Топлива, рабочие тела и их свойства.
3.1. Охарактеризуйте групповой состав и основные моторные свойства жидких топлив. Что называется элементным составом топлива?
Основными топливами являются бензины и дизельные топлива, получаемые путем переработки нефти и представляющие собой смеси различных углеводородов. Это насыщенные парафиновые углеводороды или алканы CnH2n+2; олефины или алкены CnH2n; нафтены или циклоалканы CnH2n с другими связями; ароматические углеводороды CnH2n-6. Для эффективного использования в двигателях, т.е. максимальным выделением теплоты и минимальным образованием токсичных продуктов ОГ, топлива должны: 1) Иметь оптимальные значения плотности, вязкости, сжимаемости, прокачиваемости и другие свойства, обеспечивающие надежную подаче топлива и высококачественное смесеобразование на всех режимах. 2) Обладать высокими экологическими свойствами. 3) Обеспечивать надежный пуск и полноту сгорания; иметь минимальную склонность к образованию нагара и коррозионных продуктов сгорания; иметь высокую термическую стабильность и хорошие моющие свойства; 4) Сохранять свои свойства при хранении и транспортировке; не содержать механических примесей и воды, быть недорогими. Элементный состав (массовые доли отдельных элементов g) для 1 кг топлива CxHyOz находятся по отношениям: gC=12x/(12x+y+16z)=12x/mT; gH=y/(12x+y+16z)=y/mT; gOT=16z/(12x+y+16z)=16z/mT.
3.2. Напишите химические реакции полного окисления углерода и водорода топлива.
Полное окисление (сгорание) молекулы CxHy до конечных продуктов (CO2 и H2O) описывается уравнением (в кмолях): CxHy+(x+y/4)O2=xCO2+y/2H2O. В пересчете на 1 кг топлива MCO2=x/mT=x/(12x+y), MH2O=(y/2)/mT=(y/2)/(12x+y) и через элементарный состав (gC=12x/(12x+y+16z)=12x/mT; gH=y/(12x+y+16z)=y/mT; gOT=16z/(12x+y+16z)=16z/mT) будет: MCO2=gC/12, MH2O=gH/2 (кмоль/кг топлива). В реакции участвует x+y/4 кмоль O2, МО2=x+y/4 (кмоль/кмоль топлива). Если в состав молекулы топлива входит кислород CxHyO2, то необходимое для сгорания количество кмолей кислорода воздуха уменьшится на z/2, MO2=x+y/4-z/2 (кмоль/кмоль топлива).
3.3. Как определить минимальное количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива?
Минимальное количество кмолей кислорода LO’, необходимое для полного сгорания топлива и определяемого на основании уравнения CxHy+(x+y/4)O2=xCO2+y/2H2O, называют стехиометрическим. Стехиометрическое количество МО2 равно: в кмолях О2 на 1 кмоль топлива MO2=x+y/4-z/2, в кмолях О2 на 1 кг топлива LO’=MO2/mT=(x+y/4-z/2)/(12x+y+16z), в кг О2 на 1 кг топлива lO=LO’mO2=(32x+8y-16z)/(12x+y+16z). Принимая объемную долю кислорода в воздухе 21%, а массовую 23%, найдем стехиометрическое количество воздуха: в кмолях воздуха на 1 кг топлива LO=LO’/0,21=(x+y/4-z/2)/(12x+y+16z)/0,21), в кг воздуха на 1 кг топлива lO=lO’/0,23=(32x+8y-16z)/(12x+y+16z)/0,23. Через элементарный состав топлива LO=(gC/12+gH/4-gOT/32)/0,21 (кмоль воздуха/кг топлива), lO=(8/3gC+gH-gOT)/0,23 (кг воздуха/кг топлива).
3.4. Что называется коэффициентом избытка воздуха? Как его можно определить расчетом или по экспериментальным данным? Какая смесь называется стехиометрической (нормальной), бедной и богатой? В каком диапазоне изменяется α в дизелях и двигателях с искровым зажиганием?
Коэффициентом избытка воздуха a называется отношение количества воздуха Gв, содержащегося в ТВС, к тому его минимальному количеству, которое практически требуется для полного сгорания всего находящегося в ней топлива GТ, т.е.: a=Gв/(GТlO)=L/LO=l/lO, где GТ – часовой расход топлива, кг/ч; GТlO – минимальное теоретически необходимое для полного сгорания GТ количество воздуха, кг/ч. Двигатели с искровым зажиганием работают при a=0,7…1,4, а дизели работают на ТВС с a>1 (до 4). Стехиометрическая смесь – такая смесь, в которой содержится количество воздуха, необходимое для полного окисления топлива; богатая смесь – при a<1, в результате сгорания которой топливо окисляется не полностью и образуется помимо СО2 и Н2О содержат СО, Н2 и О2; а бедная – смесь с a>1 с полным сгоранием и содержанием в продуктах сгорания помимо СО2 и Н2О - N2 и О2.
Дата добавления: 2016-05-16; просмотров: 875;