Параметри процесу згоряння

Визначаємо у вибраному паливі вміст вуглецю С, водню Н, кисню О₂, нижчу теплоту згоряння h_н та молекулярну масу палива m_пал. Масові долі компонентів палива складають С + Н + О₂ = 1.

 

С = 0,870; Н = 0,126; О₂ = 0,004; m_пал = 170 кг/кмоль; h_н = 42500 кДж/кг

Розрахуємо кількість повітря, теоретично необхідного для згоряння 1 кг палива,

в кмоль/кг:

L₀ = 1 / 0,21 (С / 12 + Н / 4 - О₂ / 32);

 

L₀ = 1 / 0,21 (0,870 / 12 + 0,126 / 4 - 0,004 / 32) = 0,4946 кмоль/кг;

в кг/кг:

l₀ = 1 / 0,23 (8C / 3 + 8H – O₂);

 

l₀ = 1 / 0,23 (8 × 0,870 / 3 + 8 × 0.126 - 0,004) = 14,328 кг/кг;

 

Перевірка:

L₀ = l₀ / m_a;

 

де m_а – молекулярна маса повітря: m_а = 28,97 кг/кмоль;

L₀ = 14,328 / 28,97 = 0,4946 кмоль/кг;

 

Кількість свіжого заряду палива і повітря:

 

М ₁ = a × L ₀; М ₁ = 1,5 · 0,4946 = 0,7420 кг/кмоль;

 

Кількість продуктів згоряння палива при повному згорянні:

 

М ₂ = a × L₀ + О / 32 + H / 4;

 

М ₂ = 1,5 · 0,4946 + 0,004 / 32 + 0,126 / 4 = 0,7736 кмоль/кг;

 

Коефіцієнт молекулярної зміни:

теоретичний:

 

m ₀ = M ₂ / М ₁; m ₀ = 0,7736 / 0,7420 = 1,043;

дійсний:

 

; ;

Середня мольна теплоємність продуктів згоряння в дизелі, кДж/(кмоль·К):

 

,

,

 

Температура кінця процесу згоряння визначається на основі рівняння:

 

,

 

 

Отриманий результат зводиться до квадратного рівняння виду:

 

A ∙ T_z ² + B ∙ T_z – C = 0,

 

0,00257 ∙ T_z ² + 30,32 ∙ T_z – 76498 = 0,

 

Температура газів визначається як корені рівняння за формулою:

 

,

 

Фізичний зміст має тільки додатній корінь:

 

,

 

Приймаємо значення температури в кінці згоряння:

 

T_z = 2136°K;

 

Тиск в кінці згоряння:

 

Р_z = λ × P_c; P_z = 1,6 × 4,0563 = 6,4901MПа;

 

Показники, що характеризують процес згоряння:

степінь попереднього розширення:

 

r = m ∙ Т_z / λ ∙ T_c; r = 1,041 × 2136 / 1,6 × 916 = 1,517;

 

степінь подальшого розширення

 

d = e / r; d = 16 / 1,517 = 10,545;