Материал: 1968

В процессе распыливания топлива легкие фракции уже являются газифи-

цированными и в окружении кислорода воздуха под действием темпера-

С

туры электрической искры (10 000 0С) воспламеняются, образуя началь-

ную зону пламени (бензиновые двигатели). Далее действует принцип цеп-

ной реакц

. У д зеля топливо должно самостоятельно воспламеняться

при нагреве его в к слороде воздуха до температуры самовоспламенения

циальных

250 – 300

0 . Для надежного пуска и работы дизеля температура в конце

такта сжат я должна быть не менее 500 – 600 0С.

Теплота сгоран я может ыть определена сжиганием топлива в спе-

пр борах, которые называют калориметрами (1 кал = 4,187 Дж),

а также подсч тана по формулам, если известен состав топлива.

В табл. 1.1 представлены удельные значения теплоты сгорания раз-

личных газовых топл в для 1 м3 и 1 кг при атмосферных условиях

(Р = 736 мм рт. ст. = 0,98 ∙ 105 Н/м2 и Т = 293 К).

1.3. Расчетное определение теплоты сгорания топлив

В расчетных формулах наи олее распространенной является форму-

ла Д.И. Менделеева, основанная на том, что общая теплота сгорания рав-

Дж

на сумме теплоты, полученной от сгорания отдельных элементов, вхо-

дящих в составбАтоплива. Эта формула для жидких топлив имеет вид [1, 2]

Qи = [34 С + 125,6 Н – 10,9 (О – S) – 2,5 (9Н + W)] 106 /кг ,

(1.2)

И

где С, Н, О, S, W – содержание в рабочей массе топлива углерода, водо-

рода, кислорода, серы, влаги в процентах (по массе). При изучении топ-

лив и их состава различают рабочую и сухую (без влаги) массу. Общая

масса всех составляющих топлива должна быть равна 100%.

Например, для бензина

марки Аи-98 и наличии

С = 0,85

(85%),

Н = 0,15 (15%), но без присутствия кислорода, серы,

влаги величина

низшей теплотворности равна

Qи = [34∙ 0,85 + 125,6∙ 0,15 – 2,5∙ (9∙ 0,15) ] ∙ 106 =

(1.3)

= (28,9 + 18,84 - 3,37) ∙10 6

= 44,37 ∙106 Дж/кг = 44,37 МДж/кг.

Qи = [35,8∙ 0,95 + 85,5∙

0,05 ] ∙ 106 =38,28 106

Дж / м3.

(1.4)

Для газа произвольного состава теплоту сгорания расчетным путем

С

можно определить по формуле, используя данные табл. 1.1 [3],

Q = [35,8∙ СН4 + 10,8 Н2 + 12,6 СО +63,8 С2 Н6 +111,6 С3 Н8 +

+146 С5 Н12 +23,4 Н2 S]

∙ 106 Дж/м3.

(1.5)

и

3

3

ледует помн ть, что сумма

в процентах всех составляющих газа

должна быть равна 100%.

Таблица 1.1

Бутан ОбозначенС4 Н10 2,45

111.6

45,4

Теплота сгорания различных газов

Газ

Плотность

Теплота сгорания

паров, кг/м

МДж/м

МДж/кг

Метан

СН4

0,71

35,8

50,0

Этан

С2 Н6

А

48,0

1,32

63,8

Пропан

С3 Н8

1,85

85,5

46,0

Этилен

С2 Н4

1,25

63,8

51,0

Бензол

С6 Н6

3,48

140,0

40,2

Пентан

С5 Н12

Д

45,4

3,21

146,0

Сероводород

Н2 S

1,5

23,4

15,5

Окись угле-

СО

1,26

12,6

10,0

рода

Водород

Н2

0,086

10,8

125,0

P V m R T .

(1.6)

Один кмоль паров нефтепродукта занимает объем V

22,4

м3. Для

PV m

8314

T ;

P

m

8314

T ,

или

P у

8314

T .

V

P

Откуда

у

,

(1.7)

8314 T

рт. ст. =

0,98 ∙ 105 Н/м2 Т = 293 К), который находится в газовом со-

стоянии,

спользуется выражение

С

у 22,4.

(1.8)

Напр мер,

молекулярная (молярная) масса

метана СН4 равна

16 кг/кмоль.

данный газ сосредоточить при атмосферных условиях в

Д

ные» на автомобилях применяют в качестве топлива пропан автомобиль-

ный (ПА), 85±10%бАпропана, остальное бутан (для зимних условий), про-

пан – бутан автомобильный (ПБА), 50 ±10% пропана, остальное бутан.

В табл. 1.2 дан состав автомобильных газовых топлив ПА и ПБА.

Таблица 1.2

Характеристики сжиженных газов

Содержание газов, %

ПА (зимний)

ПБА

Пропан

90

40

Бутан

5

55

И

Метан, этан, этилен

5 (3; 1; 1)

5 (3; 1; 1)

соединен с массой. На нём есть устройство типа петли, в которую

уста-

навливается тигель (горшочек). Тигель служит для помещения

спрес-

сованного брикета твердого топлива массой около 1 г или налива жидкого

топлива примерно той же массы. Другой электрод изолирован от массы.

К двум электродам

подведено напряжение 12 В. Между электродами

С

установлена запальная проволочка, которая должна касаться поверхно-

сти топлива. При подаче напряжения и под действием тока проволочка

нагревается, сгорает

воспламеняет твердое или жидкое топливо.

кислоты С7Н6О2, она

елого цвета с хорошей воспламеняемостью.

Численное значен

е энергетического эквивалента W равно

бW = m1∙ Q БК / T1,

(1.9)

где m1 – масса БК, о ычно равная

1,0 г (0,001 кг); T1 – повышение тем-

Д

пературы воды в опыте с БК (разность между

наибольшим показанием

термометра и температуройА, при которой началось сжигание топлива, на-

пример, 5,3 0С).

Для калориметрической бомбы с приведенными выше данными вели-

чина W будет равна 5 кДж / 0С.

И

Если известно численное значение энергетического эквивалента

W калориметрической бомбы, то для любого

вида топлива (например,

жидкого) высшую теплоту сгорания можно определить из выражения

Qтоп =

W ∙ T2 / m2,

(1.10)