Высшая и низшая теплота сгорания, виды топлива. Сгорание топлива

Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

В таблицах представлена массовая удельная теплота сгорания топлива (жидкого, твердого и газообразного) и некоторых других горючих материалов. Рассмотрено такое топливо, как: уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ и т. д.

При экзотермической реакции окисления топлива его химическая энергия переходит в тепловую с выделением определенного количества теплоты. Образующуюся тепловую энергию принято называть теплотой сгорания топлива. Она зависит от его химического состава, влажности и является основным показателем топлива. Теплота сгорания топлива, отнесенная на 1 кг массы или 1 м3 объема образует массовую или объемную удельную теплоты сгорания.

Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема твердого, жидкого или газообразного топлива. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/кг или Дж/м3.

Удельную теплоту сгорания топлива можно определить экспериментально или вычислить аналитически. Экспериментальные методы определения теплотворной способности основаны на практическом измерении количества теплоты, выделившейся при горении топлива, например в калориметре с термостатом и бомбой для сжигания. Для топлива с известным химическим составом удельную теплоту сгорания можно определить по формуле Менделеева.

Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе. Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации водяного пара, который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

Для определения показателей качества топлива, а также в теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания, которая является важнейшей тепловой и эксплуатационной характеристикой топлива и приведена в таблицах ниже.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.

Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·106 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.

К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса) Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг

Антрацит	26,8…34,8
Древесные гранулы (пиллеты)	18,5
Дрова сухие	8,4…11
Дрова березовые сухие	12,5
Кокс газовый	26,9
Кокс доменный	30,4
Полукокс	27,3
Порох	3,8
Сланец	4,6…9
Сланцы горючие	5,9…15
Твердое ракетное топливо	4,2…10,5
Торф	16,3
Торф волокнистый	21,8
Торф фрезерный	8,1…10,5
Торфяная крошка	10,8
Уголь бурый	13…25
Уголь бурый (брикеты)	20,2
Уголь бурый (пыль)	25
Уголь донецкий	19,7…24
Уголь древесный	31,5…34,4
Уголь каменный	27
Уголь коксующийся	36,3
Уголь кузнецкий	22,8…25,1
Уголь челябинский	12,8
Уголь экибастузский	16,7
Фрезторф	8,1
Шлак	27,5

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть.

Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти) Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг

Ацетон	31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67)	44,2
Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72)	44,1
Бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-67)	43,6
Бензол	40,6
Дизельное топливо зимнее (ГОСТ 305-73)	43,6
Дизельное топливо летнее (ГОСТ 305-73)	43,4
Жидкое ракетное топливо (керосин + жидкий кислород)	9,2
Керосин авиационный	42,9
Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68)	43,7
Ксилол	43,2
Мазут высокосернистый	39
Мазут малосернистый	40,5
Мазут низкосернистый	41,7
Мазут сернистый	39,6
Метиловый спирт (метанол)	21,1
н-Бутиловый спирт	36,8
Нефть	43,5…46
Нефть метановая	21,5
Толуол	40,9
Уайт-спирит (ГОСТ 313452)	44
Этиленгликоль	13,3
Этиловый спирт (этанол)	30,6

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг).

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан) Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг

1-Бутен	45,3
Аммиак	18,6
Ацетилен	48,3
Водород	119,83
Водород, смесь с метаном (50% h3 и 50% Ch5 по массе)	85
Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе)	60
Водород, смесь с оксидом углерода (50% h3 50% CO2 по массе)	65
Газ доменных печей	3
Газ коксовых печей	38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан)	43,8
Изобутан	45,6
Метан	50
н-Бутан	45,7
н-Гексан	45,1
н-Пентан	45,4
Попутный газ	40,6…43
Природный газ	41…49
Пропадиен	46,3
Пропан	46,3
Пропилен	45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе)	52
Этан	47,5
Этилен	47,2

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг

Бумага	17,6
Дерматин	21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %)	13,8
Древесина в штабелях	16,6
Древесина дубовая	19,9
Древесина еловая	20,3
Древесина зеленая	6,3
Древесина сосновая	20,9
Капрон	31,1
Карболитовые изделия	26,9
Картон	16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР	43,9
Каучук натуральный	44,8
Каучук синтетический	40,2
Каучук СКС	43,9
Каучук хлоропреновый	28
Линолеум поливинилхлоридный	14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный	17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе	16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе	17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе	20,3
Линолеум резиновый (релин)	27,2
Парафин твердый	11,2
Пенопласт ПХВ-1	19,5
Пенопласт ФС-7	24,4
Пенопласт ФФ	31,4
Пенополистирол ПСБ-С	41,6
Пенополиуретан	24,3
Плита древесноволокнистая	20,9
Поливинилхлорид (ПВХ)	20,7
Поликарбонат	31
Полипропилен	45,7
Полистирол	39
Полиэтилен высокого давления	47
Полиэтилен низкого давления	46,7
Резина	33,5
Рубероид	29,5
Сажа канальная	28,3
Сено	16,7
Солома	17
Стекло органическое (оргстекло)	27,7
Текстолит	20,9
Толь	16
Тротил	15
Хлопок	17,5
Целлюлоза	16,4
Шерсть и шерстяные волокна	23,1

Источники:

1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.

thermalinfo.ru

Сгорание топлива | Современные педагогические технологии

Тема урока: Сгорание топлива.

Тип урока: сообщение новых знаний.

Обучающая цель: ввести понятие удельной теплоты сгорания топлива, научить учащихся рассчитывать эту величину; применить уравнение теплового баланса для решения задач; практиковаться в переводе единиц измерения физических величин; вырабатывать умения при работе с незнакомыми текстами.

Развивающая цель: продолжить развивать умение использовать справочную литературу для решения задач; развивать у учащихся умение принимать и осмысливать информацию индивидуально и во время беседы; развивать логическое мышление, умение решать проблемные задания; делать выводы и обобщения, способствовать творческому развитию учащихся.

Воспитательная цель: воспитывать познавательную потребность,  ответственность за выполняемую работу, активизировать самостоятельность действий учащихся, воспитывать навыки коллективной работы, чувство взаимной ответственности, формировать познавательный интерес к физике, учить бережному отношению к своему здоровью.

Средства обучения: презентация [приложение к уроку], раздаточный материал [приложение]; задачник Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике, 7-9 класс – М.: Просвещение, 2015, учебник Кабардин О.Ф. Физика-7. – Москва: «Просвещение». 2014.

Используемые методы обучения:

• словесные, наглядные, практические;

• работа в группах (по двое, по четверо).

Основные понятия: энергия топлива; количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива; удельная теплота сгорания топлива.   

План урока:

этапы урока	время	деятельность учителя	деятельность ученика	примечание
Организационный	1 мин	организованно начинает урок, сообщает цели и задачи урока, чтобы дальнейшая работа на уроке была эффективной	делает записи в тетрадь	2 слайд презентации
Актуализация опорных знаний	3 мин	повторить определение «количество теплоты» продолжить тренировочные упражнения по переводу единиц измерения в систему СИ	за одну минуту переводят по вариантам (кто больше), обменялись листками, взаимопроверка (ответы на слайде)	1 слайд презентации
Изучение нового материала	12 мин	беседа	записать формулы количества теплоты, удельной теплоты сгорания топлива, по таблице объяснить физический смысл q	3-10 слайды учебник на странице 156,                11 слайд
Закрепление изученного материала	25 мин	учимся решать задачи с использованием формулы Q = qm; тепловой баланс;  качественных задач.	решать задачи, делая поясняющие рисунки в тетради, объединится в группы для изучения дополнительной литературы к теме	раздаточный материал с готовой информацией, более подготовленные учащиеся решают задачи
Домашнее задание	2 мин	Пояснения к выполнению домашнего задания	слушает, задает вопросы	§ 35, № 1051, 1053 (задачник) дополнительный материал
Рефлексия	1 мин		передавая воображаемый микрофон друг другу продолжить фразу	14-15 слайды

 

Ход урока:

1. Организационный момент

      Здравствуйте, ребята, садитесь! Тема сегодняшнего урока «Сгорание топлива». Откройте тетради и запишите дату, классная работа и тему урока.

2. Актуализация опорных знаний

Для того чтобы успешно решать задачи, проведем традиционное упражнение по переводу единиц измерения физических величин в систему СИ (работают  в течение 1 минуты по вариантам, взаимопроверка  и выставление баллов на полях у себя в тетради, максимально 3 балла ).

3. Изучение нового материала

Без теплового действия Солнца жизнь на Земле была бы невозможна. Получение и освоение огня – заметная страница в истории цивилизации. Десятки тысяч лет тому человек научился искусственно добывать и поддерживать огонь, это дало возможность согреваться в зимний холод, варить еду.  По сегодняшний день мы с вами   используем энергию, которая выделяется во время химической реакции горения топлива.

Обратимся к вашим учебникам, откройте его на странице 156-157,  прочитайте и дайте краткую характеристику процессу горения. Пользуясь слайдом 7, поясните, как происходит химическая реакция. Что означает стрелка возле углекислого газа?

Делаем вывод, что не все вещества способны участвовать в реакции горения. Для того чтобы зажечь вещество, его необходимо нагреть до температуры, которая называется температурой воспламенения  (слайд 9 – виды топлива).

Вы уже успели заметить! При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащимся в воздухе.       

При расчете различных двигателей инженеру необходимо точно знать, какое количество теплоты может выделить сжигаемое топливо. 

Для этого надо опытным путем найти, какое количество теплоты выделится при полном сгорании одного килограмма топлива разных видов. На странице 157 прочитать физический смысл удельной теплоты сгорания  топлива. Используя слайд 12 или таблицу на форзаце учебника, объяснить физический смысл величины q. (отработка умения правильно формулировать физический смысл в парах, взаимооценка, при правильном ответе на полях добавляют по одному баллу) Далее знакомимся с формулой по которой можно рассчитать количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива. Делаем записи в тетрадь.

Физкультпауза. Написание букв, обозначающих количество теплоты, удельной теплоты сгорания топлива, массы, температуры поочередно плечом правым, плечом левым, носом  (30 секунд). Вернуть класс в работу – одновременно хлопнуть в ладоши (проделать 2-3 раза)

4. Закрепление изученного материала

Решить задачу № 1052 (задачник) Сколько воды, взятой при температуре 140 С, можно нагреть до 500 С, сжигая спирт массой 30 г и считая, что вся выделяемая при горении спирта энергия идет на нагревание воды?  (Решаем задачу, воспользуемся слайдом 14). В зависимости от уровня подготовленности класса, решать задачу можно вызвать сильного учащегося.

Объединить класс в группы (учащиеся, сидящие за нечетными партами повернутся к учащимся, сидящим за четными партами). Каждая группа выбирает  бригадира, который осуществляет связь с учителем и распределяет обязанности в группе. Таким образом, шум сводится к минимуму. Задания прилагаются к  конспекту урока. На обдумывание либо ответа, либо на сообщение информации по теме  до 3 минут. Затем отчет (до 1 минуты). За этот вид работы выставляется по 4 балла, а если с решением задач – до 6 баллов  (задания подобраны таким образом, чтобы все принимали участие в отчетах: либо ознакомиться с информацией и её пересказать, либо решить задачу)

5. Домашнее задание § 35, № 1051, 1053 (задачник) дополнительный материал по теме (вопросы, рисунки, сообщения)

6.  Рефлексия (провести, используя слайд 15-16)

Приложение 1. Конспект

Горение – это химическая реакция окисления, протекающая с выделением света и тепла.              

СН4    +    2О2       =     СО2    +    2Н2О 

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива  массой 1 кг – удельная теплота сгорания топлива [q] = 1 Дж/кг

Рассчитать количество теплоты, выделяющее при полном сгорании топлива можно по формуле Q = qm

       

Приложение 2. Биологи.

Среди необычных растений – неопалимая купина. Поднесите к ней горящую спичку, и куст вспыхивает ярким пламенем. Вспыхнет и тут же гаснет. Зеленые листья при этом остаются нетронутыми огнем. Секрет неопалимой купины давно раскрыт – это эфироносное растение. Листья его выделяют летучие вещества, которые вспыхивают, словно порох и горят. А если вы прикоснетесь к этим листьям голой рукой, то мелкие эфирные капельки обожгут кожу. Горящие и несгорающие растения, конечно же, почиталось как чудесное, священное.

*Задание. Рассчитать, сколько энергии выделяется при горении 1 г эфира.

Приложение 3. Геологи.

Расширяется сфера использования огня: от обогрева пещер и приготовления пищи до  плавки металлов и создания в конце XVIII века первого универсального теплового двигателя (паровая машина). Сегодня внутренняя энергия топлива используется так широко и разнообразно (а иногда и бестолково), что ощущается острая нехватка угля, нефти, газа, бензина. Все меньше запаса топлива, все труднее и дороже его добыча. На первое место выходит вопрос о рациональном, экономном использовании «черного золота», ведь по прогнозам разведанных запасов (при современных темпах использования) хватит лишь на 500 лет.

Приложение 4. Диетологи.

 

Удельная теплота сгорания пищевых продуктов, Дж/кг
продукты	теплота сгорания
хлеб ржаной		8800 Дж/кг
говядина		7524 Дж/кг
кефир		2700 Дж/кг
молоко		2800 Дж/кг
сельдь		12900 Дж/кг

Задание.

1. Произвести расчет количества теплоты, которое выделится при употреблении 200 г ржаного хлеба и 300 г говядины.

2. Придумать задачу, используя данные из таблицы (*).

Приложение 5.

Помощь при выполнении домашнего задания.

1. При подготовке уроков вы расходуете примерно 6 кДж энергии за 1 час на 1 кг своей массы. Эту энергию вы получили от сгорающей в вас пищи. Сколько сахара нужно съесть, чтобы обеспечить  полноценную подготовку уроков в течение двух часов? (При сгорании 1 кг сахара выделяется 17150 кДж энергии)

Приложение 6. Туристы.

 

Задание.

1. Какое вещество выгоднее использовать в походе в зимний период для разогрева пищи: порох или спирт?

2. Подбор туристской пищи – дело серьезное! Подберите калорийное «топливо».

3. Почему котелок подвешивают над костром?

 

Приложение 7. Филологи.

Задание  Поясните с точки зрения физики смысл пословицы: Горели дрова жарко – было в бане парко, дров не стало – все пропало.

Приложение 8. Экологи.

Обострились экологические проблемы. Количество сжигаемого топлива таково, что выделяемые при горении продукты не успевают рассеяться, накапливаются и начинают вносить свою лепту в отлаженный, тонко согласованный механизм природы: меняется состав воздуха в больших городах и вблизи крупных энергетических предприятий, накапливается углекислый газ, порождающий парниковый эффект.

С этим нельзя не считаться, слишком тяжелыми могут быть (а кое-где уже и есть) последствия для каждого и всех вместе: (болезни,  отравления, изменения климата.)

pedtehno.ru

Последствия неполного сгорания топлива в двигателе. Оптимизация процессов горения топлива

По статистике всего около 5% автолюбителей выбирают АЗС ориентируясь на качество топлива. Остальные по доступности, бренду и совету друзей. Качество топлива-это в первую очередь качество его сгорания или горения. Другими словами, только 5% принимают во внимание последствия неполного сгорания. В то время как остальные или не слышали об этом ничего, или доверяют вывескам-ЕВРО5, или надеются на дельный совет друга, или используют присадки для повышения октанового, цетанового числа и депрессорные или антигели.

Все перечисленные способы не оптимизируют процессы сгорания в двигателе и не влияют на его эксплуатационные характеристики. Тяжелые фракции топлива имеют высокую точку кипения. От этой характеристики и зависит насколько будет неполным сгорание.

Причины неполного сгорания:

• Наличие воды, серы, смолы, парафина, соли органических кислот, механических примесей в топливе.
• Непрогретый двигатель.
• Неисправные инжектора.

Влияние на эксплуатационные характеристики и ресурс двигателя.

Присутствие воды - неоспоримый факт. Приводит к образованию коррозии инжектора, поршней и других деталей; образованию шлака, трудному запуску, особенно дизельного двигателя в зимнее время. Попадание конденсата воды в масло приводит к снижению эффективности смазки и как следствие к износу пар трения, таких, как коленвал, подшипники; повышению температуры и перегреву.

Сгорание серы происходит с выделением оксида серы 2 и 3, которые вступают в реакцию с конденсатом воды и образуют серную кислоту. Всем известны свойства этой кислоты. Она вызывает коррозию в двигателе, стенок цилиндров, инжектора, а также выхлопной трубы. Мелкодисперсная окись железа, попадая в масло, начинает работать как абразив, увеличивая зазоры между сопряженными поверхностями трения. Кроме того, неполное сгорание способствует образованию нагара, который в свою очередь, накапливаясь на стенках камеры сгорания приводит к уменьшению ее теплопроводности, что вызывает локальный перегрев и снижение ресурса работы сальников клапанов; ускоренному износу поршневых колец. Окалины нагара являются абразивом, попадая в мотор приводят к механическому износу, появлению задиров на цилиндре и как, следствие снижение компрессии, падение мощности и кпд двигателя. Следствием износа поршневых колец становится снижение компрессии и увеличение расхода топлива и масла на угар. Наличие серы в выхлопных газах приводят к осаждению масла, попадая в поддон, что приводит к старению моторного масла и его деградации, и потери смазочного эффекта, что способствует перегреву.

Соли органических кислот и механические примеси образуются при хранении топлива, которые вызывают повышенный износ в местах трения поршня о стенки цилиндров, что приводит к снижению мощности и расходу топлива.

 В качестве самых тяжелых фракций выступают смолы и сложные парафины, точка кипения которых самая высокая и, следовательно, самые тяжелые условия для их полного сгорания. Остатки несгоревших тяжелых фракций оседают в виде сажи на стенках камеры сгорания, на стенках всего газоотводящего тракта и в катализаторе дожига, а также накапливаются в поршневых канавках компрессионных колец и в зазорах маслосъемных колец, нарушая их правильную работу и увеличивая их износ.

    

Движение на непрогретом двигателе и экстренное торможение также способствует неполному сгоранию топлива. При чем это характерно не только для тяжелых фракций, но и для легких, температура кипения которых около 40С, что является причиной повреждения и выхода из строя катализатора. При резком торможении топлива в камере сгорания оказывается больше, чем может сгореть. В результате оно попадает в цилиндры, где смывает со стенок масляную пленку, что в свою очередь приводит к повреждению поршней и стенок цилиндров.

В результате коррозийных процессов, образования нагара и шлаков подвержены износу выпускной топливный клапан, инжектора, топливный насос. В результате снижения разгрузочной эффективности выпускного клапана в магистрали и на такте впуска сохраняется высокое давление, инжектор закрывается не полностью, и как следствие попадание топлива в камеру сгорания, что может привести, в том числе к гидроудару. Кроме того, изменяется факел распыла топлива и его глубина распространения в камере сгорания, которые в свою очередь также зависят и от вязкости и размера капель. Ухудшение этих характеристик приводит к неполному сгоранию, снижению мощности, перерасходу топлива и появлению дыма.

Оптимизация процессов горения топлива

Бороться с последствиями неполного сгорания призван продукт Fuelex производящийся как для дизельных, так и для бензиновых двигателей. Являясь каталитической добавкой в топливо, он существенно изменяет процессы горения. Топливо при сгорании в его присутствии подвергается дополнительному окислению во всем распыленном объеме в камере сгорания, благодаря чему происходит изменение скорости нарастания окисления и температуры. Дополнительному окислению подвергаются и ранее не сгоревшие продукты, тем самым способствуя очищению от сажи камеры сгорания и газоотводящего тракта. Эти процессы сопровождаются повышением КПД, уменьшением расхода топлива и уменьшением вредных выбросов в атмосферу. Последний факт мало интересует Российскую действительность. Даже всемирный скандал с концерном Фольксваген не затронул продажи этих автомобилей в России, поскольку по нашим законам количество выбросов вредных веществ не превышает нормы, НО!  облегчение работы топливного катализатора и продление сроков его службы за счет применения Fuelex не может не заинтересовать ни автолюбителя, ни профессионала.

Горение бензина без катализатора горения топлива

Горение бензина с применнением катализатора горения топлива

rvsmaster.ru

Высшая и низшая теплота сгорания, виды топлива

Что такое теплота сгорания топлива? Как рассчитать эту величину, где ее можно использовать? Вместе будем искать ответы на эти важные и актуальные для человечества вопросы.

Что такое топливо?

Это один компонент либо смесь веществ, которые способны к химическим превращениям, связанным с выделением тепла. Разные виды топлива отличаются количественным содержанием в них окислителя, который применяется для выделения тепловой энергии.

В широком смысле топливо является энергоносителем, то есть, потенциальным видов потенциальной энергии.

Классификация

В настоящее время виды топлива подразделяют по агрегатному состоянию на жидкое, твердое, газообразное.

К твердому природному виду причисляют каменный и бурый уголь, дрова, антрацит. Брикеты, кокс, древесный уголь, термоантрацит это разновидности искусственного твердого топлива.

К жидкостям причисляются вещества, имеющие в составе вещества органического происхождения. Основными их компонентами являются: кислород, углерод, азот, водород, сера. Искусственным жидким топливом будут разнообразные смолы, мазут.

Газообразное топливо является смесью разнообразных газов: этилена, метана, пропана, бутана. Помимо них в составе газообразного топлива есть углекислый и угарный газы, сероводород, азот, водяной пар, кислород.

Показатели топлива

Основной показатель это теплота сгорания. Формула для определения теплотворной способности рассматривается в термохимии. выделяют «условного топлива», которое подразумевает теплоту сгорания 1 килограмма антрацита.

Бытовое печное топливо предназначается для сжигания в отопительных устройствах незначительной мощности, которые находятся в жилых помещениях, теплогенераторах, применяемых в сельском хозяйстве для сушки кормов, консервирования.

Удельная теплота сгорания топлива - это такая величина, что демонстрирует количество теплоты, которое образуется при полном сгорании топлива объемом 1 м3 либо массой один килограмм.

Для измерения этой величины используют Дж/кг, Дж/м3, калория/м3. Чтобы определить теплоту сгорания, используют метода калориметрии.

При увеличении удельной теплоты сгорания топлива, снижается удельный расход топлива, а коэффициент полезного действия остается неизменной величиной.

Теплота сгорания веществ является количеством энергии, выделяющейся при окислении твердого, жидкого, газообразного вещества.

Она определяется химическим составом, а также агрегатным состоянием сгораемого вещества.

Особенности продуктов сгорания

Высшая и низшая теплота сгорания связана с агрегатным состоянием воды в получаемых после сгорания топлива веществах.

Высшая теплота сгорания это количество теплоты, выделяемое при полном сгорании вещества. В эту величину включают и теплоту конденсации водяного пара.

Низшая рабочая теплота сгорания является той величиной, что соответствует выделению тепла при сгорании без учета теплоты конденсации водяных паров.

Скрытой теплотой конденсации считают величину энергии конденсации водяного пара.

Математическая взаимосвязь

Высшая и низшая теплота сгорания связаны следующим соотношением:

QB = QH + k(W + 9H)

где W – количество по массе (в %) воды в горючем веществе;

H-количество водорода (% по массе) в горючем веществе;

k – коэффициент, составляющий величину 6 ккал/кг

Способы проведения вычислений

Высшая и низшая теплота сгорания определяется двумя основными методами: расчетным и экспериментальным.

Для проведения экспериментальных вычислений применяют калориметры. Сначала сжигают в нем навеску топлива. Теплота, которая будет при этом выделяться, полностью поглощается водой. Имея представление о массе воды, можно определить по изменению ее температуры, величину ее теплоты сгорания.

Данная методика считается простой и эффективной, она предполагает только владение информацией о данных технического анализа.

В расчетной методике высшая и низшая теплота сгорания вычисляется по формуле Менделеева.

QpH= 339Cp +1030Hp-109(Op-Sp) – 25 Wp (кДж/ кг)

Оно учитывает содержание углерода, кислорода, водорода, водяного пара, серы в рабочем составе (в процентах). Количество теплоты при сгорании определяется с учетом условного топлива.

Теплота сгорания газа позволяет проводить предварительные расчеты, выявлять эффективность применения определенного вида топлива.

Особенности происхождения

Для того чтобы понять, сколько теплоты выделяется при сгорании определенного топлива, необходимо иметь представление об его происхождении.

В природе есть разные варианты твердого топлива, которые отличаются между собой составом и свойствами.

Его образование осуществляется через несколько стадий. Сначала образуется торф, затем получается бурый и каменный уголь, потом формируется антрацит. В качестве основных источников образования твердого топлива выступают листья, древесина, хвоя. Отмирая, части растений при воздействии воздуха, разрушаются грибками, образуют торф. Его скопление превращается в бурую массу, потом получается бурый газ.

При высоком давлении и температуре, бурый газ переходит в каменный уголь, потом топливо накапливается в виде антрацита.

Помимо органической массы, в топливе есть дополнительный балласт. Органической считают ту часть, что образовалась из органических веществ: водорода, углерода, азота, кислорода. Помимо этих химических элементов, в его составе есть балласта: влага, зола.

Топочная техника предполагает выделение рабочей, сухой, а также горючей массы сжигаемого топлива. Рабочей массой называют топливо в исходном виде, поступающем к потребителю. Сухая масса - это состав, в котором отсутствует вода.

Состав

Самыми ценными компонентами считаются углерод и водород.

Эти элементы содержатся в любом виде топлива. В торфе и древесине процентное содержание углерода достигает 58 процентов, в каменном и буром угле – 80%, а в антраците оно достигает 95 процентов по массе. В зависимости от этого показателя меняется количество теплоты, выделяемой при сгорании топлива. Водород это второй по важности элемент любого топлива. Связываясь с кислородом, он образует влагу, которая существенно снижает тепловую ценность любого топлива.

Его процентное содержание колеблется от 3,8 в горючих сланцах до 11 в мазуте. В качестве балласта выступает кислород, входящий в состав топлива.

Он не является теплообразующим химическим элементом, поэтому негативно отражается на величине теплоты его сгорания. Сгорание азота, содержащегося в свободном либо связанном виде в продуктах сгорания, считается вредными примесями, поэтому его количество четко лимитируется.

Сера входит в состав топлива в виде сульфатов, сульфидов, а также в качестве сернистых газов. При гидратации оксиды серы образуют серную кислоту, которая разрушает котельное оборудование, негативно воздействует на растительность и живые организмы.

Именно поэтому сера является тем химическим элементом, присутствие которого в природном топливе является крайне нежелательным. При попадании внутрь рабочего помещения, сернистые соединения вызывают существенные отравления обслуживающего персонала.

Выделяют три вида золы в зависимости от ее происхождения:

• первичную;
• вторичную;
• третичную.

Первичный вид формируется из минеральных веществ, которые содержатся в растениях. Вторичная зола образуется как результат попадания во время пластообразования растительных остатков песком и землей.

Третичная зола оказывается в составе топлива в процессе добычи, хранения, а также его транспортировки. При существенном отложении золы происходит уменьшение теплопередачи на поверхности нагрева котельного агрегата, снижает величину теплопередачи к воде от газов. Огромное количество золы негативно отражается на процессе эксплуатации котла.

В заключение

Существенное влияние на процесс горения любого вида топлива оказывают летучие вещества. Чем больше их выход, тем объемнее будет объем фронта пламени. Например, каменный уголь, торф, легко загораются, процесс сопровождается незначительными потерями тепла. Кокс, который остается после удаления летучих примесей, в своем составе имеет только минеральные и углеродные соединения. В зависимости от особенностей топлива, величина количества теплоты существенно изменяется.

В зависимости от химического состава выделяют три стадии формирования твердого топлива: торфяную, буроугольную, каменноугольную.

Натуральную древесину применяют в небольших котельных установках. В основном используют щепу, опилки, горбыли, кору, сами дрова применяют в незначительных количествах. В зависимости от породы древесины величина выделяемой теплоты существенно изменяется.

По мере снижения теплоты сгорания, дрова приобретают определенные преимущества: быструю воспламеняемость, минимальную зольность, отсутствие следов серы.

Достоверная информация о составе природного либо синтетического топлива, его теплотворной способности, является отличным способом проведения термохимических вычислений.

В настоящее время появляется реальная возможность выявления тех основных вариантов твердого, газообразного, жидкого топлива, которые станут самыми эффективными и недорогими в использовании в определенной ситуации.

fb.ru

ТОПЛИВА И ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ. | Kursak.NET

1. Виды топлив применяемых в теплоэнергетических установках и их краткая характеристика.

2. Физико-химические основы процесса сгорания топливо-воздушных смесей в различных теплоэнергетических установках.

3. Продукты сгорания и их влияние на окружающую среду. Способы обезвреживания продуктов сгорания.

1. Виды топлив применяемых в теплоэнергетических установках и их краткая характеристика.

К топливам предъявляют следующие требования:

• максималь­ное содержание химической энергии в единице объема и полнота выделения теплоты;

• минимальное образование токсичных про­дуктов;

• надежная подача топлива и высококачественное смесеоб­разование в широком диапазоне изменения внешних условий, на всех режимах работы двигателя, включая пуск;

• минимальная склон­ность к образованию нагара и коррозионно-агрессивных продук­тов сгорания;

• высокая термическая стабильность и хорошие мою­щие свойства;

• стабильность свойства при хранении и транспорти­ровании;

• отсутствие механических примесей и воды;

• возможно малая пожароопасность;

• приемлемая стоимость.

В действительном цикле двигателя происходят физико-хими­ческие превращения рабочего тела. В цилиндр двигателя поступает свежий заряд — воздух или топливовоздушная смесь. Затем свежий заряд смешивается с оставшимися в камере сгорания остаточны­ми газами, образуя рабочую смесь. В процессе сгорания при выделе­нии теплоты рабочая смесь превращается в отработавшие газы (ОГ). Окислителем при горении топлива является кислород ат­мосферного воздуха. В качестве жидкого топлива для двигателя ис­пользуют продукты переработки нефти — бензин и дизельное топ­ливо, представляющие собой смеси различных углеводородов. Могут применяться и другие виды топлива — сжатый и сжижен­ный газы; синтетические топлива, получаемые переработкой угля, сланцев, битуминозных песков; спирты; эфиры и др.

Бензины для автомобильных двигателей представляют собой смеси углеводородов, которые выкипают в диапазоне температур 40…200 °С. В Российской Федерации производят бензины марок А-76, АИ-93, АИ-95, АИ-98, а также бензины с улучшенными экологическими свойствами. Цифры в марке бензина характери­зуют его антидетонационные свойства, которые оценивают окта­новым числом (ОЧ). Оно численно равно процентному содержанию в смеси изооктана с ОЧ = 100 и Н-гептана с ОЧ = 0, которая имеет такую же детонационную стойкость, как и испытуемый бензин.

Октановое число оценивают по моторному методу в единицах ОЧМ и по исследовательскому методу в единицах ОЧИ. ОЧИ > ОЧМ на 8… 12 единиц. Эту разницу называют чувствительностью бензина к октановому числу.

Наименьшей детонационной стойкостью обладают парафины, наибольшей — ароматические углеводороды. Октановое число бен­зина повышают добавкой в него низкокипящих высокооктановых углеродов или кислородосодержащих веществ — метилового спир­та, метилтретбутилового эфира и других антидетонационных при­садок (тетраэтилсвинца и тетраметилсвинца, а также металлокар-бонатов, алкилгалогенидов). Применение присадок на основе свин­ца ограничено в эксплуатации из-за их токсичности. При увеличе­нии степени сжатия и диаметра цилиндра необходимо использо­вать топливо с большим октановым числом.

Испаряемость бензинов определяется их фракционным соста­вом и давлением насыщенных паров. Испаряемость влияет на пус­ковые свойства двигателя при низких температурах, на склон­ность к образованию паровых пробок в системе питания при вы­соких температурах, а также на приемистость двигателя.

Прокачиваемость, склонность к образованию отложений, кор­розионная активность являются важными эксплуатационными свойствами бензинов.

Дизельные топлива для автомобильных и тракторных дизелей производят из гидроочищенных фракций прямой перегонки не­фти.

В Республике Казахстан производят дизельное топливо, пред­назначенное для использования при различных температурах окружающего воздуха: Л — 0 °С и выше, 3 — минус 20 °С и выше; А — минус 50 °С и выше.

Важными эксплуатационными качествами дизельного топлива являются испаряемость, воспламеняемость, низкотемпературные свойства.

Испаряемость дизельного топлива зависит от фракционного состава, плотности и вязкости.

Воспламеняемость дизельных топлив оценивают цетановым чис­лом (ЦЧ). Его определяют по объемному содержанию цетана (ЦЧ= 100) в смеси с α – метил нафталином (ЦЧ = 0), которая при испытании на одноцилиндровой установке имеет одинаковую вос­пламеняемость с исследуемым топливом. Для быстроходных дизелей ЦЧ = 45. Пусковые свойства дизеля улучшаются при повышении ЦЧ.

Приближенная связь между ОЧ и ЦЧ выражается зависимос­тью: ЦЧ = 60 – ОЧ/2. Таким образом, топливо, обладающее высо­ким ЦЧ (хорошей воспламеняемостью), имеют малое ОЧ (низ­кую детонационную стойкость).

При снижении температуры до определенных значений дизель­ное топливо мутнеет, из него начинают выпадать кристаллы угле­водородов. При дальнейшем понижении температуры дизельное топливо теряет способность проходить через фильтр с необходи­мой скоростью. Далее оно застывает. Для улучшения низкотемпе­ратурных свойств дизельное топливо очищают от парафиновых углеводородов и обогащают специальными присадками.

Газообразные топлива, применяемые в автомобильных двига­телях, по агрегатному состоянию при нормальных условиях под­разделяют на сжатые и сжиженные. В сжатом газе (обычно это природный газ) до 95% метана СН4.

Сжиженные газы являются в основном продуктами переработ­ки попутных газов и газов газоконденсатных месторождений. Они содержат бутан-пропановые и бутилен-пропиленовые смеси, на­ходящиеся при нормальной температуре в жидком состоянии. Объемная теплота сгорания газов существенно меньше, чем жид­ких топлив.

Основные достоинства газовых топлив в сравнении с бензино­выми: вследствие высокой эффективности сжигания могут обес­печить больший КПД; позволяют значительно увеличить степень сжатия; обеспечивают надежный пуск при низких температурах; удовлетворительные экологические свойства, обусловленные от­сутствием свинца, оксидов металлов, ароматических углеводоро­дов, низким содержанием серы.

Водород является перспективным топливом, которое обладает наиболее высокой теплотой и температурой сгорания и образует «чистые» продукты при сгорании, не считая оксидов азота. Пре­пятствиями для применения водорода являются высокая стоимость его получения, трудности с хранением и заправкой.

Кислородсодержащие соединения, применяемые в качестве топ­лива для двигателей — спирты (метанол, этанол, пропанол), эфиры и растительные масла. Наибольшее применение нашел мета­нол, который получают из угля, сланцев, древесины, биомассы. Октановое число спиртов больше, чем у бензинов, поэтому их целесообразно применять в двигателях с искровым зажиганием. Однако они обладают существенными недостатками: низкой теп­лотой сгорания, коррозионностью, высокой теплотой испарения, гигроскопичностью. Производные спиртов (метилтретбутиловый эфир, диметиловый эфир) лишены этих недостатков.

Водотопливные эмульсии существенно снижают содержание сажи и оксидов азота в отработавших газах, повышают эффектив­ность дизельных топлив. Обычно используют эмульсии типа «вода в топливе», в которых объемное содержание воды составляет 10…40 %. Эмульсии снижают температуру пламени и повышают полноту сгорания благодаря улучшению смесеобразования топ­лива с воздухом из-за «микровзрывов» капель воды. К недостат­кам эмульсий можно отнести склонность к расслоению с топ­ливом и невозможность их использования при низких темпера­турах.

Синтетические топлива применяют как в чистом виде, так и в качестве добавок к углеводородным топливам. Они могут быть получены из каменного угля в виде синтетических бензинов и дизельных топлив, метанола. Недостатки таких топлив — меньшая теплота сгорания, большее содержание серы и соединений азота, повышенная температура застывания.

2. Физико-химические основы процесса сгорания топливо-воздушных смесей в различных теплоэнергетических установках.

Окисление (сгорание) топлива. Элементный состав топлива пред­ставляет массовые доли отдельных его составляющих. В одном ки­лограмме топлива содержится: gC углерода, gHводорода, gO кисло­рода. Связь между количеством исходных продуктов (топлива и воздуха) и продуктов сгорания может быть найдена из уравнений химической реакции.

Полное окисление углеводородного топлива предполагает полу­чение конечных продуктов: диоксида углерода С02 и водяного пара Н20. Минимальное количество кислорода, необходимое для полного сгорания топлива, называют стехиометрическим. Коэф­фициент избытка воздуха такой смеси α=1.

При неполном окислении топлива часть углерода окисляется лишь до СО (оксида углерода), а часть водорода не сгорает.

Стехиометрическое количество воздуха, необходимое для пол­ного сгорания 1 кг топлива при 23 %-м по массе содержании кис­лорода в воздухе, получим через элементный состав топлива:

Двигатели с искровым зажиганием работают при α= 0,7… 1,3, а дизели — при среднем α>1,5. Следует отметить, что при смесеоб­разовании в дизелях есть зоны с α < 1, поэтому в процессе сгора­ния может образовываться несгоревший углерод.

Го­рение топлива представляет собой экзотермическую реакцию, которая идет с выделением теплоты. Высшая теплота сгорания топлива НBопределяет полный тепловой эффект реакций с уче­том конденсации водяных паров, образующихся при сгорании. В поршневых ДВС продукты сгорания не охлаждаются до темпера­туры, при которой происходит конденсация водяного пара. По­этому в расчетах двигателя используют низшую теплоту сгорания Ни. Для двигателя с искровым зажиганием Ни = 44 МДж/кг, для дизеля Ни = 42,5 МДж/кг.

3. Продукты сгорания и их влияние на окружающую среду. Способы обезвреживания продуктов сгорания.

Состав продуктов сгорания. При α = 1 топливо должно сгорать полностью, отработавшие газы содержать азот N2 и продукты пол­ного сгорания С02 и Н20, а при α > 1 — еще и избыточный кис­лород O2.

При α < 1 отработавшие газы включают азот N2, продукты пол­ного (С02 и Н20) и неполного сгорания СО и Н2.

В продуктах сгорания также имеются и другие компоненты: оксиды азота и серы, несгоревшие углеводороды, оксиды свинца и др., количество которых в отработавших газах относительно мало, и они не оказывают воздействия на энергетические показатели двигателя, однако существенно влияют на его экологические ха­рактеристики.

Экологические свойства топлив улучшаются при уменьшении в них ароматических углеводородов и серы.

В дизелях при уменьшении α возрастают количество выделяю­щейся теплоты и температура сгорания, что ведет к увеличению образования NOX. Рост содержания СО при приближении α к 1, обусловлен ухудшением смесеобразования и неполнотой сгора­ния. При больших значениях α рост СО связан с существенным уменьшением скорости реакции и температуры сгорания, что приводит к неполному окислению, несмотря на избыток 02.

В двигателях с искровым зажиганием при уменьшении α < 1, увеличивается содержание СО и Н2, а также несгоревших углево­дородов СxНу. Максимум N0x достигается при некотором избытке кислорода (α = 1,05…1,1) и достаточно высокой температуре сго­рания.

Основные компоненты, содержащиеся в отработавших газах ДВС, представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Основные компоненты отработавших газов, % NxOу

Двигатели	N2	02	Н20(пар)	С02	СО	NxOу	CxHy	С (сажа)
Бензиновые	74-77	0,3-0,8	3-5,5	5-12	5-10	До 0,8	0,2-3	До 0,4
Дизели	76-78	2-18	0,5-4	1-10	0,02-5	До 0,5	До 0,5	До 1,1

Токсичные вещества, содержащиеся в отработавших газах

Окись углерода (СО) — газ без цвета и запаха. Приводит к развитию у человека кислородной недостаточности, нарушению центральной нервной системы, поражению дыхательной системы, ухудшению зрения. Увеличенные среднесуточные концентрации СО способст­вуют возрастанию смертности лиц с сердечно-сосудистыми заболе­ваниями. При содержании в воздухе 0,05 % СО слабое отравление наступает через 1 ч, при 1 % человек теряет сознание через несколь­ко вдохов.

Оксиды азота (NxОу) представляют собой смесь N02, N2О3 и N2O4 В результате их воздействия нарушается функция бронхов и легких, особенно у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями. При концентрации в воздухе 0,001% по объему оксиды азота вызы­вают раздражение слизистых оболочек носа и глаз, при 0,002 % на­чинается кислородное голодание, при 0,008 % – отек легких.

Сернистый ангидрит — бесцветный газ с резким запахом, стано­вится причиной возникновения бронхитов, астмы и других респира­торных заболеваний.

Углеводороды — группа соединений СхНу В результате реакции с окислами азота образуют смог.

Бензапирен—полициклический ароматический углеводород, попадая в организм человека, накапливается и является причиной образования злокачественных опухолей.

Сажа (С) — твердый фильтрат отработавших газов, сам по себе, опасности не представляет, но является накопителем канцерогенных веществ.

Соединения свинца — появляются в отработавших газах в случае применения этилированного бензина, поражают центральную нервную систему и кровотворные органы человека.

Для снижения количества выбрасываемых в окружающую среду вредных веществ разрабатывается ряд мер, которые направлены на; достижение как можно более полного сгорания топлива. Для этого необходимо улучшать процессы смесеобразования, обеспечивать приготовление оптимального состава горючей смеси для каждого; режима работы двигателя. С этой целью создают все более совершенные конструкции карбюраторов, обеспечивают подогрев топли­ва на различных участках впускной системы, используют электрон­ное управление не только системой питания, но и зажиганием, также планируется полный переход на впрысковую систему питания бензиновых двигателей.

На двигателях, где традиционно применяют карбюраторы, устанавливаются системы автоматического управления экономайзеров принудительного холостого хода (САУПХХ), позволяющие отключать непроизводительную подачу топлива на особенно вредных (по содержанию СО) режимах работы.

Применение форкамерно-факельного зажигания позволяет обеспечить работу двигателя на бедных смесях, что приводит к уме­ньшению токсичных компонентов в составе отработавших газов.

Применение нейтрализаторов отработавших газов в выпускной системе позволяет дополнительно снизить токсичные вещества в отработавших газах.

Закрытая (принудительная) система вентиляции картера устра­няет выброс в окружающую среду вредных веществ вместе с картерными газами.

Переход работы ДВС с традиционных топлив на альтернатив­ные также приводит к снижению содержания вредных компонентов в отработавших газах.

Контрольные вопросы.

1. Из каких элементов состоит топливо, используемое в двигателях?

2. Какие компоненты содержат продукты сгорания топлива при богатой и бедной смеси?

3. Что характеризуется октановое число топлива?

4. Какие октановые числа у бензинов, используемых в двигателях с искровым зажиганием?

5. Что характеризуется цетановое число топлива?

6. Какие цетановые числа у дизельного топлива, используемых в дизельных двигателях?

7. Какие значения имеет коэффициент избытка воздуха, реализуют в дизелях?

8. Какие значения имеет коэффициента избытка воздуха в двигателях с искровым зажиганием?

9. Какие значения низшей теплоты сгорания имеют бензин и дизельное топливо?

10.

kursak.net

Воспламенение и сгорание топлива в двигателе

    Одной из важных характеристик топлива, позволяющих судить о его пусковых свойствах и о стабильности процесса горения, является температура самовоспламенения паров топлива, т. е. такая температура, при которой происходит самовоспламенение горючей смеси без контакта с открытым пламенем. Процесс самовоспламенения горючей смеси встречается во всех двигателях внутреннего сгорания. Дизельные двигатели работают на основе этого процесса. В двигателях с воспламенением от искры самовоспламенение горючей смеси является крайне нежелательным и даже вредным явлением, так как нарушает нормальный процесс сгорания. В турбореактивных двигателях самовоспламенение горючей смеси — явление положительное, способствующее более устойчивому процессу сгорания. [c.76]     В двигателях, работающих на жидком топливе, стадии воспламенения и сгорания топлива предшествует стадия распыления и испарения. В распыленном (капельном) состоянии находится часть моторного масла в картере работающего поршневого двигателя. Продолжительность нахождения топлива или масла в капельном состоянии невелика, исчисляется долями секунды. Поэтому долгое время считалось, что какого-либо изменения качества топлива или масла за время его пребывания в капельном состоянии не происходит. Однако целый ряд экспериментальных данных (например, излом температурной зависимости периода задержки самовоспламенения распыленных жидких топлив) косвенно свидетельствовал о весьма значительном окислении топлив (масел) за время их нахождения в капельном состоянии. В связи с этим потребовалось провести специальные исследования окисляемости углеводородов в капельном состоянии [c.37]

    В связи с этим воздух, поступающий в камеру сгорания газотурбинного двигателя, обычно делят на три потока. Первый поток поступает в камеру сгорания, имеющую завихритель (рис. 3.27), через кольцевой зазор между корпусом форсунки и внутренним кольцом завихрителя, чем обеспечивается охлаждение форсунки. В этой зоне топливо распыляется, частично испаряется и воспламеняется а составляет 0,2—0,5 [166]. Второй поток воздуха вводят в зону горения через завихритель и через первые ряды отверстий диаметром 12—30 мм в жаровой трубе. Этот воздух обеспечивает сгорание смеси при температуре во фронте пламени, равной 2300—2500 К, и последующее снижение температуры газов до 2000 К- Коэффициент избытка воздуха при этом возрастает до 1,2—1,7. Роль завихрителя заключается в закручивании потока воздуха и создании воздушного вихря, вращающегося вокруг оси жаровой трубы. При этом в центральной части трубы создается зона пониженного давления, куда устремляется поток из средней части камеры сгорания. Продукты сгорания, движущиеся противотоком к основному потоку распыленного топлива, ускоряют испарение и обеспечивают нагревание топливо-воздушной смеси до температуры воспламенения. Турбулизация газо-воздушного. потока приводит к увеличению скорости распространения пламени, а уменьшение осевой скорости воздуха вблизи границы зоны обратных токов удерживает факел в определенной области. Третий поток воздуха поступает через задние ряды боковых отверстий в зону смешения. Этот воздух снижает температуру газов до значения, допустимого по условию прочности лопаток турбины. [c.164]

    Энергия в дизельных двигателях (двигателях с воспламенением от сжатия) вырабатывается за счет использования тепла, получаемого при сгорании топлива, впрыскиваемого в сжатый воздух. Температура воздуха, сжатого до одной десятой первоначального объема, повышается с 15 до 440° С, а при сжатии до одной пятнадцатой — до 565° С при столь высоких температурах топливо самовоспламеняется. В идеальном цикле Дизеля — цикле постоянного давления — топливо впрыскивается и сгорает при определенном угле поворота коленчатого вала, давление в момент совершения поршнем рабочего хода не изменяется. На практике такой идеальный случай никогда не имеет места, и при горении топлива давление повышается. [c.435]

    Если период задержки воспламенения велик, то топливо накапливается в камере сгорания и дает взрывное сгорание, сопровождающееся жесткой работой двигателя и стуками. Детонационные явления и нормальное сгорание подробно описаны в литературе [323, 324]. При жесткой работе дизеля происходит снижение к. п. д., вместе с выхлопными газами выделяется дым, наблюдается разжижение картерного масла и образование углеродистых отложений в пазах поршневых колец. Любые факторы, ускоряющие процессы окисления (предварительный подогрев, улучшение распределения топлива, повышение степени сжатия), способствуют снижению детонации и уменьшению периода задержки воспламенения в дизельных двигателях. Когда двигатель эксплуатируется при повышенных нагрузках, его температура повышается и в результате этого также уменьшается период задержки воспламенения и ослабляется детонация [325, 326]. Если же, напротив, нагрузки двигателя невысоки, то имеет место неполное сгорание топлива и отложение лакообразного нагара в двигателе [327 ]. С увеличением периода задержки воспламенения детонация усиливается [328]. [c.438]

    Процессы, происходящие в бензиновом двигателе и дизеле, резко отличаются друг от друга, поэтому отличаются друг от друга и типы топлива, применяемого в этих двигателях. Для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых) требуются низкокипящие, равномерно сгорающие углеводороды с относительно высокой температурой самовоспламенения [329, 330]. Топливо для дизельного двигателя, напротив, должно иметь низкую температуру воспламенения, и поэтому низкокипящие соединения для этой цели непригодны. К моменту воспламенения в дизельных двигателях находится не весь объем топлпва, как в бензиновых, а только часть топливо добавляется в течение всего времени поворота кривошипа, начиная с момента, когда кривошип не доходит на угол 15—20° до верхней мертвой точки, причем горение топлива происходит в полном объеме. [c.438]

    Склонность бензина к калильному зажиганию от нагретой металлической поверхности определяется на двигателе, в камеры сгорания которого вставляется спираль, нагреваемая электрическим током. В качестве критериев оценки принимают температуру спирали, при которой появляется калильное зажигание на рабочем режиме или безразмерный коэффициент — частное от деления температуры калильного воспламенения испытуемого топлива на температуру калильного воспламенения эталонного топлива. [c.41]

    По развернутой индикаторной диаграмме рабочего процесса, представляющей собой графическую зависимость давлений в цилиндре двигателя от угла поворота коленчатого вала (рис. 41) рассчитывают следующие показатели период задержки воспламенения топлива т,-, максимальное давление цикла давление в конце сжатия Р , максимальную скорость нарастания давления газов в цилиндре ИЦа + Ь) = АР/Аф, степень повыщения давления при сгорании топлива в цилиндре Рг/Рс = [c.94]

    Воспламенение подготовленной к сгоранию топливо-воздушной смеси в камере сгорания ГТД перед началом его работы происходит от электрической искры или от специальных воспламенителей. При работе двигателя непрерывно поступающая смесь воспламеняется от образовавшегося факела. [c.124]

    В настоящее время выдано несколько патентов на двигатели с непосредственным впрыском, воспламенением от искры и послойным сгоранием топлива в завихренном воздухе, которые могут использовать как бензин, так и более тяжелые виды топлив [1—51. [c.33]

    Полнота сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия достигается как за счет тонкого распыливания топлива, так и за счел большого избытка воздуха. Если в двигателе с искровым зажиганием максимально возможный предел обеднения смеси составляет а =1,2—1,3, то в двигателях с воспламенением от сжатия коэффициент избытка воздуха для номинального режима может достигать а= 1,5—1,8 и выше. Для этих двигателей [c.23]

    ВОСПЛАМЕНЕНИЕ И СГОРАНИЕ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЕ [c.36]

    Процессы сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия более сложны и менее исследованы, чем процессы сгорания в двигателях с зажиганием искры. Вопрос этот значительно осложняется тем, что воспламенение дизельного топлива начинается не в одной, заранее известной определенной точке, а там, где температура и содержание кислорода наиболее благоприятны для протекания физико-химических процессов подготовки топлива перед его самовоспламенением. [c.36]

    Воспламенение и сгорание топлива в двигателе зависят от ряда факторов, важнейшими из которых являются химическая природа и физические свойства топлива, конструктивные особенности двигателя и условия его эксплуатации. [c.38]

    Воспламенение и сгорание в двигателе зависят также от тонкости и однородности распыливания топлива. Известно, что при уменьшении размера капель отношение поверхности к объему жидкости увеличивается, так как поверхность шара пропорциональна квадрату, а объем пропорционален кубу диаметра. Повышение давления впрыска, обеспечивающее более мелкое и однородное распыливание топлива, увеличивает удельную поверхность (см /см ) испарения и контакта топлива с воздухом и улучшает условия его воспламенения и сгорания. [c.42]

    Влияние материала поршня на процесс воспламенения и сгорания топлива зависит от теплопроводности металла, из которого сделан поршень. Чем выше теплопроводность металла, тем ниже температура поршня и воздуха в конце сжатия и тем больше период задержки воспламенения топлива. В двигателе с поршнями из алюминиевого сплава период задержки воспламенения, скорость нарастания давления (жесткость) и максимальное давление вспышки будут выше, чем в двигателе с чугунными поршнями. [c.43]

    Скорость воспламенения и сгорания топлива в двигателе зависит также от условий на всасывании, которые определяются температурой и давлением окружающего воздуха, величиной наддува и содержанием кислорода в воздухе. [c.43]

    Совершенно естественно, что дросселирование воздуха на всасывании или разбавление его остаточными газами будет снижать давление в конце сжатия, понижать концентрацию кислорода и замедлять процессы воспламенения и сгорания топлива. При этом мощность, плавность работы и экономичность двигателя будут уменьшаться. [c.44]

    При увеличении числа оборотов повышается расход топлива н растет мощность двигателя. В этих условиях общее тепловыделение в цилиндрах двигателя увеличивается и температура деталей повышается. Все это благоприятно влияет на процессы предварительного окисления топлива и сокращает период задержки воспламенения и период сгорания. Благоприятно также сказывается увеличение вихревых движений и давления впрыска, вызываемых повышенным числом оборотов двигателя. Теоретически закономерная и экспериментально доказанная повышенная скорость сгорания топлива при увеличении числа оборотов двигателя явилась основной предпосылкой к созданию бескомпрессорных быстроходных двигателей с воспламенением от сжатия. [c.44]

    Время, необходимое для образования очагов пламени и достижения определенной скорости сгорания топлива, характеризуемой резким нарастанием давления газов в цилиндре двигателя, называется периодом задержки воспламенения. Период этот для разных топлив и разных двигателей различен и может колебаться от сотых до тысячных долей секунды. [c.67]

    Выше уже отмечалось, что при известных условиях в двигателях с воспламенением от сжатия наблюдается жесткая работа, внешне схожая с детонацией в карбюраторном двигателе. Стуки в тех и других двигателях имеют между собой то общее, что они возникают как результат высокой скорости сгорания топлива и резкого нарастания давления в цилиндре. [c.71]

    Двигатели, работающие на газе высокого давления, с факельным зажиганием, действуют по принципу газодизеля, когда заряд вспомогательного топлива (обычно дистиллятного, около 5% общего количества топлива) впрыскивается через топливный клапан непосредственно перед ВМТ и инициирует процесс сгорания. Затем в цилиндр под высоким давлением (например, 250 бар) подается остальной заряд (обычно природный газ). Газ воспламеняется по мере поступления в цилиндр, что обеспечивает полноту сгорания без детонации и преждевременного воспламенения. В этих двигателях около 5-7% эффективной мощности затрачивается на сжатие газового заряда. При прекращении подачи газа они могут переводиться на работу на дистиллятном топливе. [c.129]

    Обш ность стуков (жесткой работы) в двигателях Дизеля и детонации в бензиновых двигателях заключается в том, что они возникают в результате очень большой скорости нарастания давления. Основное различие между стуками в дизелях и детонацией в бензиновых двигателях заключается в том, что детонация возникает при сгорании последней порции топливного заряда Б то время, как стуки в дизелях вызываются запаздыванием воспламенения и взрывным сгоранием первой порции топливного заряда. Опыт показывает, что, когда период запаздывания воспламенения у топлива мал, топливо воспламеняется сразу же при входе в камеру сгорания. В этом случае давление в цилиндре нарастает плавно, и двигатель работает мягко , без стуков. Когда период воспламенения получается большим, то в камере сгорания накапливается топливо и дает взрывное сгорание. В этом случае давление нарастает скачкообразно и двигатель работает жестко , со стуками. [c.645]

    В. ИЗУЧЕНИЕ НА ДВИГАТЕЛЕ ИТ9-3 СГОРАНИЯ ТОПЛИВА ПРИ ВОСПЛАМЕНЕНИИ ОТ СЖАТИЯ [c.650]

    Следует отметить метод для оценки качества сгорания топлива, осуществляемый на однокамерной установке [13, с. 60—66], [19]. Установка представляет собой реальную камеру сгорания двигателя и снабжена аппаратурой для подачи, замера и зажигания- топлива и подогрева воздуха. На такой установке оценивают пусковые свойства топлива, полноту его сгорания, склонность к образованию нагаров и пределы устойчивого горения. Эти характеристики определяют, сравнивая их с аналогичными характеристиками эталона — топлива Т-1 из бакинских нефтей. Испытание проводят при следующем режиме расход воздуха 0,25 м /с, температура воздуха 60°С, давление воздуха 0,1 МПа, температура топлива 15—20 °С. Пусковые свойства топлива оценивают по коэффициенту избытка воздуха, при котором наступает воспламенение топливо-воздушной смеси пределы устойчивого горения определяют по коэффициенту избытка воздуха между моментами срыва пламени (смесь обеднена) и появления пламени на выходе из камеры (при обогащении смеси) полноту сгорания топлива определяют по коэффициенту выделения тепла, склонность к образованию нагара —по привесу жаровой трубы камеры сгорания до и после испытания. [c.64]

    Высокие антидетонационные свойства метанола в сочетании с возможностью его производства из ненефтяного сырья позволяют рассматривать этот продукт в качестве перспективного высокооктанового компонента автомобильных бензинов, получивших название бензино-метанольных смесей. Оптимальная добавка метанола—от 5 до 20% при таких концентрациях бензино-спиртовая смесь характеризуется удовлетворительными эксплуатационными свойствами и дает заметный экономический эффект. Добавка метанола к бензину снижает теплоту сгорания топлива и стехиометрический коэффициент при незначительных изменениях теплоты сгорания топливовоздушной смеси. Вследствие изменения стехиометрических характеристик использование 15%-й добавки метанола (смесь М15) в стандартной системе питания ведет к обеднению топливовоздушной смеси примерно на 7%. В то же время при введении метанола повышается октановое число топлива (в среднем па 3—8 единиц для 15%-й добавки), что позволяет компенсировать ухудшение энергетических показателей за счет повышения степени сжатия. Одновременно метанол улучшает процесс сгорания топлива благодаря образованию радикалов, активизирующих цепные реакции окисления. Исследования горения бензино-метанольных смесей в одноцилиндровых двигателях со стандартной и послойной системами смесеобразования показали, что добавка метанола сокращает период задержки воспламенения и продолжительность сгорания топлива. При этом теплоотвод из зоны реакции снижается, а предел обеднения смеси расширяется и становится максимальным для чистого метанола. [c.155]

    Детонацией называется особый ненормальный характер сгорания топлива в двигателе, при этом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция топливного заряда (до 15—20%), находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500—2500 м/с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводят к вибрации и вызывают характерный металлический стук, являющийся главным внешним признаком детонационного сгорания. Другие внешние признаки детонации появление в выхлопных газах клубов черного дыма, а также резкое повышение температуры стенок цилиндра. Детонация — явление очень вредное. На детонационных режимах мощность двигателя падает, удельный расход топлива возрастает, работа двигателя становится жесткой и неровной. Кроме того, детонация вызывает прогорание и коробление поршней и выхлопных клапанов, перегрев и выход из строя электрических свечей и другие неполадки. Износ двигателя ускоряется, а межремонтные сроки укорачиваются. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях. [c.84]

    В ДВС с воспламенением от искры процесс смесеобразования происходит, как правило, в специальном приборе — карбюраторе, который служит для дозирования, распыливания, частичного испарения и смещения топлива с воздухом. Однако за последнее десятилетие все большее распространение получают так называемые двигатели с непосредственным впрыском, в которых топливо подается в цилиндры двигателя раздельно от воздуха в тактах впуска или сжатия через форсунки, установленные у впускных клапанов или непосредственно в каждом цилиндре в камере сгорания. В двигателях с непосредственным впрыском обеспечиваются более равномерное распределение топлива по каждому цилиндру и более точное соотношение топливо/воздух, а следовательно, возрастает полнота сгорания топлива, повышается экономичность двигателя, снижается токсичность отработавших газов. [c.11]

    Действительно, для топочных устройств, рассчитанных на длительное непрерывное горение факела в пространстве, окруженном раскаленными стенками, первоначальное зажигание и его надежность играют второстепенное значение. Однако роль и значение первоначального воспламенения неизмеримо возрастают для топок, режим работы которых требует частых остановок, а процесс горения протекает в полностью экранированном объеме, температура стенок которого и их аккумулирующая способность не могут обеспечить самовоспламенение топлива, попадающего на них. К таким топочным устройствам относятся камеры сгорания газотурбинных двигателей, особенно транспортного типа, топки автоматизированных отопительных установок сравнительно небольшой мощности, технологические печи и др. В последнее время даже на мощных топках стали устанавливать небольшие постоян-но-действующие горелки, форсунки или специальные электриче- [c.74]

    Главные эксплуатац. св-ва Д. т.-быстрое воспламенение и плавное сгорание Эти св-ва характеризуются т наз метановым числом (Ц ч.). Наиб легко воспламеняются парафиновые углеводороды нормального строения и олефины (Ц. ч, соотв 56-103 и 40-90), наиб трудно - ароматич углеводороды (5-30) Оптимальную работу двигателей обеспечивает топливо с Ц. ч 45-60 При Ц ч менее 45 резко увеличиваются период задержки воспламенения (время между началом вспрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания двигателя, усиливается износ узлов трения При Ц. ч более 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастают дымность выпускных газов и нагарообразование в камере сгорания, повышается расход топлива. С увеличением мол массы углеводородов в гомологич. ряду Ц. ч. возрастает. [c.55]

    Сгорание топлива в двигателях, теплосиловых установках, генераторах, топках котлов и др. происходит за счет воспламенения и самовоспламенения. Температурой воспламенения называют [c.13]

    Детонацией называют особый режим сгорания топлива в двигателе. Она появляется в тех случаях, когда после воспламенения топливно-воздушной смеси сгорает только часть топлива. Остаток (до 20 %) топливного заряда мгновенно самовоспламеняется при этом скорость распространения пламени достигает 1500-2500 м/с вместо 20-30 м/с, а давление нарастает скачками. Резкий перепад давления приводит к образованию детонационной волны, которая ударяется о стенки цилиндра двигателя. [c.102]

    В двигателях этого типа воспламенение смеси топлива и воздуха осуществляется от внешнего источника — электрической искр1>1 (свечи), а процесс смесеобразования происходит вне цилин — дра в специальном устройстве — карбюраторе (либо во впускном трубопроводе или камере сгорания, куда бензин впрыскивается с помосцью форсунки). Непосредствегни ш впрыск применяется в [c.100]

    Дизельное топливо — керосин, газойль, соляровый дистиллят— используется для поршневых двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Экономичность работы дизельных двигателей зависит от фракционного состава и цетанового числа дизельного топлива. Цетановое число характеризует способность топлива давать воспламенение в цилиндре двигателя. Оно определяется сравнением поведения дизельного топлива при использовании его в двигателе с поведением эталонной смеси, состоящей из цетана С бНз4, цетановое число которого принято за 100, и а-метилнафталина С10Н7СН3 с цетановым числом 0. [c.57]

    Детонация вызывает резкое уменьшение мощности и экономичности двигателя и действует разрушительно на ряд основных деталей. Борьба с детонацией прежде всего является борьбой за рациональную организацию сгорания топлива, в которой проблема подбора топлива играет решающую роль в качестве одного из наиболее эффективных методов уменьшения склонности двигателя к детонации. Чрезвычайная сложность явления детонации обусловила то, что, несмотря на огромное число исследований, посвященных этому явлению, природа его до сих пор еще не вполне установлена, как равно еще недостаточно учтена степень влияния па детонацию различных факторов. Несомненно, что детонация представляет собою особый характер протекания сгорания в двигателе, сопровождающегося очень быстрым воспламенением горючей смеси и связанной с этим большой скоростью выделения тепловой энергии. Переход нормального сгорания в детонацию может быть связан не только с громадным увеличением скорости протекания реакций, но также и с изменением характера реакций сгорания. Процесс детонации включает одновременно достаточно быстрое протекание реакций, обусловливающих бурное выделение анергии, и связанные с этим физические явления, влияющие как на состояние рабочего тела, так и на протекание самих исходных реакций. Явленпе детонации, обусловленное процессами, происходящими в газах, записпт почти от всех параметров работы двигателя, так как они отражаются на характере этих процессов, воздействуя или непосредственно на химический состав горючей смеси, или на ее термическое [c.353]

    Детонационная стойкость. Детонацией называется особый режим сгорания топлива в двигателе. Она появляется в тех случаях, когда после воспламенения топливно-воздушной смеси сгорает только часть топлива. Остаток (до 20%) топливного заряда мгновенно самовоспламеняется при этои скорость распространения пламени достигает 1500—2500 вместо 20—30 м/с, а давление нарастает скачками. Резкий перепад давления приводит к образованию детонационной волны, которая ударяется о стенки цилиндра двигателя. Характерные признаки детонации металлический стук, вызываемый многократным отражением детонационных волн от стенок цилиндра, появление в выхлопных газах клубов черного дыма, резкое повышение температуры стенок цилиндра. Детонационное сгорание топлива приводит к повышению удельного расхода топлива, уменьшению мощностг и перегреву двигателя, прогару поршней и выхлопных клапаноп, а в конечном счете к быстрому выводу двигателя из строя. [c.338]

    Большинство летательных аппаратов в настоящее время оснащено газотурбинными — турбовинтовыми (ТВД) и турбореактивными (ТРД) —двигателями. В газотурбинных двигателях процесс сгорания топлива происходит в камерах сгорания, куда подается сжатый турбокомпрессором во 5дух и впрыскивается жидкое топливо. Воспламенение топлива производится электрической искрой. Подача воздуха и топлива, сгорание топлива и образование горячей струи газов происходят в газотур( )инных двигателях одновременно и непрерывно, в едином потоке. Образовавшиеся газы в ТВД и ТРД исиользуются по-разному. В ТВД они расширяются в турбине, вращающей компрессор ,ля сжатия воздуха и воздушный винт, который создает основную тягу окончательное расширение газов осуществляется в реактивном сопле, причем струей газов, вытекающих из сопла, создается дополнительная (8—12% от общей) тяг а. В ТРД газы сгорания расширяются в турбине, вращающей компрессор, а затем в реактмвном сопле тяга создается в результате нстечепия газов из сопла. В современных ТРД газы после турбины направляются в форса кную камеру, в которой до- [c.342]

    Влияние топлива на процессы воспламенения и сгорания в двигателе (основная тема данной работы) более подробно будет рассмотрено в последуюших главах. В данном разделе укажем лишь, что значение химической структуры топлива и его физических характеристик для скорости воспламенения н последующего сгорания чрезвычайно велико. Дизельное топливо должно обладать склонностью к быстрому распаду молекул и окислению их кислородом воздуха. В этом отношении лучшими качествами обладают углеводороды алифатического ряда с прямой открытой цепью. Углеводороды циклической структуры, цикланы, в особенности ароматические, обладают более высокой [c.38]

    Тихоходные двигатели, будучи первыми из класса двигателей, работающих с воспламенением от сжатия, отличаются исключительным разнообразием по своей конструкции и областяд[ применения. В то же время по своим требованиям к качеству дизельных топлив они не столь различны, как быстроходные. Невысокое число оборотов, обеспечивающее достаточно большой период времени на процесс смесеобразования и сгорания, использование двигателя в стационарных и полустационарных условиях, обеспечивающих возможность использования компрессорного распыливания и подогрева топлива, позволяют применять в качестве топлива для них достаточно тяжелые нефтяные остатки. [c.163]

    Опытные образцы водородных дизелей созданы в лаборатории института Мусащи (Япония) [172]. Для организации рабочего процесса дизеля водород непосредственно впрыскивается в камеру сгорания в конце такта сжатия под давлением 8 МПа с помощью специальной форсунки с гидравлическим приводом от штатного топливного насоса высокого давления. Для воспламенения смеси служит керамическая калильная свеча с встроенным вольфрамовым электронагревателем. Электронагреватель включается на режимах пуска и прогрева двигателя, на остальных режимах свеча обеспечивает температуру 1170—1270 К за счет выделяющегося при сгорании топлива тепла. Благодаря комплексу конструктивных мероприятий прн работе на водороде сохранена мощность двигателя на уровне базового дизеля при относительно высоких показателях энергетической эффективности (рис. 4.25). [c.178]

    В двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, называемых дизелями, четырехтактный рабочий процесс протекает несколько иначе, чем в двигателях с зажиганием от искры. В дизельном двигателе в первых двух тактах засасывается и сжимается чистый воздух. Температура воздуха в конце хода сжатия достигает 550—650 °С, а давление возрастает до 4 МПа. В конце хода сжатия в сжатый и нагретый воздух шрыскивается в течение определенного времени под большим давлением порция топлива. Мельчайшие капельки топлива переходят в парообразное состояние и распределяются в воздухе. Через определенный весьма незначительный момент времени топливо самовоспламеняется и полностью сгорает. Время между началом впрыска и воспламенением топлива называется периодом задерокки самовоспламенения. В современных быстроходных двигателях этот период не более 0,002 с. В результате сгорания топлива давление газа достигает 6—10 МПа. Весьма важным для обеспечения плавной, нормальной работы двигателя является скорость нарастания давления газов. Из практики известно, что эта скорость не должна превышать 0,5 МПа на 1° угла поворота коленчатого вала. В противном случае двигатель начинает стучать, работа его становится жесткой , а нагрузка на подшипники чрезмерной. Появление стуков и жесткая работа двигателя тесно связаны с длительностью периода задержки самовоспламенения. Чем продолжительнее этот период, тем большее количество топлива успеет поступить в цилиндр двигателя. В результате — одновременное поопламенение повышенного количества топлива приводит к взрывному характеру сгорания, и давление газов будет нарастать скачкообразно. В двух последующих тактах рабочий ход и выхлоп — происходит рабочее расширение газов и освобождение цилиндра двигателя от продуктов сгорания.  [c.93]

    Переменным параметром двигателя испытательной установки является степень сжатия, которая может изменяться в интервале от 7 до 23. Напомним, что, в отличие от поведения топлива в двигателях с зажиганием от искры, в двигателях с самовоспламенением повышение степени сжатия улучшает условия воспламенения и сгорания топлива. Изменяя степень сжатия, можно регулировать и поддерживать стандартный период задержки восплажнения, который в данном методе выбран равным 13° поворота коленчатого вала двигателя. Сущность определения цетановых чисел, таким образом, заключается в сравнении испытуемого топлива с эталонным при работе двигателя на стандартном режиме и при определенном периоде задержки воспламенения. При этом подбирают для сравнения такие две эталонные смеси, из которых одна будет иметь стандартный период задержки воспламенения при большей степени сжатия, чем найдено для испытуемого топлива, а другая при меньшей. [c.172]

    Некоторые перекиси альдегидов и кетонов наюли применение (или. по крайней мере, были предложены) в качестве добавок к дизельному топливу для понижения запаздыпапия его воспламенения. Слел ет иметь, однако, в виду, что хотя такие добавки и повышают цетеновое число, во не увеличивают эффекитности Двигателя и 116 ускоряют сгорания топлива. Их ро.гть сладится почти исключительно к облегчению зап ска двигателя, особенно на морозе.  [c.361]

    Сильный стук двигателя вызывается или иреждевремеиныы воспламенением плп детонацией. Под преждевременным воспламенением понимают неожиданную вспышку смесп воздуха с горючпм в камере сгорания пз-за наличия сильно нагретых участков камеры, прежде чем смесь могла воспламениться от пскры свечи. Поэтому преждевременное воспламенение может вызвать сгорание топлива раньше, чем поршень достигнет верхнего положения Б ходе сжатия, нарушая этны самым нормальный рабочий цикл и создавая огромные ударные нагрузки на поршень, кольца, клапаны и подшипнпки. Детонацией называют мгновенную вспышку части смеси топлпва с воздухом в камере сгорания вместо постепенного, равномерного сгорания, которое должно нормальном протекать во время рабочего хода поршня. Эти мгновенные взрывы также создают большую ударную нагрузку, так называемые удары молота , на поршни и кольца. Часто трудно отличить преждевременное зажигание от детонации, так как оба явления вызывают одинаковые на слух звуки и шумы. В некоторых случаях хронические явления преждевременного воспламенения могут быть установлены переводом хорошо разогретого двигателя на холостой ход и последуюш,им выключением зажигания. Если мотор продолжает работать в течение многих оборотов с ударами или стуком, явление преждевременного воспламенения можно считать установленным. Причиной возникновения детонации может быть работа мотора с полной или почти полной нагрузкой ири прикрытом дросселе. [c.455]

chem21.info

Сгорание газового топлива - Энциклопедия по экономике

Удельной теплотой сгорания газового топлива называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 нм3 или 1 кг газа. Теплоту сгорания газообразного топлива измеряют в килокалориях на кубический метр (при температуре 0 или 20° С и давлении 760 мм рт. ст.). Теплота сгорания определяется при помощи специальных приборов — калориметров — или расчетным путем, если известен химический состав газового топлива.  [c.17] Сгорание газового топлива  [c.34]

Молекулы газа и воздуха находятся в постоянном хаотическом движении, сопровождающимся столкновениями. Кинетическая энергия молекул пропорциональна абсолютной температуре газов. Энергия столкновения возрастает с повышением абсолютной температуры. При температуре воспламенения сила удара такой молекулы о встречную так велика, что связи между атомами не выдерживают и молекула распадается на атомы. При соединении горючих (углерод, водород) атомов с кислородом выделяется дополнительная энергия, температура молекул повышается и процесс горения приобретает цепной характер, со всевозрастающей скоростью до полного соединения кислорода с горючими компонентами газа. Химическая формула сгорания газового топлива с указанием всего механизма реакции, связанного с возникновением, и с исчезновением большого количества свободных атомов, радикалов и других активных частиц, сложна. Поэтому для упрощения пользу-  [c.34]

Отсюда наименьшее количество воздуха, потребное для полного сжигания газа, называется теоретическим расходом воздуха и обозначается LT, т. е. если низшая теплота сгорания газового топлива равна 33 520 кДж/м3, то теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 м3 газа составит  [c.37]

Температура, при которой газ полностью насыщен водяными парами, называется точкой росы данного газа. Наличие влаги в газе нежелательно, так как при транспортировании газа происходит внутренняя коррозия трубопроводов и арматуры, а также обра зо-вание закупорок газопроводов. Кроме того, содержание влаги снижает теплоту сгорания газа. Поэтому до подачи газа в городские газовые сети производится его тщательная осушка путем поглощения водяных паров твердыми или жидкими поглотителями. Однако несмотря на тщательную очистку, газовое топливо, распределяемое по городским газопроводам, содержит некоторое количество водяных паров. Может произойти и дополнительное насыщение газа водой, попадающей в газопроводы при их строительстве.  [c.30]

Определение температуры горения газового топлива. Температурой горения газа называется температура, которую приобретают полученные при сжигании газа продукты сгорания в результате нагревания их теплом, выделяемом при горении.  [c.49]

При переводе дровяных печей на газовое топливо применяют газовые печные горелки. Для установки газовых горелок необходимо, чтобы в стенках отопительных печей не было швов, трещин и пустот, через которые могли бы попадать в помещение продукты сгорания газа. Помещение, в которое выходит дверца печи, должно иметь окно с форточкой и вентиляционный канал. Горелки монтируют в топочном пространстве, а щиток укрепляют в рамке дверцы.  [c.235]

В машиностроительной промышленности в литейных цехах применяются сушильные установки для сушки форм и стержней, а также для сушки изделий после покраски. Рабочая температура в сушильных установках ниже точки воспламенения газа, поэтому в таких установках газовое топливо сжигается в обособленной топочной камере. Продукты сгорания поступают из топки в рабочее пространство после разбавления их воздухом.  [c.274]

Масштабным и опасным аспектом экологического кризиса является воздействие на нижние слои атмосферы парниковых газов, прежде всего диоксида углерода и метана. Диоксид углерода поступает в атмосферу в основном в результате сгорания минерального топлива (2/3 всех поступлений). Источниками поступления в атмосферу метана служат сжигание биомассы, некоторые виды сельскохозяйственного производства, утечка газа из нефтяных и газовых скважин.  [c.325]

При полете самолета набегающий поток воздуха поступает в диффузор. За счет скоростного напора давление воздуха в диффузоре несколько выше давления наружного воздуха. Оно возрастает с увеличением скорости полета. Из диффузора предварительно сжатый воздух поступает в компрессор, где еще больше сжимается. Далее сжатый воздух поступает в камеру сгорания. При сжигании впрыскиваемого топлива значительно повышается температура газового потока. Из камеры сгорания газовый поток проходит через турбину.  [c.512]

Несмотря на богатые ресурсы попутного нефтяного газа парк двигателей нефтедобывающих предприятий мощностью в несколько миллионов лошадиных сил работает не на газе, а на дизельном топливе. Перевод двигателей внутреннего сгорания, используемых в качестве силового привода на промыслах и в буровых организациях на газовое топливо не требует больших затрат и позволит исключить расход дорогостоящего дизельного топлива.  [c.372]

Обширная по ассортименту, высококачественная продукция нефтяной и газовой промышленности в увеличивающихся количествах потребляется во всех сферах социалистической экономики. В первую очередь это относится к использованию бензина и дизельного топлива, необходимых для интенсивного роста грузового, пассажирского и легкового автомобильного транспорта, а также к применению двигателей внутреннего сгорания в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве.  [c.5]

Горение любого топлива, в том числе и газового, сопровождается выделением теплоты. При этом количество теплоты, выделяемое при сжигании различных видов топлива, неодинаково. Поэтому введено понятие удельной теплоты сгорания.  [c.17]

В газовой промышленности новые виды продукции осваивают в основном на газоперерабатывающих заводах, где газ и газовый конденсат можно перерабатывать для использования в качестве сырья в химической промышленности и топлива для двигателей внутреннего сгорания.  [c.223]

К моторным относятся все виды топлива (кроме газового), используемые для технологических целей и для хозяйственных нужд предприятия авиационный и автомобильный бензин, зимнее и летнее дизельное топливо, моторное топливо (как вид), топливо нефтяное для газотурбинных установок, флотский мазут, а также керосин и топочный мазут, используемый в двигателях внутреннего сгорания.  [c.100]

Двигатели внутреннего сгорания а) на жидком топливе. б) газовые турбины и газогенераторы  [c.135]

Смесь продуктов сгорания газа с воздухом, подсасываемым через специальные жалюзи 4, составляет сушильную среду. Сушильная камера разделена на три зоны 5, 6 и 7. Ткань, содержащая в начале сушки значительное количество влаги, поступает в зону самой высокой температуры (400—450°С). При интенсивном испарении влаги температура сушильной среды падает до 230—240° С, и при этой температуре вентилятором S тепло подается в пустотелые тонкостенные плиты 9, расположенные между петлями ткани во второй зоне сушилки. В этой зоне передача тепла ткани производится за счет теплоизлучения поверхности железных плит, а также конвекции струй газовоздушной среды, выходящих со скоростью 8—10 Л1/сек из щелей-сопл 11 шириной 3,5 мм, выполненных в стенках плит по всей ширине ткани. Через третью зону охладившаяся газовая среда вместе с парами влаги с температурой 80—90° С отсасывается вытяжным вентилятором 10. Сушилка имеет тепловую изоляцию из стеклянной ваты и асбеста 12. Металлический каркас вместе с изоляцией достаточно герметичен, что обеспечивает значительное сокращение потерь тепла и улучшение условий работы в цехе. В результате удельные расходы топлива и тепла почти в 2 раза меньше, чем в сушильных барабанах также значительно сокращается продолжи-  [c.188]

Давление насыщенных паров имеет особое значение для авиационного топлива. Чем выше поднимается самолет, тем меньше становится внешнее давление воздуха. Если внешнее давление станет равным давлению насыщенных паров топлива, то оно закипит. При кипении переход топлива в парообразное состояние будет происходить не только с открытой поверхности, но и в объеме. Вследствие этого в топливопроводах будут образовываться газовые пузыри (паровые пробки), препятствующие нормальной подаче топлива в камеру сгорания двигателя. Работа двигателя нарушится, и даже может произойти его остановка. Поэтому, чем выше должен летать самолет, тем ниже должно бить давление насыщенных паров топлива, на котором работает его двигатель.  [c.22]

Воспламенению топлива предшествует его испарение, а горению - глубокое деструктивное окислительное разрушение соединений топлива и их продуктов распада. Перевод топлива в паровую фазу представляет собой естественный подготовительный этап к последующему окислению, развивающемуся с большими скоростями, характерными для горения. Отсюда, наряду с распылением и распределением распыленного топлива, процесс испарения является одним из важнейших элементарных процессов смесеобразования, которые должны быть организованы в двигателе с особой тщательностью. Одновременное протекание интенсивных процессов испарения топлива, образование смеси его паров с воздухом, воспламенение и сгорание в условиях движущегося газового потока - основные особенности рабочего процесса в двигателе. Решающую роль при этом играют теплота сгорания и теплота парообразования топлива, удельная теплоемкость его паров, температура, объем и поверхность камеры сгорания, давление в зоне сгорания и др.  [c.27]

Вторичный воздух подают для снижения температуры газов, покидающих камеру сгорания. Эта температура достигает 1600-1800 °С, а максимальная температура, которую могут выдержать лопатки газовой турбины, составляет 850-900 °С. При резком понижении температуры и обеднении смеси после смешения продуктов сгорания с вторичным воздухом практически приостанавливается процесс сгорания. Поэтому на лопатках турбины не происходит догорания топлива, не успевшего сгореть в камере.  [c.530]

Реактивные топлива при их хранении, транспортировании и применении могут корродировать материалы (металлы и сплавы), воздействовать на резиновые технические изделия и герметики, применяемые в топливной системе самолетов. Коррозионное воздействие на стенки камеры сгорания и лопатки газовой турбины или газовую коррозию способны оказывать и продукты сгорания реактивных топлив.  [c.565]

Газовая коррозия, химическая по характеру, обусловлена наличием в продуктах сгорания топлива диоксида серы и оксидов ванадия, молибдена и натрия.  [c.566]

Для таких стран, как Англия и ФРГ, лишенных собственных крупных источников нефтяного и газового сырья, задача снабжения нефтехимии решается созданием замкнутых комплексов переработки привозной нефти. При производстве жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания здесь предусматривается организация комплексных схем извлечения и использования нефтехимического сырья. Часть привозимой нефти (всего несколько процентов от поступающей на нефтеперерабатывающие заводы) выделяется для специальной переработки с целью получения нефтехимических синтетических материалов. Схема ее переработки строится с таким расчетом, чтобы извлечь максимум нефтехимического потенциала, не задаваясь целью достижения сколько-нибудь заметных выходов жидких топлив. Экономичность такого решения под-  [c.304]

В соответствии с общими положениями, касающимися классификации частей (см. Общие положения пояснений к разделу XVI), наряду с двигателями и моторами, перечисленными выше, в данную товарную позицию входят части к ним (роторы газовых турбин, камеры сгорания и воздушные клапаны реактивных двигателей, запасные части к турбореактивным двигателям (кольца статора с лопатками или без лопаток, диски и колеса роторов с ребрами или без них, лопатки, ребра), регуляторы подачи топлива к турбореактивным двигателям, топливные форсунки).  [c.50]

Двигатели внутреннего сгорания а) работающие на жидком топливе, в т. ч. двигатели высокого сжатия (дизели) и двигатели низкого сжатия (цикл Отто), и б) работающие на газе — газогенераторные и газовые.  [c.313]

Продукты сгорания дизельного топлива всегда коррозионно агрессивны. При сгорании сернистых соединений образуются соединения серы SO2 и S03, вызывающие в зоне высокой температуры газовую коррозию. Вода, выделяющаяся при горении водорода топлива, и влага, находящаяся в топливовоздушной смеси в виде пара, присутствуют в продуктах сгорания. При охлаждении ниже 100 °С водяной пар конденсируется, растворяет сернистый газ SO2 и серный ангидрид S03 с образо-  [c.16]

Для устранения перерасхода газового топлива необходимо осуществлять систематический контроль за его сжиганием. Это дает возможность устранять потери тепла, вызванные неполнотой сгорания, высокой температурой уходящих газов, большим избытком воздуха. Эффективность использования газового твплива можно определить по методике, разработанной проф. М. Б. Равичем.  [c.45]

Эффективность использования газового топлива во многом зависит от правильности его выбора. Так, для высокотемпературных процессов целесообразно использовать газ с малым содержанием балласта и высокой жаропроизводительностью. В этом случае обеспечивается повышение производительности газовых установок и благодаря уменьшению продолжительности процесса сгорания газа и снижению потерь топлива в окружающую среду снижается удельный расход топлива на единицу выпускаемой продукции.  [c.51]

Продукция нефтяной и газовой промышленности во все увеличи-1 вающихся количествах используется во многих отраслях промышлен-/ ности. В первую очередь это относится к бензину и дизельному топли- ву, что связано с интенсивным ростом грузового, пассажирского и легкового автомобильного транспорта, с применением двигателей внутреннего сгорания в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве. Неуклонно развивается потребление нефтяного топлива морским и речным флотом.  [c.5]

Природный газ применяется на нефтехимических предприятиях для производства аммиака, ацетилена, мочевины, газовой сажи и ряда других полупродуктов, на базе которых затем вырабатываются смолы, акрилонитрил, синтетические каучуки и синтетические волокна. В природном газе 90—98% составляет метан, содержание более тяжелых углеводородов органичено. Состав и высокая теплота сгорания газа, достигающая 42 кДж на 1 м3, предопределяют его основное использование в качестве топлива. Метан достаточно широко применяется в химической промышленности для производства аммиака, мочевины и на их основе азотных удобрений. Предполагается, что в перспективе будет использоваться на производственные цели примерно 7,6% природного газа.  [c.35]

Чем больше скорость полета самолета, тем выше давление воздуха в точке с z - политропическое сжатие воздуха в компрессоре zb - процесс сгорания топлива в камере сгорания bf- частичное расширение газовоздушного потока в газовой турбине - расширение продуктов сгорания в реактивном сопле ka - отвод тепла от газов. Известно, что площадь диаграммы характеризует работу, полученную при сгорании топлива в двигателе. Площадь a nta характеризует работу скоростного напора, за счет которого воздух подвергается предварительному сжатию. Чем больше скорость полета, тем больше давление в точке с и больше плотность воздуха. При дозвуковых скоростях полета,  [c.515]

В золе некоторых реактивных топлив обнаруживается натрий. Это относится в основном к топливам, получаемым из сернистых и подвергающихся щелочной очистке нефтей. Недостаточно тщательная промывка водой после защелачивания ведет к тому, что в топливе остается некоторое количество солей натрия. Так, в золе отдельных партий реактивного топлива обнаружено до 11% натрия. Содержание натрия в продуктах сгорания вызывает коррозию стенок камер сгорания и лопаток газовых турбин. Чем выше температура газов, тем значительнее коррозия. Как и в случае ванадиевой коррозии, коррозия в присутствии натрия протекает интенсивнее, если в продуктах сгорания присутствует серный и сернистый ангидриды.  [c.543]

Тепловые станции группируются также а) по видам первичных двигателей паротурбинные, локомобильные, паромашинные, дизельные, с газогенераторными двигателями, газовыми двигателями, прочими двигателями внутреннего сгорания б) по видам сжигаемого топлива станции, работающие на нефтяном топливе, угле, торфе, сланцах, дровах, газе йриродном, газе генераторном.  [c.187]

economy-ru.info

---

• 
  Основные правила дорожного движения для водителей
• 
  Крупногабаритный и тяжеловесный груз
• 
  Определение центра тяжести
• 
  Схема экскаватора
• 
  Тк 102 коммутатор
• 
  Экскаваторы в работе
• 
  Свойства грунтов
• 
  Маз 5440а5
• 
  Работа электродвигателя с фазным ротором
• 
  Грейдирование дорог что это такое
• 
  Грейдирование дорог что это такое