Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Термохимические соотношения при сгорании
Количество воздуха, необходимое для сгорания топлива, можно установить из стехиометрических уравнений химических реакций. В итоге, сгорание углеводородного топлива описывается следующими уравнениями: С + О2 = СО2 , (2.2.1) 2С + О2 = 2СО , (2.2.2) 2Н2 + О2 = 2Н2О. (2.2.3) Принимая во внимание атомные и молекулярные веса элементов и выражая газообразные компоненты в молях, можно получить соответственно 12 кг С + 1 моль О2 = 1 моль СО2; (2.2.4) 24 кг С+ 1 моль О2 = 2 моль СО, (2.2.5) 4 кг Н2+ 1 моль О2 = 2 моля Н2О. (2.2.6) Из уравнений (2.2.4…2.2.6) определяется количество молей воздуха Мо, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива: , моль/кг топлива (2.2.7) где 0,21 — объемное содержание кислорода в воздухе; С, Н, О — весовая доля углерода, водорода и кислорода в элементарном составе топлива. Элементарный состав топлива можно принять для бензина – С = 0,855 и Н = 0,145. Действительное количество воздуха М, участвующее в сгорании, обычно не равно теоретическому Мо и составляет M = αMo, (моль/кг топлива) (2,2,8) где α – коэффициент избытка воздуха при сгорании. Для карбюраторных двигателей α = 0,8-1,15 в зависимости от режима работы. При расчете рабочего процесса обычно принимается α = 0,85…0,9. Число молей свежего заряда, поступившего в цилиндр за время впуска в двигателях с внешним смесеобразованием ,(моль/кг топлива) (2,2,9) где μТ – молекулярный вес паров топлива (μТ = 114 кг/моль); в двигателях с внутренним смесеобразованием М3 = М = α М0 (моль/кг топлива)………………..(2.2.10) Число молей продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг топлива, также определяется из уравнений (2.2.4…2.2.6). Если сгорание происходит при α > 1, то число молей продуктов сгорания равно МГ = МСОг + МНг0 + МN2 + МОг (моль/кг топлива). (2.2.11) Из уравнений (2.2.4) и (2.2.6) следует, что
Число молей азота при сгорании не изменяется, поэтому MN2=0,79M = 0,79α M0 . Число молей избыточного кислорода равно МОг=0,21 (M - Мo) = O,21 Мо (a- 1). Подставляя найденные количества компонентов продуктов сгорания в уравнение (2.2.11), получим Мг = (2.2.12) или, учитывая уравнение (2.2.7), получим окончательно число молей продуктов сгорания при α > 1 Мг = (моль/кг топлива). (2.2.13) В случае сгорания с недостатком воздуха (α < 1) часть углерода и водорода окисляется не полностью и в продуктах сгорания присутствуют окись углерода и свободный водород: МГ = МСО2 + МCO + МН20 + МН2+ МN2 (моль/кг топлива). (2.2.14) Предполагая, что неполному окислению подвергаются доли углерода и водорода, оцениваемые коэффициентами φ и φ1 можно записать и . Тогда число молей продуктов полного окисления будет равно и Число молей азота остается равным MN2 = 0,79αM0. Общее количество продуктов сгорания в этом случае будет равно (2.2.15) или после преобразования (моль/кг топлива) (2.2.16) Как видно из уравнений (2.2.2) и (2.2.3), в реакциях неполного окисления углерода и частичного сгорания водорода происходит удвоение числа молей газов. Поэтому число молей продуктов сгорания в этом случае оказывается больше числа молей свежего заряда. Это увеличение тем больше, чем больше продуктов неполного окисления углерода, т.е. чем меньше коэффициент избытка воздуха α. Отношение числа молей МГ к М3 называется коэффициентом молекулярного изменения горючей смеси (2.2.17) Действительное изменение числа молей будет несколько меньшим из-за наличия в цилиндре остаточных газов, определяемых величиной γг. Поэтому коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси равен (2.2.18) Учитывая, что получим (2.2.19) Увеличение числа молей, а следовательно, и объема продуктов сгорания способствует дополнительному повышению давления при выделении теплоты и увеличивает работу расширения газов. Обычно для двигателей с принудительным воспламенением β = 1,07 – 1,1.
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-29; просмотров: 156. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |