Документ 4402477

Тема 6 Особенности сгорания легких и тяжелых топлив
Определение термодинамических параметров сгорания смесей в
условиях ЭУ ТТ
Сгорание смеси является основным физическим-химическим процессом высокотемпературного превращения потенциальной энергии топлива в тепловую энергию, с
последующим изменением термодинамических параметров состояния рабочего теле в
рабочем цикле.
Доля активной теплоты учитывается коэффициентом активного использования
теплоты  Z , и практически приравнивается к максимальному значению коэффициента
активного тепловыделения. Значение принятое Вами при подготовке и выборе
дополнительных исходных данных. В процессе выполнения допускается корретировка
Значения термодинамических параметров в характерных точках цикла PZ и TZ
определяются на основе уравнения первого закона термодинамики
Для рабочего цикла двигателей со смешанным подводом теплоты его можно
представить в развернутом виде
 z  Hu U c   r U c"

 8314    t c   д U z"  8314  t z 
M 1 1   r 
1  r
В двигателях с искровым зажиганием сгорание происходит (условно) при
V  const , и l Z ' Z  0 , а уравнение сгорания принимает более простой вид
 z ( Hu  Hu хим ) U c   r  U c"

 д  U z"
М 1 (1   r )
1  r
Применительно к реальному циклу уравнение сгорания принимает вид:
для двигателей с искровым зажиганием
  Hu
z
раб.см
 ( c' ) t c  t c    ( c" ) t z  t z
v t0
д
v t0
для дизельных двигателей
  Hu
z
раб.см
 (( c' ) t c  8,314   сг )  t c  2270  (сг   ) 
v t0
д

 (( c" ) t z  8,314)  t z
д
v t0

 

где сV
- средняя изохорная мольная теплоемкость газовой смеси с составом
продуктов сгорания после окисления топлива:
"
с 
"
V
где
1

M2
с ,..., с 
VCO2







M CO2  сVCO2  M CO  сVCO  M H 2O  сVH 2O  



M


с

M


с

M


с


H2
VH 2
O2
VO2
N2
VN 2
VN 2





- средние мольные изохорные теплоемкости компонентов
продуктов сгорания.
Средние мольные изохорные теплоемкости каждого из компонентов в составе
продуктов сгорания в диапазоне температур от 1500 до 28000С, с достаточной степенью
точности можно принять и использовать в виде эмпирических зависимостей:
с 
tZ
VCO t
0
 22,49  0,1430 102  t z
c 
 39,123  0,3343 102  t z
tZ
VCO2 t
0
c 
 19,678  0,1758  10 2  t z
tZ
VH 2
t0
c   26,76  0,4438 10
c   23,723  0,1457 10
tZ
VH 2O
t0
2
tZ
VO2
c 
t0
tZ
VN 2
Внимание
t0
тщательно
2
 tz
 tz
 21,951  0,1457 102  t z
расписывайте
зависимость
для
определения
с  ,
"
V
желательно также в столбик, чтобы избежать невынужденных ошибок при определении
конечной зависимости значения изохорной теплоемкости смеси продуктов сгорания.
Для дизельных двигателей с подводом теплоты условно при P=const
𝜇𝑐𝑝" = (c"v)tt
зависимостей
и
z
 8,314 После
/
0
обязательного
подстановки
выполнения
выражению получим выражение вида
приведенных
математических
с   a  t
"
V
z
эмпирических
операций
согласно
 10 2  b ,
Для дизельных двигателей с подводом теплоты условно при P=const
𝜇𝑐𝑝" = (c"v)tt
где
а
и
b
z
 8,314
/
0
-- суммарные числовые коэффициенты.
 
Подставьте выражение сV  a  t z  10  b , в уравнения сгорания, с учетом
типа двигателя, в правой части уравнения.
Выполните математические операции и получите выражение вида
2
"
А 102  t z2  B  t z  C  0 ,
для определения максимальной температуры цикла.
Значение максимальной температуры в рабочем цикле определите из
зависимости
 B  B2  4  A  C
Tz 
 273, К
2 A
Максимальное давление цикла для двигателя с искровым зажиганием определяем
как
Pzр   д  Pс 
Tz
, МПа
Tс
Степень повышения давления на участке сгорания
cг 
Pzр
Pc
С учетом отклонений процесса подвода теплоты при V = const в реальных условиях,
необходимо выполнить скругление максимального давления. Для этого действительное
значение максимального давления Pzд для бензиновых двигателей с воспламенением от
электрической искры принимаем равным:
Pzд   д  Pz  0,85  Pzр
Для
дизельных
двигателей,
с
учетом
.
предельно-допустимого
значения
максимального давления и заданного значения степени повышения давления  сг ,
максимальное давление
зависимостей
PZ
и степень предварительного расширения пр определяются из
Pz  сг  Pc , МПа
Значение
недолжно выходить за пределы предельно допустимых значений
максимального давления и должно укладываться в пределы 9…..10МПа. При
необходимости ранее принятое значение повышения давления  cг для дизельных
двигателей допускается скорректировать.
С учетом полученного значения максимальной температуры для дизельных
двигателей и смешанного подвода теплоты в реальных условиях, определите
относительную длительность второго участка предварительного расширения, где
продолжается участок с подводом теплоты при Р= const. Его значение оценивается
значением коэффициента предварительного расширения.

пр
 д 
1
сг

Tz
Tc
Следует помнить, что увеличение длительности предварительного расширения ρпр
(его значения) и количества подводимой теплоты на этом участке снижает общую
эффективность использования теплоты и индикаторного кпд цикла.
Значение действительного давления Рzg остается равным максимальному расчетному
значению -- Pz.
Для современных автомобильных двигателей при работе с полной нагрузкой
максимальные значения давления и температуры изменяются в пределах
для карбюраторных двигателей
Tz  2400...2900K
Pz  5,5...7,5МПа
Pzд =4,80…7,0МПа
для дизельных двигателей
Tz  2000...2300, K
Pz  Pzд  8,0...10,0МПа