ВУЗ:
Составители:
Под теплотой сгорания топлива подразумевается количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы
массы топлива (кДж/кг). С увеличением количества тепла, выделяемого при полном сгорании бензина, уменьшается его рас-
ход, необходимый для выполнения некоторого объема работы.
Для углеводородов теплота сгорания обусловлена зависимостью от соотношения углерод–водород. С увеличением это-
го соотношения (т.е. с ростом плотности углеводорода) уменьшается теплота сгорания. Например, при увеличении С:Н с 7
до 13 теплота сгорания топлива снижается примерно в 1,1 раза.
Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.
За
высшую теплоту сгорания
Q
в
принимают всё тепло, выделяющееся при сгорании 1 кг топлива, включая тепло, ко-
торое выделяется при конденсации паров воды, образовавшейся при сгорании водорода топлива, и воды, содержащейся в
самом топливе.
Низшая теплота сгорания
Q
н
– это теплота сгорания, получаемая в практических условиях. Она не учитывает тепло,
которое выделяется при конденсации паров воды из продуктов сгорания.
Оценивая теплоту сгорания топлива, обычно пользуются значениями низшей теплоты сгорания.
Величины
Q
в
и
Q
н
(кДж/кг) можно определить по элементному составу топлив, поскольку при полном сгорании каждо-
го из горючих элементов выделяется вполне определенное количество теплоты.
Для этого используют эмпирические формулы Д.И. Менделеева:
Q
в
= 339С + 1256Н – 109 (О – S),
Q
н
=
Q
в
– 25(9H + W) или
Q
вн
= 339С + 1030Н – 109 (О – S) – 25,12W,
где С, Н, О, S и W – процентное содержание в топливе углерода, водорода, кислорода, серы и воды.
Вычитаемое 25(9H + W) представляет собой количество теплоты (кДж/кг), которое затрачивается на превращение в пар
влаги, выделяющейся при сгорании топлива, и уносится с продуктами сгорания в атмосферу.
Теплоту сгорания горючей смеси
,
поступающей в камеру сгорания двигателя, находят по формуле
Q
гс
=
Q
н
/(1 + α
L
О
),
где
L
О
– расчетное (стехиометрическое) количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива.
Однако эта формула справедлива лишь при α ≥ 1, поскольку при α < 1 часть топлива не сгорает и его теплота сгорания
не реализуется. Из этой формулы также следует, что чем выше теплота сгорания топлива, тем больше требуется воздуха для
его сжигания (т.е. числитель и знаменатель изменяются пропорционально).
Теплота сгорания автомобильного бензина равна 43961 кДж/кг, горючей смеси – 2780 кДж/кг, стехиометрическое (рас-
чётное) количество воздуха – 14,8 кг/кг.
Энергетические возможности углеводородных топлив практически одинаковы. Этим фактором обусловлена ограничен-
ная возможность повышения параметров двигателя внутреннего сгорания за счёт расширения энергетических свойств угле-
водородных топлив.
Поэтому перспективным в будущем будет использование, например, водорода или внедрение добавок к органическим
топливам в виде веществ с более высокой теплотой сгорания.
Одним из важнейших свойств топлива является испаряемость, которая обуславливает:
− скорость и полноту перехода бензина из жидкого в парообразное состояние (определяется химическим составом то-
плива);
− условия смесеобразования и состав смеси во впускной системе двигателя;
− склонность бензина к образованию паровых пробок в топливной системе;
− полноту сгорания бензина и степень разжижения моторного масла бензиновыми фракциями.
Испаряемость оценивается фракционным составом, давлением насыщенных паров и зависимостью соотношения пар–
жидкость от температуры (склонность к образованию паровых пробок). Поэтому испаряемость бензина в определённой сте-
пени зависит от его молекулярной массы, которая функционально связана с плотностью и средней температурой разгонки
топлива.
От фракционного состава топлива (характеризующего содержание в нем фракций, выкипающих в определенных тем-
пературных пределах) зависят надёжность быстрого запуска двигателя, длительность его прогрева, приёмистость, полнота
сгорания и расход топлива, равномерное распределение горючей смеси по цилиндрам двигателя, образование отложений в
камере сгорания и другие.
Разнообразием климатических условий обусловлены основные (часто противоречивые) требования к фракционному со-
ставу: нужно не только обеспечить запуск двигателя при низких температурах, но и предотвратить нарушения в работе дви-
гателя, возникающие вследствие образования паровоздушных пробок при высоких температурах окружающего воздуха.
Поскольку бензины являются сложной смесью различных углеводородов, то они выкипают не при одной постоянной тем-
пературе, а в широком диапазоне температур от 30 до 205 °С. Поэтому испаряемость бензина оценивается не только по темпе-
ратурным пределам его выкипания, но и по температурам выкипания его отдельных частей (фракций).
Стандартом (ГОСТ 2084–77) нормированы следующие единичные показатели фракционного состава отечественных ав-
томобильных бензинов: температуры начала перегонки, перегонки 10, 50 и 90 % (об.) и конца кипения; объём остатка в кол-
бе и суммы потерь при разгонке и остатка в колбе. Рассмотрим влияние указанных характерных точек на основные эксплуа-
тационные показатели двигателей внутреннего сгорания.
Температура начала перегонки ограничена в сторону уменьшения: она должна быть не ниже 35 °С (для летних марок
бензинов А-76, АИ-91, АИ-93) или 30 °С (для летней марки бензина АИ-95). Этим условием ограничивают количество лег-
кокипящих фракций в бензине, что гарантирует не только предотвращение образования паровоздушных пробок, но и сохра-
нение пусковых свойств топлив. В летнее время понижение этой температуры неизбежно приводило бы к большим потерям
от испарения бензина при его хранении и транспортировании, а также возникновения взрыво- и пожароопасной ситуации
при эксплуатации таких бензинов.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- …
- следующая ›
- последняя »
