1.6 Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения горючей м₀=М₂/М₁ и рабочей смеси м= (м₀+г_r) / (1+г_r) для карбюраторного двигателя при n_N=5600 мин^-1

м₀=0,5483/0,5051=1,0855

и м= (1,0855+0,0495) / (1+0,0495) =1,0815

количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, и теплота сгорания рабочей смеси

ДH_и=119950 (1-б) L₀ и Н_{раб. см}= (1.3)

Для карбюраторного двигателя при n_N=5600 мин^-1

ДH_и=119950 (1-0,96) ·0,517=2481 кДж/кг,

Н_{раб. см}==78191 кДж/кмоль раб. см.;

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

(mC"_v) =

определяется по эмпирическим формулам, приведенным в табл.3.6 для интервала температур от 1501 до 2800°С

=22,490+0,001430·t_Z

=39,123+0,003343·t_Z

=19,678+0,001758·t_Z

=26,670+0,004438·t_Z

=23,723+0,001550·t_Z

=21,951+0,001457·t_Z

для карбюраторного двигателя:

(mC"_v) = (1/0,5483) · [0,077· (39,123+0,003343·t_z) +0,0057· (22,490+0,001430·t_Z) +0,0696· (26,670+0,004438·t_Z) +0,0029· (19,678+0,001758·t_Z) +0,3931· (21,951+0,001457·t_Z)] =1,8238 [3,012+0,00026t_Z+0,128+0,00008t_Z+1,85623+0,00031t_Z+0,057066+0,000005t_Z+8,62894+0,00057t_Z] =5,4933+0,0004742t_Z+0,23345+0,0001459t_Z+3,3853923+0,0005654t_Z+0,10407697+0,0000091t_Z+15,7374608+0,0001040t_Z=24,954+0,0012986t_Z кДж/ (кмоль·град).

Коэффициент использования теплоты о_z зависит от совершенства организации процессов смесеобразования и сгорания топлива. Он повышается за счет снижения потерь теплоты газов в стенки цилиндра и неплотности между поршнем и цилиндром. При увеличении скоростного режима о_z снижается. При проведении расчетов двигателя о_z выбирается по опытным данным в зависимости от конструктивных особенностей двигателя [5]. В зависимости от реальной зависимости о_z от скоростного режима карбюраторного двигателя принята величина коэффициента использования теплоты для карбюраторного двигателя о_z=0,91 при n_N=5600 мин^-1. Так же определены значения о_z для всех расчетных режимов.

Температура в конце видимого процесса сгорания

о_zН_{раб. см}+ (mc_v) ·t_c=м (mC"_v) ·t_Z (1.4)

Для карбюраторного двигателя при n_N=5600 мин^-1

0,91·78191+21,971·482=1,0815· (24,954+0,0012986t_Z) t_Z

или 0,001405t_Z²+26,993t_Z-81757=0

откуда t_Z= (-26,993+) / (2·0,001405) =2660°С;

Т_z=t_Z+273=2660+273=2933 К

Максимальное давление сгорания теоретическое:

p_z=p_c·м·T_z/T_c=1,6189·1,0815·2933/755=6,8016 МПа;

Максимальное давление сгорания действительное:

p_zд=0,85·p_z=0,85·6,8016=5,7814 МПа;

Степень повышения давления:

л=p_z/p_c=6,8016/1,6189=4, 201;

Результаты расчетов при п=1000, 3200, 5600 и 6000 мин^-1 сведены в таблицу 4.

Таблица 4

Параметры процесса сгорания

1000 (mC"_v) = (1/0,5357) · [0,091· (39,123+0,003343·t_z) +0,0201· (22,490+0,001430·t_Z) +0,0625· (26,670+0,004438·t_Z) +0,0100· (19,678+0,001758·t_Z) +0,3521· (21,951+0,001457·t_Z)] =1,8667 [3,560+0,00030t_Z+0,396+0,00003t_Z+1,66688+0,00028t_Z+0, 196780+0,000018t_Z+7,72895+0,00051t_Z] =6,6455+0,0005600t_Z+0,73921+0,0000560t_Z+3,1115649+0,0005227t_Z+0,36732923+0,0000336t_Z+14,4276310+0,0000952t_Z=25,291+0,0012675t_Z кДж/ (кмоль·град).

3200 (mC"_v) = (1/0,5483) · [0,077· (39,123+0,003343·t_z) +0,0057· (22,490+0,001430·t_Z) +0,0696· (26,670+0,004438·t_Z) +0,0029· (19,678+0,001758·t_Z) +0,3931· (21,951+0,001457·t_Z)] =1,8238 [3,012+0,00026t_Z+0,112+0,00001t_Z+1,85623+0,00031t_Z+0,057066+0,000005t_Z+8,62894+0,00057t_Z] =5,4933+0,0004742t_Z+0, 20427+0,0000182t_Z+3,3853923+0,0005654t_Z+0,10407697+0,0000091t_Z+15,7374608+0,0010396t_Z=24,925+0,0021065t_Z кДж/ (кмоль·град).

6000 (mC"_v) = (1/0,5483) · [0,077· (39,123+0,003343·t_z) +0,0057· (22,490+0,001430·t_Z) +0,0696· (26,670+0,004438·t_Z) +0,0029· (19,678+0,001758·t_Z) +0,3931· (21,951+0,001457·t_Z)] =1,8238 [3,012+0,00026t_Z+0,128+0,00001t_Z+1,85623+0,00031t_Z+0,057066+0,000005t_Z+8,62894+0,00057t_Z] =5,4933+0,0004742t_Z+0,23345+0,0000182t_Z+3,3853923+0,0005654t_Z+0,10407697+0,0000091t_Z+15,7374608+0,0010396t_Z=24,954+0,0021065t_Z кДж/ (кмоль·град).

1000 о_zН_{раб. см}+ (mc_v) ·t_c=м (mC"_v) ·t_Z

0,81·73992+21,969·480=1,1826· (25,291+0,0012675t_Z) t_Z

или 0,001499t_Z²+29,909t_Z-70479=0

откуда t_Z= (-29,909+v29,909²+4·0,001499·70479) / (2·0,001499) =2129°С

3200 о_zН_{раб. см}+ (mc_v) ·t_c=м (mC"_v) ·t_Z

0,91·78445+21,969·484=1,0855· (24,925+0,0021065t_Z) t_Z

или 0,002287t_Z²+27,056t_Z-82018=0

откуда t_Z= (-27,056+v27,056²+4·0,002287·82018) / (2·0,002287) =2502°С

6000 о_zН_{раб. см}+ (mc_v) ·t_c=м (mC"_v) ·t_Z

0,88·78124+21,972·482=1,0855· (24,954+0,0021065t_Z) t_Z

или 0,001499t_Z²+29,909t_Z-70479=0

откуда t_Z= (-29,909+v29,909²+4·0,001499·70479) / (2·0,001499) =2129°С