사바테 사이클 (Sabathe Cycle) 특징

사바테 사이클 (Sabathe Cycle) 특징

사바테 사이클(Sabathe cycle) 또는 공기표준 복합 사이클(air standard mixed cycle), 이중 사이클(dual cycle)은 전기점화기관이나 압축착화기관의 실제 P-V 선도에서 일어나는 열공급 과정을 더 현실적으로 묘사합니다. 이 사이클은 정적 연소와 정압 연소가 복합적으로 이루어지는 것으로, 고속 디젤기관에서 특히 유사하게 작동합니다.

 

 

사바테 사이클의 개요

사바테 사이클은 다섯 가지 기본 과정으로 구성됩니다:

 

1. 단열 압축 (1 → 2) : 등엔트로피 압축으로, 실린더 내 공기가 압축비 ( V_1 / V_2 )로 압축됩니다.

2. 정적 가열 (2 → 3) : 일정한 체적에서 기체로 열이 전달되어 기체의 온도가 상승합니다. 실제 기관에서는 정적 연소가 일어납니다.

3. 정압 가열 (3 → 4) : 일정한 압력에서 기체로 열이 전달되어 기체의 온도가 상승합니다. 실제 기관에서는 정압 연소가 일어납니다.

4. 단열 팽창 (4 → 5) : 등엔트로피 팽창으로, 체적 ( V_5 = V_1 )까지 팽창합니다.

5. 정적 방열 (5 → 1) : 일정한 체적에서 열을 방출하고 기체의 온도가 내려갑니다.

 

사바테 사이클 PS 선도 및 TS선도

 

사바테 사이클의 상태 변화 식

각 과정의 상태 변화 식은 다음과 같습니다:

 

1 → 2 : 등엔트로피 과정

 

2 → 3 : 정적 과정

3 → 4 : 정압 과정

 

4 → 5 : 등엔트로피 과정

 

열역학적 분석

사바테 사이클에서 열 공급은 두 단계로 나뉩니다:

· 정적 과정 (2 → 3)에서 열 공급 ( Q_v )

· 정압 과정 (3 → 4)에서 열 공급 ( Q_p )

 

따라서 전체 공급 열량은 ( Q_H = Q_v + Q_p )입니다.

 

오토 사이클과 디젤 사이클은 모두 사바테 사이클의 특별한 경우로써 얻어질 수 있습니다. 압축비(V1/V2)가 같을 때 이론적인 열효율을 비교하면 다음과 같습니다:

· 오토 사이클의 열효율이 가장 높습니다.

· 사바테 사이클의 열효율은 중간입니다.

· 디젤 사이클의 열효율이 가장 낮습니다.

 

사바테 사이클은 실제 내연기관에서 발생하는 복합적인 연소 과정을 반영하여 보다 현실적인 열역학적 모델을 제공합니다. 특히 고속 디젤 기관에서 이러한 사이클을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 이를 통해 더 나은 효율과 성능을 얻을 수 있는 방법을 모색할 수 있습니다. 사바테 사이클은 고정밀 엔진 설계와 분석에 있어 중요한 역할을 합니다.

 

디젤 사이클 과정, 분석 및 특징