17.Что из себя представляет удельный расход топлива и каковы достигнутые его значения.

По аналогии с индикаторным к.п.д. используют и понятие эффективный к.п.д. - _е. Он показывает долю тепла, преобразованного на полезную эффективную работу, т.е. на работу, совершаемую коленчатым валом двигателя: . (5)

Поскольку N_e=_мN_i, получаем . (6)

Эффективный коэффициент полезного действия равен:

_e=0,21…0,28 – в ДсИЗ;

_е=0,29…0,42 – в дизелях.

Выражение для определения эффективного (удельного) расхода топлива g_e двигателя получается следующим образом:

.

g_e=215…303 г/(кВтч) – в ДсИЗ (256…327 при наддуве) и 188…223 – в дизелях (с наддувом);

- N_eл=12…20 кВт/л – в дизелях (при наддуве до 50) и 40…60 – в ДсИЗ;

- N_en=11…29 кВт/дм² в дизелях и 14,7…47,8 – в ДсИЗ.

Минимальный удельный расход топлива у боль­шинства современных дизельных двигателей с однополостными ка­мерами сгорания варьирует в пределах 208-245 г/кВтч, а у двигателей с двухполостными камерами сгорания — 245-286 г/кВтч

Расход топлива в литрах на 100 км пробега, по данным США, в легковых автомобилях с ДсИЗ был: 11,8 в 1980 г.; 8,5 - 1985 г. и 5 - 2000 г.

У дизелей этот расход может достичь 3,5…5 л.

Расход топлива существенно увеличивается при неисправностях двигателя. В частности в ДсИЗ он возрастает при:

- работе четырехцилиндрового двигателя с одной неработающей свечей - на 15. ..20%, с двумя - 60%,

- увеличении отверстия главного жиклера карбюра­тора на 10% - на 5...7 %;

- неправильной установке угла опережения зажига­ния – на 5...7%;

- увеличении или уменьшении зазора (против опти­мального) между контактами прерывателя - рас­пределителя на 0,2 мм – на 7... 10%;

- работе с изношенными поршневыми кольцами – на 4…5%;

- неправильной регулировке зазора в клапанном механизме – на 5…7%.

18.Как доказать, что к.П.Д. Дизелей больше чем у ДсИз.

К.п.д. цикла работы реального двигателя обозначают _i и называют индикаторным к.п.д. Таким образом, _i – отношение тепла, эквивалентного работе газов, подсчитанной по индикаторной диаграмме, ко всему подведенному теплу.

Отношение _i/_t=_о называется относительным к.п.д. Относительный к.п.д. показывает степень приближения цикла реального двигателя к циклу идеального ДВС. Обычно _о=0,66…0,82. Отсюда следует, что реальные потери доходят до 18…34%. Одна из задач настоящего курса – выяснить эти потери.

Если известны индикаторная мощность и часовой расход топлива, то _i можно определить по выражению:

, (9)

Аналитическое выражение для определения _i можно получить в следующем виде:

; где (10)

Получено это выражение следующим образом:

,

где F_д – действительная (индикаторная) работа газов при сжигании одного кг топлива;

Q_н – низшая удельная теплота сгорания топлива.

.

Т.к. М_с=(М_r+M_o)=L_o(1+_г); ,

то , или, иначе:

=

где .

19.Состав топлив, воздуха и выхлопных газов.

Рабочая смесь – смесь топлива, воздуха и остаточных газов.

Процессы смесеобразования и сгорания схематически изображены на схеме (рисунок 1). Они частично перекрывают друг друга, т.е. резкой границы между ними нет.

Топливо состоит в основном из углерода (С), водорода (Н₂) и кислорода. В 1 кг дизельного топлива примерно содержится: углерода - 0,87 кг, водорода - 0,126 кг, кислорода - 0,004 кг. Общую формулу молекул топлива можно записать в виде С_пH_2п+2.

Процесс сгорания топлива – это процесс окисления его составных элементов (углерод и водород) кислородом.

Горение углерода: С + О₂ = СО₂, т.е. для сгорания 1 кг – атома С требуется 1 кмоль О₂.

Кмоль газа – количество кг газа, численно равное молекулярной массе газа.

Из уравнения также видно, что из 1 кмоля О₂ образуется 1 кмоль СО₂. Отметим, что согласно закону Авогадро, 1 кмоль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. Следовательно, при горении углерода объем газа до сгорания оказывается равным объему газа после сгорания (объемом углерода, входящего в состав жидкого топлива пренебрегаем). При недостатке кислорода углерод сгорает не полностью, образуя окись углерода СО (угарный газ).

Горение водорода: 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О. Из уравнения сгорания водорода следует, что при сгорании водорода при затрате 1 кмоль О₂ образуется 2 кмоля паров воды, т.е. число молей газов возрастает в 2 раза. Следовательно, объем увеличивается в 2 раза (объемом водорода в объеме топлива пренебрегаем). Это означает, кроме всего прочего, и то, что при использовании в качестве топлива водорода, если бы даже тепло не выделялось, давление все равно бы поднималось и работа совершалась (из-за увеличения объема газа).

Общее количество кислорода, необходимого для полного сгорания одного кг топлива, получим сложив количества кислорода на сгорание углерода и водорода и вычтя кислород, находящийся в самом топливе (К/32) и вступающий затем в реакции окисления.

Для полного сгорания 1 кг топлива потребуется кислорода (кмолей): , где: - число кмолей кислорода, содержащегося в 1 кг самого топлива.

=28,95L_o, кг воздуха/кг топлива.

Для среднего содержания элементов топлива (У=0,87 кг, В=0,126 кг и К=0,004 кг) находим:

В пересчете на нормальные условия (760 мм рт.ст. и 0С) такое количество занимает объем:

, м³ воздуха/кг топлива.