো হয়েছে, পিভি (চাপ-ভলিউম) ডায়াগ্রামে অটো চক্রের বিভিন্ন ধাপ দেখায়।

চিত্র 2. অটো চক্রের পিভি ডায়াগ্রাম। সূত্র: স্বনির্মিত।

আবেদন

অটো চক্রটি চার-স্ট্রোক এবং দুই-স্ট্রোকের অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনগুলিতে সমানভাবে প্রযোজ্য।

-4-স্ট্রোক ইঞ্জিন

এই ইঞ্জিনটিতে একটি সিলিন্ডারে এক বা একাধিক পিস্টন থাকে, প্রত্যেকটিতে একটি (বা দুটি) খাওয়ার ভালভ এবং একটি (বা দুটি) এক্সস্টাস্ট ভালভ থাকে।

একে এ জাতীয় নামে অভিহিত করা হয় কারণ এর ক্রিয়াকলাপে সুনির্দিষ্টভাবে চারবার বা সুপরিচিত পর্যায়গুলি রয়েছে:

1. ভর্তি।
2. সঙ্কোচন.
3. বিস্ফোরণ.
4. অব্যাহতি.

ক্র্যাঙ্কশ্যাটের দুটি টার্নের সময় এই পর্যায় বা সময়গুলি ঘটে থাকে, কারণ পিস্টন 1 এবং 2 বারে নিচে এবং উপরে যায় এবং আবার 3 এবং 4 বারে নিচে এবং উপরে যায়।

নীচে আমরা এই ধাপগুলির মধ্যে কী ঘটে তা বিশদে বর্ণনা করি।

ধাপ 1

খাওয়ার ভালভগুলি খোলা থাকে এবং এক্সস্টাস্ট ভালভ বন্ধ করে দিয়ে পিস্টনটিকে সর্বোচ্চ পয়েন্ট থেকে নীচে নামিয়ে দেওয়া হয়, যাতে বায়ু-জ্বালানির মিশ্রণটি তার উত্থানের সময় পিস্টনে টানা হয়।

বায়ুমণ্ডলীয় চাপ PA এ অটো চক্র ডায়াগ্রামের ধাপ OA চলাকালীন গ্রহণ করা হয়। এই পর্যায়ে বায়ু-জ্বালানী মিশ্রণটি অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে, এটি সংকোচনযোগ্য তরল যার উপর অটো চক্রের এবি, বিসি, সিডি এবং ডিএ পর্যায় প্রয়োগ করা হবে।

ধাপ ২

পিস্টন তার সর্বনিম্ন পয়েন্টে পৌঁছানোর অল্প আগেই উভয় ভালভ বন্ধ হয়ে যায়। তারপরে এটি এমনভাবে উঠতে শুরু করে যে এটি বায়ু-জ্বালানির মিশ্রণটি সংকুচিত করে। এই সংকোচন প্রক্রিয়াটি এত তাড়াতাড়ি ঘটে যে এটি চারপাশে কার্যত তাপ দেয় না। অটো চক্রের সাথে এটি অ্যাডিএব্যাটিক প্রক্রিয়া AB এর সাথে মিল রয়েছে।

ধাপ 3

পিস্টনের সর্বোচ্চ পয়েন্টে, মিশ্রণটি সংকুচিত করা এবং ভালভ বন্ধ হয়ে গেলে, স্পার্কের সূত্র ধরে মিশ্রণের বিস্ফোরক দহন ঘটে। এই বিস্ফোরণটি এত দ্রুত যে পিস্টন সবেমাত্র নেমে এসেছে।

অটো চক্রের ক্ষেত্রে এটি আইসোকোরিক বিসি প্রক্রিয়ার সাথে মিলে যায় যেখানে প্রশংসনীয় ভলিউম পরিবর্তন ছাড়াই তাপ ইঞ্জেকশন করা হয়, ফলস্বরূপ মিশ্রণের চাপ বাড়িয়ে তোলে। জ্বালানী সহ বাতাসে অক্সিজেনের জ্বলনের রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা তাপ সরবরাহ করা হয়।

পদক্ষেপ 4

উচ্চ চাপের মিশ্রণটি প্রসারিত করে ভালভ বন্ধ থাকা অবস্থায় পিস্টনটি নীচে নেমে আসে। এই প্রক্রিয়াটি এত তাড়াতাড়ি ঘটে যে বাইরের সাথে তাপ এক্সচেঞ্জটি নগণ্য।

এই মুহুর্তে পিস্টনে ইতিবাচক কাজ করা হয়, যা সংযোগকারী রড দ্বারা ক্র্যাঙ্কশ্যাটে প্রেরণ করা হয় যা উদ্দেশ্যমূলক শক্তি উত্পাদন করে producing অটো চক্রের মধ্যে এটি অ্যাডিবাটিক প্রক্রিয়া সিডির সাথে সম্পর্কিত।

পদক্ষেপ 5

স্ট্রোকের নীচের অংশের সময়, ভলিউম প্রশংসনীয়ভাবে পরিবর্তন না করেই সিলিন্ডারের মাধ্যমে তাপকে রেফ্রিজার্টে ফেলে দেওয়া হয়। অটো চক্রে এটি ডিএ আইসোকোরিক প্রক্রিয়ার সাথে মিলে যায়।

পদক্ষেপ 6

পিস্টন স্ট্রোকের চূড়ান্ত অংশে, পোড়া মিশ্রণটি এক্সস্টাস্ট ভালভ দ্বারা বহিষ্কার করা হয় যা খোলা থাকে, যখন খাওয়ার ভালভ বন্ধ থাকে। অটো চক্রের ডায়াগ্রামে AO ধাপের সময় পোড়া গ্যাসগুলি থেকে মুক্তি পাওয়া যায়।

একটি নতুন বায়ু-জ্বালানী মিশ্রণের খাওয়ার ভালভের মাধ্যমে এন্ট্রি দিয়ে পুরো প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি হয়।

চিত্র 3. ফোর স্ট্রোক ইঞ্জিন। সূত্র: পিক্সাবে

অটো চক্রে নেট কাজ হয়েছে

অটো চক্রটি হিট ইঞ্জিনের মতো কাজ করে এবং ঘড়ির কাঁটার দিকে চালিত হয়।

একটি গ্যাস দ্বারা কাজ করা ডাব্লু যা দেয়ালগুলিকে ধারণ করে তা প্রসারিত করে নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা গণনা করা হয়:

যেখানে vi হল প্রাথমিক ভলিউম এবং ভিএফ এর চূড়ান্ত পরিমাণ।

থার্মোডাইনামিক চক্রের নেট কাজটি পি - ভি ডায়াগ্রামের চক্রের সাথে আবদ্ধ অঞ্চলটির সাথে মিলে যায়।

অটো চক্রের ক্ষেত্রে এটি এ থেকে বি প্লাসের সাথে যান্ত্রিক কাজের সাথে সি থেকে ডি পর্যন্ত করা যান্ত্রিক কাজের সাথে সামঞ্জস্য করে খ এবং সি এর মধ্যে কাজটি শূন্য হয় যেহেতু ভলিউমের কোনও পরিবর্তন নেই। একইভাবে ডি এবং এ এর ​​মধ্যে কাজটি শূন্য।

এ থেকে বি পর্যন্ত কাজ হয়েছে

ধরা যাক আমরা বিন্দু A থেকে শুরু করি, যেখানে এর ভলিউম ভ, এর চাপ পা এবং এর তাপমাত্রা টা জানা আছে।

বিন্দু A থেকে বিন্দু বিতে একটি অ্যাডিয়াব্যাটিক সংকোচন করা হয়। আধা-স্থির অবস্থার অধীনে, অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়াগুলি পায়সনের আইন মেনে চলে, যা বলে যে:

যেখানে γ অ্যাডিয়াব্যাটিক ভাগফলকে স্থির চাপে নির্দিষ্ট তাপ এবং ধ্রুবক ভলিউমে নির্দিষ্ট তাপের মধ্যে ভাগফল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।

সুতরাং A থেকে B পর্যন্ত করা কাজটি সম্পর্কের দ্বারা গণনা করা হবে:

অবিচ্ছেদ্য গ্রহণের পরে এবং অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়ার জন্য পয়সনের অনুপাত ব্যবহার করার পরে, আমাদের রয়েছে:

যেখানে r হল সংকোচনের অনুপাত r = Va / Vb।

সি থেকে ডি পর্যন্ত কাজ হয়েছে

একইভাবে সি থেকে ডি পর্যন্ত করা কাজটি অবিচ্ছেদ্য দ্বারা গণনা করা হবে:

যার ফল

যেখানে r = Vd / Vc = Va / Vb হ'ল সংক্ষেপণ অনুপাত।

নেট কাজ দুটি কাজের যোগফল হবে:

অটো চক্রের নেট হিট

এ থেকে বি এবং সি থেকে ডি পর্যন্ত প্রক্রিয়াগুলিতে কোনও তাপের বিনিময় হয় না কারণ এগুলি অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়া।

বি থেকে সি পর্যন্ত প্রক্রিয়াটির জন্য, কোনও কাজ করা হয় না এবং দহন দ্বারা প্রদত্ত তাপ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি করে এবং তাই এর তাপমাত্রা টিবি থেকে টিসি পর্যন্ত করে।

একইভাবে, ডি থেকে এ থেকে প্রক্রিয়াটিতে তাপ স্থানান্তর রয়েছে যা এটি হিসাবে গণনা করা হয়:

নেট তাপ হবে:

কর্মক্ষমতা

একটি চক্রীয় মোটরের কর্মক্ষমতা বা দক্ষতা গণনা করা হয় নেট পরিচালিত কাজ এবং অপারেশনের প্রতিটি চক্রের জন্য সিস্টেমে সরবরাহ করা তাপের মধ্যে ভাগফল খুঁজে বের করে।

যদি পূর্বের ফলাফলগুলি পূর্বের অভিব্যক্তিতে পরিবর্তিত হয় এবং অনুমান করা হয় যে জ্বালানী বায়ু মিশ্রণটি আদর্শ গ্যাস হিসাবে আচরণ করে, তবে চক্রের তাত্ত্বিক দক্ষতা পৌঁছে গেছে, যা কেবল সংক্ষেপণের অনুপাতের উপর নির্ভর করে:

অটো চক্র সমাধান অনুশীলন

-অনুশীলনী 1

7.5 সংকোচনের অনুপাত সহ একটি 1500 সিসি ফোর-স্ট্রোক পেট্রোল ইঞ্জিন 100 কেপিএ এবং 20 ডিগ্রি সেলসিয়াস বায়ুমণ্ডলের চাপযুক্ত পরিবেশে কাজ করে। চক্র প্রতি নেট কাজ নির্ধারণ করুন। ধরে নিন যে দহনটি প্রতি গ্রাম বায়ু-জ্বালানী মিশ্রণের জন্য 850 জোলস অবদান রাখে।

সমাধান

নেট কাজের এক্সপ্রেশন আগে গণনা করা হয়েছিল:

সম্পন্ন নেট কাজ নির্ধারণের জন্য আমাদের চক্রের বি এবং সি পয়েন্টগুলিতে ভলিউম এবং চাপ নির্ধারণ করতে হবে।

A বিন্দুতে ভলিউম যেখানে সিলিন্ডারটি এয়ার-পেট্রল মিশ্রণ দ্বারা ভরাট করা হয়েছে তা হ'ল 1500 সিসি স্থানচ্যুতি। বি বিন্দুতে ভলিউম Vb = Va / r = 200 cc হয়।

বিন্দু সি এর আয়তনও 200 সিসি।

A, B এবং C এ চাপের গণনা

A বিন্দুতে চাপটি বায়ুমণ্ডলীয় চাপ। অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়াটির জন্য পয়সনের অনুপাত ব্যবহার করে বিন্দু বিতে চাপটি গণনা করা যেতে পারে:

এই মিশ্রণটি মূলত বায়ু যা ডায়াটমিক আদর্শ গ্যাস হিসাবে বিবেচিত হতে পারে তা বিবেচনা করে, গামা অ্যাডিয়াব্যাটিক সহগের মানটি ১.৪ নেবে। তারপরে বি পয়েন্টে চাপটি 1837.9 কেপিএ হবে।

বিন্দু সি এর আয়তন বিন্দু বি এর সমান, এটি 200 সিসি।

দহনজনিত তাপমাত্রা বৃদ্ধির কারণে বিন্দু সি তে চাপ বি বিন্দুতে বেশি থাকে is এটি গণনা করার জন্য আমাদের জানতে হবে দহনটি কতটা তাপ দান করেছে।

দহন দ্বারা প্রদত্ত তাপটি যে পরিমাণ মিশ্রণ পুড়েছে তার সমানুপাতিক।

রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ ব্যবহার করে:

সুতরাং জ্বলনের সাহায্যে তাপটি হ'ল 1.78 গ্রাম x 850 জোলস / গ্রাম = 1513 জোলস। এর ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধি ঘটে যা থেকে গণনা করা যায়

টিবি রাষ্ট্রের সমীকরণ থেকে 718 কে-র ফলাফল হিসাবে গণনা করা যেতে পারে, সুতরাং আমাদের তথ্যের জন্য, টিসির ফলাফলটি 1902 কে হয় is

সি বিন্দুতে চাপটি সেই বিন্দুতে প্রয়োগ হওয়া রাষ্ট্রের সমীকরণ দ্বারা দেওয়া হয় যার ফলস্বরূপ 4868.6 কেপিএ হয়।

চক্র প্রতি নেট কাজটি তখন 838.5 জোলস।

অনুশীলন 2

অনুশীলন থেকে মোটরের দক্ষতা বা কার্যকারিতা নির্ধারণ করুন 1. মোটরটি 3000 আরপিএম-এ চলে বলে মনে করে, শক্তিটি নির্ধারণ করুন।

সমাধান

সরবরাহ করা উত্তাপের মাধ্যমে নেট কাজকে ভাগ করে নেওয়া 55.4% এর দক্ষতা দেয়। এই ফলাফলটি সংক্ষেপণের অনুপাতের একটি কার্যকারিতা হিসাবে দক্ষতার জন্য সূত্রের প্রত্যক্ষ প্রয়োগের সাথে মিলিত হয়।

বিদ্যুৎ সময় প্রতি ইউনিট সম্পন্ন কাজ। 3000 আরপিএম প্রতি সেকেন্ডে 50 টি বিপ্লব সমান। তবে ইঞ্জিনটির প্রতিটি দুটি বিপ্লবের জন্য অটো চক্র সম্পন্ন হয়েছে কারণ এটি একটি ফোর স্ট্রোক ইঞ্জিন, যেমনটি আমরা আগেই ব্যাখ্যা করেছি।

এর অর্থ হ'ল এক সেকেন্ডে অটো চক্রটি 25 বার পুনরাবৃত্তি হয় তাই সম্পন্ন কাজটি এক সেকেন্ডে 25 x 838.5 জোলস হয়।

এটি 28 হর্সপাওয়ারের সমান 20.9 কিলোওয়াট পাওয়ারের সাথে সম্পর্কিত।

তথ্যসূত্র

1. থার্মোডাইনামিক চক্র। থেকে উদ্ধার: fis.puc.cl
2. মার্টন, টি। এবং সেরানো, এ। অটো চক্র। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: 2.montes.upm.es।
3. সেভিলা বিশ্ববিদ্যালয়। প্রয়োগিত পদার্থবিজ্ঞান বিভাগের উইকি অটো চক্র মামলার স্টাডি। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: laplace.us.es।
4. উইকিপিডিয়া। অটো চক্র। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: es.wikedia.com.com থেকে
5. উইকিপিডিয়া। অটো ইঞ্জিন। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: es.wikedia.com.com থেকে