.

Определение коэффициента молекулярного изменения при сгорании топлива в ДВС

Весовое количество продуктов сгорания равно сумме весов воздуха и топлива до сгорания. Объем же продуктов сгорания при прочих равных условиях больше объема свежего заряда, так как в процессе сгорания увеличивается количество молей газов. Это увеличение можно оценить как:

△M = M — L = M — αLo кмоль / кг топл

Количество молей продуктов сгорания М при полном сгорании 1 кг топлива и α >1 равно:

M = Mco2 + Mh2o + Mso2 + Mo2 + Mn2

Из уравнений (1) найдем:

Mco2 = C/12

Mh2o = H/2

Mso2 = S/32

Количество молей кислорода, не использованного в процессе сгорания, определится как:

Mo2 = 0.21 (α-1) Lo

Общее количество молей азота, не принимающего участия в реакции горения:

Mn2 = 0.79L = 0.79 αLo

Подставляя полученные значения в уравнение (5), получим:

M = C/12 +H/2 +S/32 + 0.21 (α-1) Lo + 0.79 αLo

Или:

M = C/12 +H/2 +S/32 + (α-0.21) Lo

Количество молей воздуха L до сгорания также может быть найдено с помощью уравнений (1):

L = Lo2 α=1 + Mo2 + Mn2

Где:

Lo2 α=1 = C/12 + H/4 + S/32 — O/32

Тогда:

L = C/12 + H/4 + S/32 — O/32 + (α — 0.21) Lo

Из равенств (6) и (7) найдем приращение количества молей газов ΔМ:

△M = H/4 + O/32 = (8H + O)/32 кмоль / кг топл

Как видно из равенства (8), приращение количества молей газов определяется содержанием в топливе кислорода и водорода и не зависит от коэффициента избытка воздуха на сгорание.

Отношение количества молей продуктов сгорания к количеству молей свежего воздуха, участвующего в реакции горения, называется химическим коэффициентом молекулярного изменения:

βo = M/L = (L + △M)/L = 1 + (8H + O)/32 αLo

Действительный коэффициент молекулярного изменения β должен учитывать количество молей остаточных газов Mг, находящихся в цилиндре к моменту начала процесса сгорания. Он равен:

β = (M + Mr )/(L + Mr ) = (M/L + Mr /L)/(L/L + Mr /L) = (βo + γr )/(1+ γr )

Из уравнения (9) найдем: ΔM/L = β01; тогда для произвольного момента процесса сгорания, когда сгорела лишь i-тая доля топлива, текущее значение коэффициента βi, равно:

β1 = (L + i △M + Mr)/(L + Mr) = 1 + i △M/(L + Mr) = △M/L i/(1+ γr)

Анализируя формулы (9) — (11), можно сказать:

  1. При i =1 (все топливо сгорело), формула (11) принимает вид (10);
  2. β0 всегда больше 1, а β < β0;
  3. С увеличением коэффициента избытка воздуха на сгорание коэффициенты β0 и β уменьшаются.

Обычно при расчетах судовых дизелей принимают для точки z цикла: βz ≈ β, пренебрегая догоранием. Это допущение лежит в пределах погрешности расчета. Кроме того, при расчетах β не учитывается полнота сгорания топлива — получение угарного газа СО (неполное сгорание) и чистого углерода (дымный выхлоп). Для хорошо отрегулированных двигателей эти допущения не дают большой погрешности.

Смотрите также:

а) Определение количества воздуха, необходимого для сгорания топлива
в) Определение теплоемкости продуктов сгорания
г) Вывод уравнения сгорания
д) Анализ уравнения сгорания

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Март, 04, 2015 970 0
Читайте также