Доклады / Пределы воспламеняемости ТВС

Бугурусланское летное училище гражданской авиации имени Героя Советского Союза П.Ф. Еромасова (колледж) – филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации»

Доклад

По дисциплине «Материаловедение»

На тему “ Пределы воспламеняемости ТВС (топливно-воздушных смесей)”

Работу выполнила:

Курсант: Фазулина А.А

Группа 14/20.

Топливно-воздушная смесь. Мелкодисперсная(распыленное до мелдких капелек) смесь атмосферного воздуха и жидкого топлива с небольшим включением парообразной фазы называется топливно-воздушной смесью или ТВС. Именно она, сгорая в цилиндрах двигателя, придает поступательное движение поршням и обеспечивает движение автомобиля.

(На графике) Температуры сгорания бензино-воздушных горючих смесей разных составов: Т_Z – температура в т. Z; G_Т – расход топлива в %; α – коэффициент избытка воздуха; α_Т – коэффициент избытка топлива

 

Однако при дальнейшем обеднении смеси начальный очаг пламени из-за малого тепловыделения не может образоваться и двигатель остановится. Аналогичное явление наблюдается и при постепенном обогащении горючей смеси, начиная от теоретического состава.

При сильном обогащении и сильном обеднении горючих смесей(бедная и богатая смесь топлива является отклонением от нормы, в результате чего двигатель может начать перерасходовать горючее, плохо заводится, теряет мощность на разных режимах, дымит, перегревается.) подаваемых в двигатель карбюратором(узел системы питания, предназначенный для приготовления горючей смеси наилучшего состава путём смешения жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в цилиндры двигателя.), существуют наименьшие величины температур и им соответствующие минимальные величины тепловыделений, при которых воспламенение и сгорание всей массы горючей смеси еще возможно. Горючие смеси, выходящие за указанные пределы, называемые пределами воспламеняемости (также пределы принимаются за коэффициент “а”). Гореть не могут и пламя не распространиться по всей камере сгорания. Пределы воспламеняемости зависят не только от химического состава горючей смеси, но и от целого ряда других факторов, степени сжатия, ,интенсивности воспламенения, температуры смеси в момент воспламенения, турбулентности смеси.

Пределы воспламеняемости делятся на два типа нижний (Кн) и верхний (Кв) концентрационные пределы взрываемости.

Нижний предел воспламеняемости- такой состав смеси, при котором дальнейшее уменьшение содержания топлива в смеси (обеднение) делает смесь невоспламеняемой (а=1,3;1,4) и более.

Верхний предел воспламеняемости- такой состав смеси, при котором дальнейшее увеличение содержания топлива в смеси (обогащение) делает смесь невоспламеняемой (а=0,4 и менее). При коэффициенте избытка воздуха а=0,4, горючая смесь не воспламеняется.

Но из-за различных влияний со стороны выше перечисленных факторов данные значения могут изменяться.

Если горючая смесь будет обогощаться до значений а=0,6-0,5, то это богатая смесь.

Интервал концентраций газов или пара в смеси между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения называется областью воспламенения.

Пример.1.

Для условий зажигания и турбулентности, имеющих место в двигателе (но при стандартных условиях: температуре 20°С и давлении 760 мм рт.ст.), пределы воспламеняемости некоторых топлив и углеводородов представлены в таблице

Топливо	Верхний предел		Нижний предел
	% объем н.	а	% объемн.	а
Автобсмзии  Авиабензин  Бензол  Изооктан	2,58 3,04 2,84  2,30	0,709  0,675 0,798 0,718	1,67  1,83  2,00  1,61	1,10 1,13  1,14 1,03

Пример 2.

 Влияние температуры горючей смеси на пределы воспламеняемости.

Существует нижний температурный предел воспламенения и верхний предел воспламенения

Нижний температурный предел воспламенения- температура, при которой происходит воспламенение от источника зажигания.

Верхний температурный предел воспламенения- температура,выше которой смеси не способны воспламеняться.

Температура горючей смеси	0С
Пределы воспламеняемости	αТ мin	0,8	0,7	0,6
αТ мах	1,9	2,4	2,5

 

Также на пределы воспламеняемости влияет: количество остаточных газов,степень перемешивания топлива с воздухом, температура поршня и стенок камеры сгорания. Все факторы, способствующие повышению температуры воспламенения смеси, расширяют пределы воспламеняемости, позволяют изменять состав смеси в более широких пределах и, наоборот, все, что понижет температуру смеси, делает эти пределы более узкими.

При повышении температуры от 0 до 100 град.С можно воспламенять смеси более бедные и содержащие не 80, а только 60% бензина, и смеси, более богатые не со 190, а с 250% бензина.

Относительное количество остаточных газов также влияет на пределы воспламеняемости, так как они содержат инертные газы(химические элементы 18-й группы периодической таблицы химических элементов. К инертным газам относятся гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, и, возможно, унуноктий.)замедляющие протекание химических реакций. Увеличение относительного количества остаточных газов обычно наблюдается при работе двигателя с небольшими нагрузками. В этих условиях тепловыделение сокращается и воспламенение становиться возможным только при обогащении при бедной смеси или обеднении при богатой.  

Пример 3.

Влияние количества остаточных газов на пределы воспламеняемости

Кол-во остаточных газов, γ	%
Пределы воспламеняемости	αТ мin	0,65	0,7	0,85
αТ мах	2,8	2,3	1,7