Термодинамический расчет процесса сгорания

 

Целью термодинамического расчета процесса сгорания является определение конечных температуры и давления при заданном количестве подведенной теплоты, Эта задача решается путем применения уравнения первого закона термодинамики:

Q = ΔU + AL (ккал),                                         (2.2.20)

где Q – количество теплоты, подведенное в данном процессе;

ΔU - изменение внутренней энергии в том же процессе;

А — тепловой эквивалент работы, равный (1/|427 ккал/кГ*м);

L - совершенная газом или подведенная к нему внешняя механическая работа, (кГ*м).

Расчет процесса сгорания обычно ведется для 1 кг топлива. Из-за невозможности учета действительного закона тепловыделения принимается, что теплота в расчетном цикле подводится по изохоре в двигателях с принудительным воспламенением.

Концом теплоподвода в любом случае считается точка z. Однако действительный процесс тепловыделения, развивающийся с конечной скоростью, не заканчивается в точке z, поэтому в термодинамическом расчете учитывают незавершившееся сгорание специальным поправочным коэффициентом полезного тепловыделения ξ. Кроме отличия действительной скорости сгорания от закона теплоподвода, принятого в расчетном цикле, коэффициент ξ учитывает потерю части выделившейся теплоты вследствие теплоотдачи в стенки, утечки газа и диссоциации.

Таким образом, условное количество активной теплоты, выделившееся в процессах cz или cz'z, считается равным

Q = ξQ_T (ккал/кг топлива),                           (2.2.21)

где Q_T  -полное количество теплоты, выделяющееся к концу реального процесса сгорания.

Обычно для двигателей с принудительным воспламенением ξ = 0,82 - 0,9.

Количество теплоты Q_T может быть определено по формуле

Q_t = Q_h - AQ_{h. cr} (ккал/кг топлива),                      (2.2.22)

где Q_H – низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг;

AQ_{н cr}. — потеря части теплоты вследствие физической и химической неполноты сгорания, ккал/кг.

Неполнота сгорания обычно учитывается только для двигателей с принудительным воспламенением при работе на обогащенной смеси и может быть подсчитана по формуле

AQ_{h. cr} = 14 700 (1 — α) (ккал/кг)                        (2.2.32)

Низшая теплота сгорания топлива Q_H для бензина принимается в пределах: 10100—10500 ккал/кг.

Термодинамический расчет цикла двигателя с принудительным воспламенением характеризуется тем, что подвод теплоты считается изохорным и поэтому работа L при сгорании отсутствует.

В этом случае

 (ккал/кг)                        (2.2.33)

или с учетом уравнений

 (ккал/кг топлива),                  (2.2.34)

 (ккал/кг топлива),                  (2.2.35)

имеем

                     (2.2.36)

Среднюю мольную теплоемкость продуктов сгорания при α < 1 можно определить по формуле

 = (4,4 + 0,62α) + (3,7 + 3,Зα)10-⁴Т_z (ккал\молъ-град). (2.2.37)

Решение квадратного уравнения (2.2.36) дает расчетную температуру Т_г продуктов сгорания двигателя с принудительным воспламенением, которая обычно равна 2500—2700° К.

По найденной температуре Т_г определяется расчетное максимальное давление цикла:

Р_г =  (кг/см²);                                             (2.2.38)

,                                                        (2.2.39)

где λ — степень повышения давления при сгорании.

Обычно для современных бензиновых двигателей расчетная величина p_z = 40 -70 кГ/см², что значительно превышает реальные давления газов в цилиндре.

Поэтому при построении расчетной индикаторной диаграммы найденное давление уменьшают, умножая на поправочный коэффициент 0,85. Необходимость такого корректирования результатов расчета вызвана тем, что реальный процесс сгорания протекает не по изохоре и принятая часть теплоты топлива выделяется, когда объем камеры сгорания уже существенно больше минимального объема V_c ,а давление снизилось в результате расширения.

 

 

---

Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 459; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!