- •5.2.1 Параметры состояния рабочего тела и законы идеальных газов
- •1 Краткая история создания поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •2 Классификация двс
- •3 Требования к двигателям
- •4 Параметры и оценочные показатели двигателей
- •1) За счёт увеличения n посредством выбора соответствующих фаз газораспределения и настроек топливной аппаратуры;
- •2) За счёт увеличения mn посредством повышения цикловых подач топлива gт и воздуха gв;
- •3) Комбинация первых двух способов.
- •Теория двс
- •Основные понятия термодинамики
- •1) Совершение работы;
- •2) Теплообмен.
- •5.2 Параметры состояния рабочего тела и законы идеальных газов
- •5.2.1 Параметры состояния рабочего тела и законы идеальных газов
- •5.2.3 Первый закон термодинамики
- •5.2.4. Термодинамические процессы в идеальных газах
- •3. Связь между параметрами изотермического процесса определяется законом Бойля — Мариотта
- •6. Рабочие циклы двс
- •7 Теоретические термодинамические циклы
- •7.1. Цикл с подводом теплоты при постоянном объёме
- •7.2. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении
- •7.4. Циклы двигателей с турбонаддувом
- •Тема № 8. Топливо для двигателей самоходных машин
- •8.1 Структура топлива нефтяного происхождения
- •8.2 Требования к моторному топливу и его показатели оценки
- •1) Моторным (такой бензин обозначается буквой а с числом, которое показывает октановое число, то есть процентное содержание изооктана в смеси с гептаном эквивалентной данному бензину, например, а-76);
- •2) Исследовательским (обозначается двумя буквами аи, например, аи-93).
- •Тема № 9 Основы теории горения
- •9.1 Основные параметры горения топлива
- •0,78 И 0,21 - относительное объёмное содержание азота и кислорода в воздухе.
- •9.2 Виды горения
- •1) Диффузионно-цепной;
- •2) Тепловой.
- •1) Диффузионное горение несмешанных газов, где скорость горения в основном определяется скоростью перемешивания молекул топлива и окислителя;
- •2) Горение капель жидкого топлива, где началу горения предшествует испарение топлива и диффузионное перемешивание;
- •3) Горение твёрдого топлива, где процессу горения предшествует газификация (возгонка) топлива и его последующее перемешивание с окислителем.
- •9.3 Основы химической кинетики
- •9.4 Цепные химические реакции
- •9.5 Горение в дизелях
- •9.5.4 Горение в двигателях с принудительным воспламенением
- •Тема № 10. Токсичность двс
- •Тема № 11. Регулирование и характеристики двигателей самоходных машин
- •Путём изменения количества работающих цилиндров I;
- •Изменяя угловую скорость коленчатого вала д;
- •За счёт изменения среднего эффективного давления pe.
- •1) Количественное;
- •2) Качественное.
- •Нагрузочные, когда аргументом является среднее эффективное давление pe или мощность Nд;
- •Регулировочные, когда в качестве аргумента используется какой-либо регулируемый параметр, например, угол опережения зажигания н.
- •1) С всережимным регулятором двигателя врд (рис. 11.3,а);
- •2) С двухрежимным регулятором 2рд (рис. 11.3,б);
- •3) С многорежимным регулятором (рис. 11.3,в), в частности двигатель постоянной мощности (дпм).
- •Тема № 13. Термодинамический расчёт двс
- •Тема № 14. Кинематика и динамика кшм
- •Тема № 15. Кинематика и динамика грм
- •Тема № 16. Уравновешивание двигателей
- •Тема №17. Перспективы развития двигателей самоходных машин
Тема № 9 Основы теории горения
Процесс сгорания топлива в цилиндре ДВС является основным, ради которого осуществляются все остальные (подготовительные) процессы. От качества его протекания во многом зависят выходные оценочные показатели мотора. Поэтому для понимания теории ДВС, конструктивных особенностей того или иного двигателя и тенденций развития моторостроения совершенно необходимо знать основы теории горения.
Изучение процессов горения топливовоздушных смесей в условиях цилиндра ДВС связано не только с химическими явлениями, но и с газодинамическими, термодинамическими, а также с процессами тепло- и массообмена. Поэтому при создании новых моделей двигателей в основном используют результаты экспериментальных исследований. Однако многие положения теории горения, предполагающей некоторые упрощения, позволяют делать ценные выводы, весьма полезные при изучении ДВС и разработке их новых моделей.
Основоположником теории горения с полным правом можно считать М.В. Ломоносова, который первым показал, что горение есть химический процесс взаимодействия топлива с воздухом, а не результат работы мифического флогистона.
Большой вклад в теорию горения внёс советский академик, лауреат Нобелевской премии Н.Н. Семёнов, разработавший основы теории цепных химических реакций и теорию теплового взрыва.
9.1 Основные параметры горения топлива
Для полного сгорания топлива необходимо определённое количество окислителя, которое называют теоретически необходимым. Так полное сгорание 1 кг углеводородного топлива требует следующего теоретически необходимой массы воздуха
, кг воздуха / кг топлива, (10.1)
где C, H, O - массовое содержание соответственно углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива;
0,23 - относительное массовое содержание кислорода в воздухе.
Например, для полного сгорания 1 кг бензина надо mв.0 = 14,9 кг воздуха, а для полного сгорания 1 кг дизельного топлива mв.0 = 14,5 кг воздуха.
Полное сжигание 1 киломоля топлива возможно при следующем количестве киломолей воздуха
в.0 = mв.0 / m в , (10.2)
где m в = 29 кг/кмоль - мольная масса воздуха.
Горючая смесь, в которой на 1 кг паров топлива имеется ровно mв.0 килограмм воздуха, называется стехиометрической. В зависимости от режима работы двигателя действительное количество воздуха в цилиндре может отличаться от теоретически необходимого. Поэтому для оценки качества горючей смеси используется специальный параметр, называемый коэффициентом избытка воздуха - это отношение действительного количества воздуха mв в цилиндре к теоретически необходимому количеству mв.0 для полного сгорания имеющегося там топлива:
= mв / mв.0. (10.3)
При < 1 смесь обогащённая, то есть в ней недостаёт воздуха для полного сгорания имеющегося топлива. И наоборот, при > 1 смесь обеднённая, то есть в ней имеется излишек воздуха для полного сгорания наличного топлива. Для стехиометрической смеси = 1.
Тот или иной вид топлива в зависимости от имеет верхний и нижний пороги воспламеняемости. Например, при давлении p = 0,1 МПа и температуре T = 40 С смесь автобензина с воздухом может воспламениться только в диапазоне 1,1 > > 0,65. При тех же параметрах для дизтоплива диапазон воспламенимости меньше 1,05 > > 0,82, для метана больше 1,85 > > 0,4. С увеличением давления и температуры диапазон воспламенимости расширяется.
Коэффициент избытка воздуха смеси существенно влияет на количество теплоты, выделяемой при горении.
Требуемая масса горючей смеси (ГС) в расчёте на 1 кг топлива определяется зависимостью
m1 = mв.0 + 1, кг ГС / кг топ. (10.4)
Относительное количество исходных веществ реакции (киломолей горючей смеси на килограмм топлива) можно оценить как
M1 = в.0 + 1 / m т, кмоль ГС / кг топ., (10.5)
где m т - мольная масса топлива.
Ориентировочно количество (кмоль) отработавших газов (ОГ) на 1 кг топлива равно:
M2 = C / 12 + H / 2 + 0,78 в.0 , кмоль ОГ / кг топ. при < 1; (10.6)
M2 = C / 12 + H / 2 + ( – 0,21) в.0 , кмоль ОГ / кг топ. при 1, (10.7)
где C, H - относительное объёмное содержание углерода и водорода в топливе;