Архив WinRAR_1 / 2 - Двигатели / 28 - хим реакции при сгорании бензина. коэф излишка возд

Химические реакции при сгорании топлива

Для полного сгорания топлива необходимо определенное количество воздуха, которое называется теоретически необходимым и определяется по элементарному составу топлива.

Для жидких топлив

- теоретически необходимое количество воздуха в килограммах для сгорания 1 кг топлива.

[ l₀ ] = кг/кг.

- теоретически необходимое количество воздуха в киломолях для сгорания 1кг топлива.

[ L₀ ] = кмоль/кг.

Эти две величины связаны между собой соотношением

,

где _в = 28.96 кг/кмоль - кажущаяся молярная масса воздуха.

Для газообразных топлив

,

где [L^’₀ ] = кг/кг = кмоль/кмоль.

Отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому для сжигания 1 кг топлива называется коэффициентом избытка воздуха.

 = l/l₀ = L/L₀.

Для карбюраторных двигателей  лежит в пределах 0.8...0.96, для дизелей колеблется от 1.3 до 2.2.

Даже при  = 1 невозможно добиться полного сгорания топлива, поэтому обычно  > 1. Снижение коэффициента избытка воздуха  ведет к повышению мощности двигателя, однако при этом повышается его тепловая напряженность и снижается экономичность.

Масса горючей смеси в карбюраторных двигателях определяется из выражения

M₁ = L₀ + 1/m_т,

где m_т - молекулярная масса паров топлива, кг/кмоль.

Для бензинов m_т = 110...120 кг/кмоль, для дизельных топлив m_т = 180...200 кг/кмоль.

Для дизельных двигателей массу горючей смеси принимают без учета массы топлива, т.к. топливо в камеру сгорания поступает только после процесса сжатия. Для них

M₁ = L₀.

При полном сгорании топлива (  1) количество основных компонентов продуктов сгорания в молях определяется из соотношений

Тогда общее количество продуктов сгорания составит

При неполном сгорании топлива ( < 1) количество продуктов сгорания определяется следующими зависимостями

В приведенных выражениях K - постоянная, определяемая отношением количества водорода к окиси углерода в продуктах неполного сгорания. Для бензина K = 0.45...0.50.

Тогда общее количество продуктов сгорания составит

При  = 1 оба выражения для M₂ дают одинаковый результат.

Изменение количества молей при сгорании определяется выражением

Относительное изменение объема характеризуется коэффициентом молекулярного изменения смеси

Эта величина всегда больше единицы и ее зависимость от коэффициента избытка воздуха  имеет вид, представленный на рис.3.1.

Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси учитывает наличие остаточных газов и вычисляется из выражения

Для карбюраторных двигателей =1.02...1.1; для дизелей =1.02...1.06.

Р ис.3.1. Коэффициент молекулярного изменения смеси для карбюраторных и дизельных двигателей

Теплота сгорания топлива

Низшая теплота сгорания топлива определяется по известной формуле Менделеева

H_U = 33.91C + 125.6H - 10.89(O - S) - 2.51(9H + W).

Значения H_U для типовых топлив ДВС: бензин - 44.0 МДж/кг;

дизельное топливо - 42.5 МДж/кг;

природный газ – 35 МДж/м³;

пропан - 85.5 МДж/м³;

бутан - 112.0 МДж/м³.

Теплота сгорания горючей смеси - отношение теплоты сгорания к общему количеству горючей смеси.

[H_гор.см.] = МДж/кмоль.

Если  < 1, то потеря теплоты из-за неполноты сгорания составит

H_U = 119.95(1 - )L₀.

Остаточные газы всегда уменьшают теплоту сгорания горючей смеси, поэтому действительное значение теплоты сгорания рабочей смеси определяется выражением