Розрахунок процесу згоряння

1 2 3 4 5 6 7

Для процесу згоряння слід визначити:

1. Теоретично необхідну кількість повітря для згоряння палива, кмоль/кг:

(8)

де С, Н та О –маса відповідно вуглецю, водню і кисню в 1 кг палива.

Вихідні дані для розрахунку ДВЗ беруть з табл. 2. Формула (8) справедлива ля бензинових та дизельних двигунів.

2. Кількість водяної пари в продуктах згоряння, кмоль/кг:

(9)

3. Кількість молей азоту в продуктах згоряння, кмоль/кг:

(10)

де α –коефіцієнт надлишку повітря.

Решту параметрів процесу згоряння визначають за формулами, справедливими для бензинових двигунів.

4. Частку вуглецю палива, що згоряє у СО:

(11)

де С та Н - маса відповідно вуглецю і водню в 1 кг палива.

5. Кількість вуглекислого газу в продуктах згоряння, кмоль/кг:

(12)

6. Кількість оксиду вуглецю в продуктах згоряння, кмоль/кг:

(13)

7. Загальна кількість продуктів згоряння, кмоль/кг:

, (14)

8. Кількість в паливної суміші, кмоль/кг:

, (15)

де m_п–молярна маса палива, кмоль/кг (табл. 2).

Подальший розрахунок виконують за формулами для дизельного двигуна, тобто якщо α > 1.

9. Справжню кількість повітря і свіжого заряду, кмоль/кг:

(16)

10. Кількість кисню у продуктах згоряння, кмоль/кг:

(17)

11. Кількість вуглекислого газу у продуктах згоряння кмоль/кг:

, (18)

12. Загальна кількість продуктів згоряння, кмоль/кг:

, (19)

Наведені далі формули є спільними для розрахунку бензинових дизельних двигунів.

13. Зміну кількості молей горючої суміші під час її згоряння:

, (20)

14. Теоретичний коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші:

(21)

15. Справжній коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші:

(22)

16. Середню молярну теплоємність горючої суміші за сталого об’єму в кінці стиску, кДж/(кмоль х К):

(23)

17. Середню молярну теплоємність горючої суміші за сталого тиску, кДж/(кмоль х К):

, (24)

18. Середню молярну теплоємність продуктів згоряння за сталого об’єму в кінці стиску, кДж/(кмоль х К):

, (25)

де , , , - кількість молей відповідно вуглекислого газу, оксиду вуглецю, водяної пари та азоту у продуктах згоряння, кмоль/кг;

, , , - середня молярна теплоємність відповідно вуглекислого газу, оксиду вуглецю, водяної пари та азоту у продуктах згоряння, кДж/(кмоль х К) (табл..2).

19. Кількість теплоти, втраченої внаслідок неповного згоряння 1 кг палива, кДж/кг:

, (26)

20. Підставляємо отримані вирази та до рівняння, К:

, (27)

де ξ – коефіцієнт використання теплоти;

Η_п – нижча теплота згоряння кДж/кг.

Величини ξ та Η_п беруть з табл. 2.

Розв’язуємо здобуте квадратне рівняння і визначаємо температуру газів в кінці згоряння як додатне значення кореня квадратного рівняння.

Підставивши здобуте значення температури газів у кінці згоряння до (25), дістаємо значення середньої молярної теплоємності і продуктів у кінці згоряння за сталого об’єму .

21. Тиск газів у кінці згоряння, МПа:

, (28)

22. Ступінь підвищення тиску під час згоряння:

, (29)

Аналогічні показники процесу згоряння визначаємо для дизельних двигунів, тобто за умови α > 1.

23. Середня молярна теплоємність продуктів згоряння за сталого тиску в кінці згоряння, кДж/(кмоль х К):

, (30)

де - кількість кисню у продуктах згоряння, кмоль/кг;

- середня молярна теплоємність кисню у продуктах згоряння, кДж/(кмоль х К) (табл..2).

24. Підставляємо отримані вирази та до рівняння, К:

, (31)

де λ – ступінь підвищення тиску під час згоряння (табл.2)

Підставивши здобуте значення температури газів у кінці згоряння до (30), дістаємо значення середньої молярної теплоємності і продуктів у кінці згоряння за сталого тиску .