книги / Метанол как топливо для транспортных двигателей

1

Т

= 2500 К

т = 2750 К

T = 3000 К

Компо­

Т = 2250 К

Si-ù Wc

*

ненты

figue

а Д:

^ и с

Zi дИс

6i

Ôguc.

Нс

<5дас.

нДж/кмоль

%

% кДж/кмоль

%

% кДк/кмоль

%

% кДж/кмоль

%

%

и

16,44

1,02

-

86,405

2,03

-

337,39

3,66

-

1052,38

6,16

-

0

6,436

0,39

-

39,84

0,938

-

172,94

1,88

-

568,81

3,33

-

U 1

})

0,0011

-

-

0,0143 -

0,117

0,0013

-

0,673

0,0039

-

ГТ1

Н2

355,78

22,08

«

833,94

20,1

-

1754,31

19,04

3194,16

18,7

-

~

-

он

189,096

11,73

558,82

13,15

-

1323,16

14,36

2614,34

15,3

-

с о

1043,78

64,77 -

2710,2

63,78 -

5628,02

61,07

-

9654,08

56,51

-

00%

1611,53

100

1,96

4249,22

100

5,Î6

9215,94

100

11,2

17084,44

100

20,76

1399,56

86,85

3564,14

83,88 4,33 7382,33

'80,11I

8,97

12848,24

75,2

16,61

СО%*он1588,66

98,58

1,93

4222,96

-97,03 5,01 8705,49

94,46

10,58

15463,58

90,51

18,79

M m C p p i T * Мсмmcpm Ta ,*MwmcPfnTllc ;

2 .(25)

Тсн-ТиС— ) 1^

(2.26)

Количество теплоты,

сообщенное рабочему телу к данному

моменту

процесса

сгорания,

определяем по уравнению

Q - ( Q HBU, X - Qgüc)ypt

(2.27)

где В ц

- количество метанола в цилиндре за цикл;

у

- коэф­

фициент

потерь теплоты в результате теплообмена. Лотери

теплоты

Qguc учитывают

невыделйвшеееяее количество вследствие не­

A Ü - U - UH

,

где

il

t/ц —

внутренние энергии

газа в цилиндре *в любой мо-

момент

и

в начале процесса сгорания

соответственно,

U«M m C w n T «

I V М аmи С% тм .

Здесь

М , М е и

- зардц цилиндра в процессе и в начале сгорания;

m

CVmf m C% -

средние мольные теплоемкостй заряда в процессе

сгорания и

свежей

смеси; Т

Тн

- температуры в цилиндре в

процессе и в начале сгорания.

Теплоемкость свежей смеси в цилиндре находим с учетом со­

держания в

заряде

воздуха,

остаточных

газов и паров топлива:

Здесь

Zg

Sÿ.

Z7

относительное объемное

содержание воз­

духа,

остаточных

газов

и паров топлива соответственно, определя­

емое

по формулам

*

9

оСМо

(оСМа* i/mrXj tf)

г

ь

г

Ч

T T

ÿ - »

*т'

1

mrXeCMo+Vm,#-#)

т с £ ,

_ 1 Г ас

ГГ1cjm

- средние мольные

теплоемкости

т t-vm

емкости воздуха и топлива

(метанола) находим из уравнений [42J:

т с £ * Î9.8

+ 209,3-« Г 5 Т

m Cjm= 21,15

+ 7 ,09-ГО"2 Г

проксимирующему

полиному.

Выразим

тСут Ти

через энтальпию остаточных

газов:

m C L V

m

•

где ni GpmТн » W ?

- энтальпия

остаточных газов,

устанавли­

Температура

Тм

и давление

рн смеси в начале видимого

сгорания

могут

быть

наЭДены по уравнению политропы сжатия,

а ко­

личество

заряда

в цилиндре к началу

сгорания - из уравнёния

сос­

тояния при известных

Тц

р н

и

VM

Количество газа в цилин­

дре в процессе сгорания определяем из

выражения

М с М

см£*1 +

)],

т

C J « Q-x)т C/.Ï Т см + JCnnCvmC Tn.c.

Внутреннюю энергию в процессе сгорания U

находим аналогично*

U H с использованием выражений для энтальпий остаточных газов

HÏ и продуктов

сгорания

ИТ

Окончательное выражение для

а

имеет вид

u* MÔ-X)f a m

ZftncJmÿr*

)

Значение

Н т

устанавливаем по аппроксимирующему уравнению в

зависимости от

T

,ci.

, Р

к данному моменту цикла,

опреде­

Работу,

совершаемую

газом

ляем по

уравнению

L < +

Q5(p^+àpj A V Ii

где

p.|

, p

- давление газа в начале

и в конце расчетного ин­

тервала;

дV

- изменение объема в течение рассматриваемого ин­

тервала,

A V B V-V(|

р н ,

в начале каждого

шага рас­

Параметры

газа

Т4

чета известны.

Давление в конце

расчетного

интервала р

может

быть

определено

по уравнению состояния. Тогда

его,

после

соответствующих

преобразований,

к

квадратному уравне­

нию относительно средней температуры газа

в цилиндре,

которая оп­

ределяется затем

обычным способом.

текущее значение в

После' вычисления Т

можно определить

цилиндре по уравнению (2.24).и температуру смеси по уравнению

(2.26). Температуру в зоне

продуктов сгорания

Т П|С|

получаем,

используя

исходное уравнение

(2.25):

ЛП Срт Tptс* -^^Мя1Срт Т “Мсм Ш .Срт Тсм).

Заменив значение*

р 0«С м

11 П-С

ГПLpm |п.с

энтальпией продуктов сгорания Н т

определяемой по аппроксимирующему полиному

в функции

от Т

аС

р

(для диапазона

температур 1700. ..3300 К), получим:

где L Q .

Lp

Lc>#c ~ работы сгорания,

расширения и

сжатия

соответственно.

при сгорании

исполь­

Для расчета процесса образования hlQ

с/г,JO

.

Р - г л .

/ 1

JZ.HQ

*\ / K m

<£а

fc,f0

ZOL\

d\f>

■?49,4-пТп.с_\

2

1

где 2 ^

<2но

-

концентрации

компонентов

про-

дуктов сгорания,

определяемые по условиям равновесия;

К*п

,

К 4

К^п

- константы

скоростей реакций.

Расчет проводится

методом

численного интегрирования Эйлера - Коши. Концентрация

№ в зоне

продуктов

сгорания

на

конец расчетного участка

с ите­

рациями на каждом шаге

o)i

+

двигателя с

электрическим

зажиганием как при работе на бензине

[ 17 ]» так

и на метаноле.

Проверка ее адекватности опытным дан­

для случая использования метанола по

интегральным выбросам-^0 в

зависимости от коэффициента избытка

воздуха при сгорании (рис.

ших

спиртов (пропанола, иэобутанола), диметил- и 3,5-метилпиразо-

ла,

тетрасидрофур^урилового спирта

и др.

В результате предварительных

экспериментов установлено, что

бильность

оказывает отношение спиртов метанол/изобутанол м / С ^

в добавке,

а не количество самой добавки. Причем влияние

Рис. 3.Î. Зависимость температуры расслоения

от соотно­

шения спиртов Q/c^

в ВМС. Лр =

12%:

—

• —

- - 1 0 %

=

; —

о —

-

12,5;

—

о--- 15. Ар

18 % :—

1- - - -

-

10 %

—

А--- — 12,5;

■ А—

—

15• Ар

= 30 % —

-- о--- ; Ар =

40 % --- *--

и

Рис. 3.2. Влияние

сроков

хранения на стабильность

фазовый

состав

ВМС

(^i/c

=

1,67)

при

опыт­

но-эксплуатационных

условиях

неодинаково. При

»

< 2 , 5

происходит

наиболее интенсивный

рост стабильности,

а при

3

кривые .стабильности прохо­