Категория:
Газобалонное оборудование
Температура горения газаТемпература горения газового топлива в двигателях автомобиля может быть разной, что зависит от следующих факторов: теплоты сгорания топлива, количества продуктов сгорания, их теплоемкости, начальных температур газа и воздуха и самое главное от коэффициента избытка воздуха а. Если подаваемое количество воздуха выше определенного значения, то много теплоты будет расходоваться на нагревание азота (основного компонента воздуха) и избыточного кислорода. При этом температура снижается, скорость горения уменьшается и, как следствие, возникает перерасход газового топлива. Для бензинового двигателя оптимальный по экономичности коэффициент избытка воздуха а0Пт равен 1,1, для газового 1,3.
Более низкий КПД газового двигателя объясняется повышенными вентиляционными потерями и меньшей мощностью двигателя. Максимальная температура горения метана (жаропроизводительность), получаемая при полном сгорании газа без избытка воздуха (жаропроизводительность), равна 2000 °С. Избыток воздуха резко сказывается на температуре горения газового топлива в двигателе автомобиля. Так, если действительная температура горения природного газа при коэффициенте избытка воздуха а =1,1 составляет 1868 °С, то при а =1,2 она снижается До 1749 °С.
В газовом двигателе с искровым зажиганием цилиндр заполняется свежим зарядом газовоздушной горючей смеси, которая смешивается с продуктами сгорания, оставшимися в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце такта впуска равна 90—125 °С, газовоздушная смесь подогревается от стенок цилиндра, что ведет к повышению температуры горения газа. Так, при сжигании природного газа ( t = 2000 °С) с воздухом, нагретым до 200 °С, температура горения достигает 2128 °С.
Читать далее: Условия воспламенения газа
Категория: - Газобалонное оборудование
stroy-technics.ru
Виктор Лаврус
Газ (фр. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем.
В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.
Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях.
Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.
Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.
Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.
Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.
Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.
В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество.
И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (см. рис. 1.5 книги «Источники энергии»).
Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.
Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.
Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации*, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина.
* Детонация [лат. detonare прогреметь] – распространение пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе.
Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.
Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла.
Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.
В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20...25 МПа (200...250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.
Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около –120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония). Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.
По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан бутана получают в 20...25 раз меньше, чем добывают природного газа.
Источники информации:
Лаврус В.С. Источники энергии. К.: НиТ, 1997.
Дата публикации:
27 августа 1999 года
n-t.ru
Для определения ее величины используют термодинамическое уравнение сгорания. Оно впервые было выведено нашим соотечественником проф. В.И. Гриневецким. Получено на основе первого закона термодинамики следующим образом.
Для упрощения рассмотрим случай сгорания 1 кг топлива при теоретическом рабочем цикле.
В конце хода сжатия (точка с рисунок 1) находится смесь газов при температуре Тс, состоящая из Мо молей чистого воздуха и Мr молей остаточных газов.
В цикле карбюраторного ДВС тепло от сгорающего топлива подводится к газам при постоянном объеме - по линии С Z (рисунок 1).
Рисунок 1 Схемы подвода тепла в ДсИЗ (а) и дизелях (б)
В дизельном ДВС часть тепла подводится вначале при постоянном объеме по лини С Zо и затем другая часть
Для рассматриваемого случая сгорания 1 кг топлива количество подводимого тепла составит:
- для карбюраторного двигателя q1=Qн и дизеля q’==Qн,
где Qн - низшая теплота сгорания;
- коэффициент использования тепла на участке “видимого” горения.
Величина определяется по выражению:
, (1)
где Qв и Qнс - потери тепла в охлаждающую воду и на неполноту сгорания;
Qдис – потери тепла на расщепление (диссоциацию) продуктов сгорания.
Теплоемкость
Czv=a+вТz.
Если учесть это, то термодинамическое уравнение записывается в виде квадратного уравнения относительно Тz. Решая его, можно вычислить температуру в конце сгорания Тz.
Температура в конце сгорания обычно находится в пределах:
2200…2700 К – в ДсИЗ и 900…2300 К - в дизелях.
Если известно п2, то состояние газа в конце расширения (в точке е) можно определить по аналогии с процессом сжатия (предполагая, что идет как бы сжатие от точки е до точки z – см. рисунок 2, б):
для карбюраторных двигателей получаем:
; ; (9)
для дизелей Ve/Vz= и
Цифровые данные:
- в дизелях ре =200...400 кПа и Те =1000...1250 К
- в ДсИЗ ре 350 кПа и Те=1200...1500 К
Nin=0,498 (Cmрi).
Если учесть, что рi характеризует тепловую напряженность работы двигателя, а Сm – механическую, то из последнего выражения следует, что удельная поршневая мощность, характеризующая двигатель одновременно по произведению Cmрi, может применяться для оценки общей степени напряженности (форсированности) двигателя. С учетом этого обстоятельства удельную поршневую мощность называют комплексным показателем степени форсированности двигателя.
studfiles.net
|
www.svarpost.ru
Снижаются динамические характеристики автомобиля. В карбюраторе при работе на газе поплавок из-за отсутствия бензина ударяется о дно камеры, и в нем может образоваться трещина, через которую при смене топлива в него проникает бензин. Да и сам карбюратор повреждается.
Мнение о неполном сгорании газа в цилиндрах двигателя ошибочно. Газовые топлива, используемые в автомобильных двигателях, имеют меньшие, чем жидкие топлива, скорости сгорания, но более широкие пределы воспламеняемости, поэтому этот незначительный недостаток легко компенсируют увеличением угла опережения зажигания.
Теперь о поплавке. О возможности появления в нем трещины. Да, это нежелательное явление иногда встречается на автомобилях «Волга», но его возникновение можно легко предупредить, поместив на дно поплавковой камеры пластинку сепаратора от старого аккумулятора, вырезанную по его (дна) конфигурации. Поплавки же карбюраторов «Жигулей» и иномарок не разрушаются, и необходимость в подобной защите поплавка отпадает.
Случаи разрушения карбюратора крайне редки, о чем свидетельствует практика. Раз в месяц рекомендуется смазывать WD-40 в блоке дроссельных заслонок оси, так как при работе на газе эти оси не омываются бензином. Если их не смазывать, то они быстрее изнашиваются. Сейчас на многих модификациях карбюраторов оси дроссельных заслонок устанавливают на подшипниках скольжения, которые не требуют смазки. Для промывки каналов карбюратора пускать и прогревать двигатель следует на бензине.
В общем, как сказал классик: «Есть многое на свете, друг Гораций, что и не снилось нашим мудрецам» При ремонте «газового» двигателя не бывает лопнувших поршневых колец и перемычек. Октановое число 95-110 дает возможность избежать детонации даже на двигателях со степенью сжатия 10-12. Однако двигатели отечественных машин имеют степень сжатия только 8,2-9,5, из-за чего температура сгорания газовоздушной смеси ниже, чем бензовоздушной. К тому же в двигателе, работающем на газе, не происходит дополнительного охлаждения деталей в камере сгорания от испарения капелек бензина. В результате повышается теплонапряженность выпускных клапанов и их седел. Отсюда следует, что некоторое увеличение (на 3-5°) угла опережения зажигания будет весьма оправдано, только придется чаще проверять его. Не лишним будет увеличить на 0,05-0,07 тепловые зазоры клапанов.
Расход газа, на 12 % превышающий расход бензина, - результат сгорания при низкой температуре и недостаточном наполнении цилиндров рабочей смесью. При этом мощность двигателя немного снижается, хотя скорость движения остается практически без изменений.
Но так ли уж важны вам высокие скорости? Ведь далеко не все дороги, избороздившие просторы нашей страны, дают возможность автомобилю разогнаться до больших скоростей. К сожалению, качество российских дорог все еще оставляет желать лучшего.
www.carmultisystem.ru
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
I. Нормальное сгорание топливовоздушной смесиТопливо-воздушная смесь сжимается во время хода поршня вверх и в определенный момент, называемый «моментом зажигания», воспламеняется электрической искрой. Существует также термин «опережение зажигания» — величина, измеряемая в градусах поворота коленвала (ПКВ) или в миллиметрах движения поршня и показывающая опережение момента зажигания времени достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ).На рис.1 представлена индикаторная диаграмма — зависимость давления в камере сгорания от угла ПКВ, дающая наглядное представление процесса сгорания. Процесс сгорания начинается в конце такта сжатия, когда поршень, сжимая топливо-воздушную смесь, приближается к ВМТ. В момент зажигания (А) искровой разряд вызывает мгновенный (около 10-5с или одной сотой доли микросекунды) разогрев смеси до температуры более 1000°С в очень малом объеме между электродами свечи, приводящий к термическому разложению, ионизации молекул топлива и кислорода и воспламенению смеси. Возникает очаг горения, насыщенный продуктами сгорания, и поверхность раздела между ним и несгоревшей смесью (фронт пламени). Если объем очага достаточен для прогрева и воспламенения соприкасающихся с ним слоев смеси (это зависит, в основном, от мощности искрового разряда, температуры и давления смеси в конце такта сжатия), то процесс сгорания начинает распространяться по объему камеры сгорания от свечи в сторону еще не сгоревшей смеси со скоростью менее 1 м/с. Турбулентные потоки, возникающие при наполнении и сжатии смеси, искривляют и разрушают четкие границы фронта пламени: объемы горящих компонентов внедряются в негорящую смесь. Площадь поверхности фронта резко возрастает, а вместе с ней повышается и скорость распространения фронта — до 50-80 м/с.(точка (В) на индикаторной диаграмме). Ускоряющееся движение фронта вызывает все более быстрое воспламенение и сгорание новых порций смеси. В результате температура и давление в камере сгорания резко увеличиваются. Точка С, соответствующая максимуму давления (5…6 МПа), примерно совпадает с моментом достижения фронтом пламени стенок цилиндра. Уменьшение количества смеси и теплоотвод от газов в стенки цилиндра приводят к падению скорости сгорания. Температура продуктов сгорания, достигнув максимума (более 2000°С) несколько позже, чем давление, начинает падать вместе с началом движения поршня вниз. Процесс сгорания, занявший З0 — 400 ПКВ, закончился. Начинается процесс расширения — такт рабочего хода. Нормальный процесс сгорания характеризуется следующими параметрами:
Это в идеале, а в реальных условиях эксплуатации получить аномальный процесс сгорания не сложно, учитывая особенности национального бензиноварения. Возникает необходимость контролировать сам процесс сгорания. Самый доступный способ — контроль температур: головки цилиндра (ТГЦ) и выхлопных газов (ТВГ). ТГЦ — комплексный параметр. На величину ТГЦ оказывает влияние температура сгорания и эффективность система охлаждения. Инерционность параметра зависит от теплопроводности материала головки. ТВГ — параметр, косвенно характеризующий процесс сгорания топлива. Измерение практически безинерционно. Существенным недостатком данного параметра является неоднозначность и сложность анализа. Для полноценного использования указателя ТВГ как оперативного и диагностического средства контроля необходимо, как минимум, знать нормальные значения ТВГ и влияние на них различных изменений в условиях эксплуатации и отклонений в процессе сгорания. На рис 2. Представлен типовой график зависимости ТВГ от частоты вращения коленвала. 1. Неисправность топливной системыПод данной неисправностью подразумевается любое нарушение или отказ, вызывающие обеднение или обогащение топливо-воздушной смеси.Количество воздуха (или кислорода), необходимое и достаточное для полного окисления топлива (в СО2 и Н2О), называется теоретически необходимым количеством воздуха (или кислорода). В среднем для сгорания 1 кг топлива необходимо 14,8 кг воздуха. В действительности эта величина сильно зависит от состава бензина (способа получения) и может колебаться от 13,8 до 15,2. Количество воздуха, при котором происходит сгорание топлива, может отличаться от теоретически необходимого. В этом случае сгорание происходит с избытком или недостатком воздуха. Для оценки соотношения между топливом и воздухом используется коэффициент избытка воздуха альфа - отношение количества располагаемого для сгорания воздуха к теоретически необходимому. При альфа 1,0 (избыток воздуха) смесь называется бедной. Многоцилиндровый двигатель может устойчиво работать в диапазоне альфа от 0,5 до 1,15. Влияние коэффициента избытка воздуха на процесс сгорания и тепловое состояние двигателя даны на рис. 3 и 4. У карбюраторных двигателей коэффициент избытка воздуха заключен в пределах 0,70…1,10. Чаще всего двигатели работают на богатой смеси с недостатком воздуха. Объясняется это тем, что двигатель развивает наибольшую мощность при богатой смеси 0,85…0,90. На «взлетном» режиме смесь обогащается до 0,75…0,80 для снижения рабочих температур головок цилиндров и выпускных клапанов. С уменьшением нагрузки (дросселированием) тепловое состояние двигателя становится менее напряженным, что дает возможность перейти на более бедные смеси. Работа на бедной смеси (1,05…1,10) сопровождается падением мощности (на 4…6%) и увеличением экономичности (на 10…15%) по сравнению с работой на составе смеси, соответствующей максимальной мощности двигателя. У многоцилиндровых двигателей, обычно страдающих неравномерностью распределения топлива по цилиндрам, приходится устанавливать состав смеси по наиболее бедно работающим цилиндрам. В этом случае редко удается обеспечить устойчивую работу при значениях альфа > 1,05 (для всего двигателя). Работа на бедных смесях возможна только при дросселировании, при мощностях порядка 0,6…0,9 номинальной мощности. На режиме малого газа смесь необходимо обогатить до 0,65…0,70 для обеспечения устойчивой работы и улучшения приемистости. Для надежного запуска холодного двигателя требуется еще большее обогащение смеси до 0,45…0,55. Оптимальный состав топливо-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя должен обеспечивать карбюратор. Шесть систем карбюратора:
Учитывая характеристику карбюратора можно сделать следующие выводы:
2. Неисправность системы зажиганияНаиболее распространенная неисправность системы зажигания — пропуски воспламенения. Учитывая зависимость высоковольтного напряжения от оборотов и напряжения пробоя от зазора между электродами (рис. 7), основными причинами этого может быть:
Т.к. каждую камеру сгорания обслуживают две независимые свечи, то кратковременные пропуски зажигания одной из свечей незаметны ни на слух, ни по ТВГ. Длительные пропуски или отказ одного контура вызывают падение ТВГ, снижение мощности, т.к. сгорание происходит не полностью. На некоторых режимах из-за неполноты сгорания топлива создаются условия, при которых в следующем цикле воспламенение невозможно. В работе двигателя возникают перебои (вздрагивания). Опережение зажигания в процессе эксплуатации не меняется и не требует регулировок. Но если регулировка выполнялась, то возможна ошибка в ту или иную сторону. На рис. 8 показано изменение индикаторной диаграммы при отклонении опережения зажигания. На рис.9 дана зависимость мощности и температуры двигателя от угла установки зажигания.
3. Выстрелы (хлопки)Выстрелы во впускной системе обычно появляются именно тогда, когда топливо-воздушная смесь горит слишком медленно и/или поздно воспламенилась. При этом смесь способна продолжать гореть даже на такте выпуска. А поскольку в любом двигателе существует перекрытие клапанов (продувка), продукты сгорания получают возможность поджечь свежую смесь, начавшую поступать в цилиндр. Тогда быстрое распространение пламени из цилиндра во впускные каналы создает характерный «хлопок» — своеобразный взрыв на впуске.Выстрелы в глушителе связаны с накоплением в нем несгоревшей топливо-воздушной смеси. При работе двигателя с пропусками воспламенения в отдельных цилиндрах и/или неполным сгоранием горючая смесь скапливается и способна воспламениться с характерным «выстрелом», к примеру, при резком открытии дроссельной заслонки. Выстрелы в глушителе происходят и при недостаточном охлаждении двигателя на режиме малого газа перед выключением. После выключения зажигания коленвал совершает несколько оборотов, и топливо-воздушная смесь попадает в глушитель. Если температура глушителя достаточна для самовоспламенения смеси (415…425°С), то происходит взрыв. 4. Калильное зажиганиеКалильное зажигание — это преждевременное самовоспламенение топливо-воздушной смеси от раскаленного вещества, например нагара, образовавшегося в камере сгорания, или от перегретых (более 700…800°С) деталей — свечей зажигания, головки, выпускных клапанов и др. Калильное зажигание нарушает процесс нормального сгорания бензина, имеет непосредственную связь с развитием или возникновением детонации. Сгорание при калильном зажигании по своей физической сущности похоже на нормальное сгорание, но начинается раньше, на большей площади и идет быстрее. Преждевременное воспламенение — саморазвивающийся процесс, поэтому момент самовоспламенения наступает все раньше и раньше. Сильно возрастает давление и температура в камере сгорания, максимумы которых могут достигнуть еще до прихода поршня в ВМТ (рис. 10). Все это вызывает рост нагрузок на детали цилиндро-поршневой группы и коленвала, увеличение шумности работы двигателя, в том числе стуки глухого тона, которые довольно сложно выделить из ряда звуков мотора. Но главное — калильное зажигание приводит к значительному росту тепловых нагрузок на поверхности, образующие камеру сгорания. Как правило, происходит оплавление и/или прогар поршня и оплавление электродов свечи зажигания. При калильном зажигании повышается температура двигателя и падает ТВГ.Наиболее вероятные причины возникновения калильного зажигания:
5. ДизелингДизелинг — самопроизвольная работа двигателя после выключения зажигания. Многие это явление ошибочно называют калильным зажиганием или детонацией.При выключении зажигания частота вращения коленвала падает (*) и увеличивается время цикла сжатия, т.е. время контакта топливовоздушной смеси с горячими деталями. Этого времени достаточно для самовоспламенения. Происходит самовоспламенение смеси, совершается рабочий ход, увеличивается частота вращения коленвала, время цикла сжатия уменьшается. Самовоспламенение становиться невозможным, частота вращения коленвала падает…(повторите чтение абзаца с места, обозначенного (*))… Дизелинг редко встречается на авиационных двигателях и однозначно указывает на низкое качество бензина, перегрев двигателя и большое количество нагара. Более часто встречается подобная по внешним признакам работа двигателя при обрыве (нарушении контакта) одного из проводов выключения зажигания. 6. Детонационное сгораниеДетонационное сгорание — аномальный процесс сгорания, при котором наиболее удаленная часть топливо-воздушной смеси объемно самовоспламеняется с образованием ударных волн.После воспламенения рабочей смеси от искры фронт пламени распространяется по камере сгорания. Давление и температуры в этой части заряда повышаются до 5…6 МПа и 2000…2300°С. Наиболее удаленная от фронта пламени часть смеси нагревается в результате поджатия до температуры, превышающей температуру самовоспламенения. Но при нормальном сгорании самовоспламенение не происходит, т.к. не хватает времени для его развития. Но если создать условия (факторы, влияющие на появление детонации, указаны ниже), то самовоспламенение произойдет с взрывным характером: давление в зоне резко увеличивается до 16 МПа, температура — до 3000…4000°С. Скорость распространения взрывной волны в десятки раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании и составляет 1500…2000 м/с. Интенсивность детонации зависит от того, какая часть циклового заряда топлива перейдет во взрывное сгорание, что определяется главным образом химическим строением углеводородов топлива, температурой и давлением газов. Если нормально сгорает 93…95 % рабочей смеси, а детонирует 5…7 %, то наблюдается слабая детонация. Если же со взрывом сгорает 20…25 % циклового заряда, то возникает очень сильная детонация, часто приводящая к аварии. На рис. 11 дана индикаторная диаграмма двигателя работающего с сильной детонацией . Детонационные волны многократно ударяются и отражаются от стенок камеры сгорания, вызывая характерный металлический стук, разрушая пристеночный слой газов с пониженной температурой и масляную пленку на стенках цилиндра. Все это способствует повышению теплоотдачи в стенки цилиндра, камеры сгорания, тарелки клапанов, днище поршня, вызывая их перегрев и оплавление; повышенный износ верхней части цилиндра, поломка поршней (межкольцевые перемычки, юбки) и колец, разрушение подшипников. При работе с детонацией происходит отслоение частиц нагара от стенок камеры сгорания и днища поршня. Типичное разрушение поршня при детонации: верхнее кольцо срезает перемычку, ломает второе кольцо и перемычку под ним, заклинивая маслосъемное кольцо. Увеличение теплоотдачи в стенки камеры сгорания, а также неполнота сгорания топлива вызывают резкое увеличение ТГЦ и падение ТВГ. «Вы увидели темный (черный) выхлоп с зеленоватым оттенком??? Так то была детонация………… Почему „была“? Да потому, что вовремя Вы ее не заметили и теперь алюминий от разрушающегося поршня вылетает через выхлопную трубу. Довести двигатель до состояния столь сильной детонации, к счастью, дано не каждому.» — конец цитаты. Детонация как химическое явление.Основная причина возникновения детонации — образование и накопление в рабочей смеси активных перекисей (кислородсодержащих веществ), которые разлагаются в последней фазе сгорания, выделяют избыточную энергию и вызывают взрывное сгорание топлива. Пероксиды (R — О — О — R) и гидроперекиси (R — О — О -Н) — это первичные продукты окисления углеводородов топлива. Они образуются при прямом присоединении молекулы кислорода к углеводородам. Если присоединение молекулы происходит по С — С связи, получается перекись, а если по С — Н связи, то гидроперекись. При дальнейшем окислении накапливаются альдегиды, органические кислоты, спирты и другие соединения Конечными продуктами являются углекислый газ и вода.Процессы окисления носят цепной характер. Согласно теории цепных реакций, вместе с образованием конечных продуктов окисления восстанавливаются нестойкие активные соединения, которые вновь разлагаются, выделяют теплоту и становятся новыми очагами реакций окисления. В результате непрерывно повторяющихся реакций появляются цепи с большим числом активных центров, вызывающих самоускорение реакции. В двигателе окисление топлива кислородом воздуха начинается в процессе наполнения и сжатия горючей смеси. Чем выше степень сжатия, тем больше давление и температура цикла, интенсивнее протекают процессы окисления. Эти процессы еще более энергично продолжаются после воспламенения топлива, особенно в тех порциях рабочей смеси, которые сгорают последними: здесь количество продуктов окисления максимально. Когда концентрация нестойких соединений достигает критического значения для данного вида топлива, происходит взрывное сгорание оставшейся части несгоревшей рабочей смеси. Очевидно, что из многочисленных факторов, препятствующих детонационному сгоранию, наиболее важным является правильный подбор химического состава бензина для данного типа двигателя. Если бензин обладает малой детонационной стойкостью, то в нем накапливается много перекисных соединений, способных выделять атомарный кислород и вызывать детонацию. У бензинов с высокой детонационной стойкостью концентрация продуктов окисления недостаточна для возникновения детонации. Более того, скорость воспламенения и сгорания высокооктановых бензинов ниже, чем низкооктановых. Кроме химического состава топлива и конструктивных особенностей двигателя (степень сжатия, форма камеры сгорания, турбулизация заряда, количество и расположение свечей) на возникновение детонации некоторое влияние оказывают и условия эксплуатации:
7. Бензин с низким октановым числом или фальсифицированный бензинРабочим телом карбюраторного двигателя внутреннего сгорания с принудительным искровым зажиганием является топливо-воздушная смесь, приготовляемая в карбюраторе из топлива и воздуха в заданном соотношении.При снижении октанового числа скорость сгорания топливо-воздушной смеси увеличивается, что вызывает повышение температуры двигателя и снижение температуры выхлопных газов (рис. 12). Работа двигателя на некачественном (фальсифицированном) или низкооктановом бензине сопровождается ростом температуры двигателя. Температура выхлопных газов, как правило, ниже нормальной, но может быть и выше, в зависимости от базовых компонентов бензина и присадок (добавок) использованных для повышения детонационной стойкости бензина (снижения скорости сгорания топливовоздушной смеси). III. Выводы, литература
Литература:
|
auto-dnevnik.com