عملية تصريف الغازات المستهلكة

عملية تصريف الغازات المستهلكة Exhaust process:

تتألف عملية الطرح من مرحلتين: الانفلات Blow down والطرد (التصريف) Exhaust، عندما يفتح صمام الانفلات (الخروج) قرب نهاية شوط التمدد (النقطة 4 من الشكل التالي) فإنّ الغازات ذات درجة الحرارة المرتفعة تواجه بشكل مفاجئ ضغطاً منخفضاً، تغادر نسبة كبيرة من الغازات حجرة الاحتراق أثناء عملية التصريف بسبب فرق الضغط الناشئ عن فتح صمام الإفلات، عندما يتساوى الضغط عند طرفي الصمام، فإن الأسطوانة تظل مملوءة بغازات الاحتراق المستهلكة التي تتواجد كذلك في مجاري التصريف عند ضغط مساوٍ تقريباً للضغط الجوي،  بعدئذٍ تدفع الغازات إلى الخارج عبر الصمام الذي لا يزال مفتوحاً وذلك بواسطة المكبس لدى حركته بالاتجاه المعاكس (بين BDC و TDC خلال شوط الطرد).

تبرد الغازات المنفلتة عبر تمددها (انخفاض ضغطها)، رغم كون عملية التمدد غير عكوسة، فإنّ العلاقة الأيزونتروبية للغاز المثالي بين الضغوط ودرجات الحرارة تسمح بالحصول على تقريب جيد لحساب درجة الحرارة T₇ في العملية الافتراضية 4→7 المبينة على الشكل التالي:

حيث P₇= P_ex= P_ex

P_ex ضغط انفلات الغازات، يعتبر عادة مساوية للضغط المحيط (1atm).

إن الغازات المغادرة لحجرة الاحتراق أثناء عملية الانفلات تمتك طاقة حركية سوف تتبدد بسرعة في مجرى الانفلات، مؤديةً إلى ارتفاع إنتالبي الغازات ودرجة حرارتها، الجزء الأول من الغازات المغادرة لحجرة الاحتراق سيمتلك أعلى السرعات ومن ثم فإنّه سيصل إلى أعلى درجات الحرارة بفعل تبدد هذه السرعة (النقطة 7_a في الشكل التالي)، والأجزاء التالية من الغازات ستمتلك سرعات أقل مما يجعل درجات حرارتها بعد التمدد أقل وستكون الطاقة الحركية لآخر جزء من الغازات صغيرة ودرجة حرارتها قريبة من T₇.

يكون جريان الغازات عبر صمام الإفلات في بداية التصريف صوتياً Sonic velocity وهذا يحدد سرعة الغاز وطاقته الحركية، إذا أمكن من المستحسن تركيب العنفة (في الشاحن العنفي) قريبة جداً من مجاري تصريف الغازات للاستفادة قدر الإمكان من الطاقة الحركية للغازات المنفلتة في العنفة، يعتبر ضغط الغازات في شوط الانفلات مساوياً للضغط الجوي، أما درجة حرارة الغازات فتحسب وفق المعادلة المذكورة أعلاه (لحساب T₇) والملاحظ بأن هذا متضارب مع ما هو مبين في الشكل التالي لشوط الانفلات 5→6.

في هذا الشكل يتغير الحجم النوعي v أثناء العملية وهذا التضارب ينشأ لأن الشكل يستخدم نموذج جملة مغلقة لوصف عملية في جملة مفتوحة هي شوط الانفلات والطرد.

 يجب أن تلاحظ إذاً أن النقطة 7 هي نقطة افتراضية ولا تمثل موقعاً فيزيائياً فعلياً للمكبس.

في نهاية شوط الطرد تظل كمية من الغازات في حجم خلوص الأسطوانة، تمتزج هذه الغازات مع الشحنات القادمة من الهواء والوقود وتنتقل إلى الدارة الجديدة.

تتراوح قيمة X_r بين %3 و %7 عند الحمولة الكاملة وتصل إلى % 20 لدى انفتاح الخانقة الجزئي عند الحمولات الصغيرة.

لمحركات الاشتعال بالانضغاط تكون نسبة الغازات المتبقية أقل بسبب نسب الانضغاط المرتفعة التي تمتلكها وانخفاض حجم الخلوص لها، كذلك تتأثر كمية الغازات المتبقية بموقع الصمامات وبفترة تقاطعها.

وباعتبار عملية الانفلات 4→7 تمدداً ايزونتروبياً فإنّ: