Пример расчета процесса сгорания

Проведем подробное обследование, принимаем: P_Z=6,5 МПа.

Определяем, что

.

Принимаем коэффициент активного тепловыделения

и обосновываем значение.

Определяем низшую теплотворность топлива:

Вычисляем значения остальных величин, входящих в уравнение сгорания:

Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива

, кг моль/кг топл.

Число киломолей продуктов совершенного сгорания:

 кг моль/кг топл.

Число киломолей свежего заряда

кг моль/кг топл.

Число киломолей продуктов сгорания 1кг топлива

 кг моль/кг топл.

Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси

.

Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

.

Объемная доля продуктов совершенного сгорания в продуктах сгорания

.

Объемная доля избыточного воздуха в продуктах сгорания

.

Проверяем сумму объемных долей

.

Объемная доля воздуха в рабочей смеси

Объемная доля продуктов совершенного сгорания в рабочей смеси

.

Проверяем сумму объемных долей

.

По таблице 3 определяем внутренние энергии воздуха U_с и продуктов совершенного сгорания U_oc при температуре

Так как температура t_с отличается от табличных значений, то U_с определяется путем линейного интерполирования. Находим внутренние энергии воздуха для ближайших табличных значений температур:

при t_c = 600 °C                 U₆₀₀ = 13,25 МДж/кг моль;

при t_c = 700 °C                 U₇₀₀ = 15,67 МДж/кг моль.

Разности температур 100 °С соответствует разность внутренних энергий:

U₇₀₀ – U₆₀₀ = 15,67-13,25 = 2,42.

Разности температур 619 – 600 = 19 °С соответствует разность внутренних энергий, МДж/кг моль,

 

откуда   .

Аналогичным образом определяется внутренняя энергия продуктов совершенного сгорания. Из таблицы 3:

при t_c = 600 °C                 U_{о 600} = 14,76 МДж/кг моль;

при t_c = 700 °C                 U_{о 700} = 17,54 МДж/кг моль.

Для температуры t_c = 619 °C путем интерполирования получаем МДж/кг моль;

;

.

Обозначив левую часть уравнения сгорания, вычислим ее:

 

Рисунок 1.Графическое определение температуры T_z

 

Обозначим правую часть уравнения сгорания

Здесь неизвестны температура T_z и зависящие от нее внутренние энергии U_z и U_oz.

Для решения уравнения сгорания и определения температуры t_z строим график функции В (t_z) (рисунок 1).

Принимаем t_z1=1700°C. По таблице 3 находим:

Так как B₁<A, принимаем второе значение температуры

        

Тогда

На графике B(t_z) (рисунок 1), отложив по оси ординат В=А, находим температуру:

           .

Производим проверку решения. Определяем интерполированием по таблице 3 внутренние энергии воздуха и продуктов сгорания при температуре

           .

;

.

Вычисляем значение правой части уравнения при температуре

Полученное значение отличается от значения левой части на величину, не превышающую погрешности построения графика B(t_z), следовательно, уравнение сгорания решено правильно.

Степень предварительного расширения

.

На диаграмме расчетного цикла (рисунок 2) наносим точку , соответствующую максимальному давлению P_z цикла, и точку z, соответствующую концу подвода тепла в расчетном цикле, имея в виду, что

.