Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Увеличение камеры сгорания двигателя что дает


Уменьшение и увеличение степени сжатия — DRIVE2

У каждого автолюбителя свои задачи. Кто-то хочет больше мощности от двигателя и тогда задумывается над увеличением степени сжатия. Другие, желают дефорсировать мотор и уменьшить степень сжатия, чтобы заправлять дешевый низкооктановый бензин.

В данной статье поговорим про уменьшение и увеличение степени сжатия, зачем это делают и какой результат.

Увеличение степени сжатия двигателя

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне.

Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня?

Дело в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования детонации. Если мы значительно повысим степень сжатия, то мощность повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом. С другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене будет несущественна.

Как увеличить степень сжатия? Два лучших способа:

1. Установка более тонкой прокладки двигателя. При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант, это установка новых поршней двигателя с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения двигателя и нужно будет их заново настраивать.

2. Растачивание цилиндров двигатель. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия двигателя

Для чего производиться уменьшение степени сжатия двигателя? Если при увеличении — мы добивались повышения мощности двигателя, то тут ситуация противоположная — уменьшение степени сжатия производиться с целью перевести автомобиль на более дешевый бензин.

Так, в старые времена поступали владельцы "Жигулей" и "Москвичей", когда переводили свои машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств.

После вышеописанной процедуры уменьшиться степень сжатия за счет увеличения камеры сгорания двигателя и можно заливать дешевый бензин. Не рекомендуем делать эту операцию на современном авто, оборудованным большим количеством электроники, во избежании неприятностей.

источник amastercar.ru

Камера сгорания - Википедия

Турбинный двигатель

Камера сгорания является той частью двигателя внутреннего сгорания (ДВС) или реактивного двигателя, в которой смесь топлива / воздуха сгорает.

Двигатель внутреннего сгорания [править]

ДВС обычно включают поршневые двигатели, роторные двигатели, газовые турбины и реактивные турбины.

Процесс сгорания увеличивает внутреннюю энергию газа, что выражается в увеличении температуры, давления или объема в зависимости от конфигурации.В кожухе, например, цилиндре поршневого двигателя, объем регулируется, и сгорание создает повышение давления. В системе с непрерывным потоком, например, в камере сгорания реактивного двигателя, давление регулируется, и сгорание создает увеличение объема. Это увеличение давления или объема можно использовать для выполнения работы, например, для перемещения поршня на коленчатом валу или диска турбины в газовой турбине. Если скорость газа изменяется, создается тяга, например, в сопле ракетного двигателя.

Бензиновый (бензиновый) двигатель [править]

Боковой клапан двигателя с камерой сгорания

В верхней мертвой точке поршни бензинового двигателя находятся на одном уровне (или почти на одном уровне) с верхней частью блока цилиндров. Камера сгорания может иметь углубление либо в головке цилиндров, либо в верхней части поршня. Конструкция с камерой сгорания в поршне называется головкой Герона, где головка механически обработана, но поршни сняты. Голова Герона оказалась даже более термодинамически эффективной, чем полусферическая головка. [ цитирование необходимо ] Впускные клапаны позволяют впуск топливной смеси воздуха; и выпускные клапаны позволяют утилизировать сгоревшие газы.

Типы головок

Используются камеры сгорания различной формы, такие как: L-образная (или плоская) головка для двигателей с боковым клапаном; "ванна", "полусферический" и "клин" для двигателей с верхним расположением клапанов; и "коленчатая крыша" для двигателей, имеющих 3, 4 или 5 клапанов на цилиндр. Форма камеры оказывает заметное влияние на выходную мощность, эффективность и выбросы; Целью дизайнера является сжигание всей смеси настолько полно, насколько это возможно, избегая чрезмерных температур (которые создают NOx).Это лучше всего достигается с помощью компактной, а не удлиненной камеры. [ цитирование необходимо ]

Swirl & Squish

Впускной клапан / порт обычно размещают для придания смеси выраженного «вихревого» рисунка (термин «вихревой» предпочтительнее, чем «турбулентность», что подразумевает движение без ярко выраженного рисунка) над восходящим поршень, улучшающий смешивание и сгорание. Форма верхней части поршня также влияет на величину завихрения. Другой конструктивной особенностью, способствующей турбулентности для хорошего смешивания топлива и воздуха, является «сжатие», при котором смесь топлива и воздуха «сжимается» при высоком давлении с помощью поднимающегося поршня. [1] [2] В тех случаях, когда завихрение особенно важно, камеры сгорания в поршне могут быть предпочтительны.

Фронт пламени

Зажигание обычно происходит за 15 градусов до верхней мертвой точки. Свеча зажигания должна быть расположена так, чтобы фронт пламени мог распространяться по всей камере сгорания. Хорошая конструкция должна избегать узких щелей, в которых застойный «конечный газ» может попасть в ловушку, поскольку этот газ может сильно взорваться после основного заряда, добавляя мало полезной работы и потенциально повреждая двигатель. [ цитирование необходимо ]

Дизельный двигатель [править]

Поршневой поршень для дизельного двигателя Дизельные двигатели

делятся на два широких класса:

  • Прямой впрыск, где камера сгорания состоит из поршня
  • Непрямой впрыск, где камера сгорания находится в головке блока цилиндров.

Двигатели с непосредственным впрыском обычно дают лучшую экономию топлива, но двигатели с непрямым впрыском могут использовать топливо более низкого качества.

Гарри Рикардо был выдающимся разработчиком камер сгорания для дизельных двигателей. Самым известным из [примечание 1] была комета Рикардо.

Газовая турбина [править]

Камера сгорания в газовых турбинах и реактивных двигателях (включая прямоточные и реактивные двигатели) называется камерой сгорания.

В камеру сгорания подается сжатый воздух под высоким давлением, она добавляет топливо, сжигает смесь и подает горячий отработанный газ под высоким давлением в компоненты турбины двигателя или из выпускного сопла.

Существуют различные типы камер сгорания, в основном:

  • Тип банок: Камерные камеры сгорания представляют собой автономные цилиндрические камеры сгорания.Каждая «банка» имеет свой топливный инжектор, вкладыш, соединители, кожух. Каждый «может» получить источник воздуха из индивидуального отверстия.
  • Канюлированный тип: Как и в случае камеры сгорания баночного типа, в кольцевых камерах сгорания могут быть отдельные зоны сгорания, содержащиеся в отдельных вкладышах с собственными топливными инжекторами. В отличие от камеры сгорания, все зоны сгорания имеют общий воздушный кожух.
  • Кольцевой тип: кольцевые камеры сгорания покончат с отдельными зонами сгорания и просто имеют непрерывный вкладыш и корпус в кольце (кольцевое пространство).

Ракетный двигатель [править]

Этот раздел требует расширения . Вы можете помочь, добавив к нему. (март 2014)

Паровой двигатель [редактировать]

Термин камера сгорания также используется для обозначения дополнительного пространства между топкой и котлом в паровозе. [ цитирование необходимо ] Это пространство используется для дальнейшего сжигания топлива, обеспечивая больший нагрев котла.

Большие паровозы обычно имеют камеру сгорания в котле, что позволяет использовать более короткие пожарные трубы. Это потому что:

  • Длинные пожарные трубы имеют теоретическое преимущество в обеспечении большой поверхности нагрева, но за пределами определенной длины это может привести к уменьшению отдачи.
  • Очень длинные топки склонны к провисанию посередине.

Микро камеры сгорания [править]

Микро камеры сгорания - это устройства, в которых сгорание происходит при очень небольшом объеме, благодаря чему увеличивается отношение поверхности к объему, что играет жизненно важную роль в стабилизации пламени. Серия Comet была известна в последующие годы. В то время Рикардо добился значительной известности благодаря своей более ранней турбулентной головке, используемой в бензиновых двигателях с боковым клапаном. ,Сжигание

- Википедия

Химическая реакция

Пламя, вызванное сгоранием (горением) топлива

Сжигание или сгорание , [1] представляет собой высокотемпературную экзотермическую окислительно-восстановительную химическую реакцию между топливом (восстановителем) и окислителем, обычно кислородом воздуха, который образует окисленные, часто газообразные продукты, в смеси называется дымом. Горение не всегда приводит к пожару, но когда это происходит, пламя является характерным индикатором реакции.В то время как энергия активации должна быть преодолена, чтобы инициировать горение (например, используя зажженную спичку, чтобы зажечь огонь), тепло от пламени может обеспечить достаточно энергии, чтобы сделать реакцию самоподдерживающейся. Горение часто представляет собой сложную последовательность элементарных радикальных реакций. Твердые виды топлива, такие как древесина и уголь, сначала подвергаются эндотермическому пиролизу с образованием газообразного топлива, сгорание которого затем обеспечивает тепло, необходимое для производства большего количества из них. Сгорание часто бывает достаточно горячим, и возникает свет накаливания в виде светящегося или пламени.Простой пример можно увидеть в сгорании водорода и кислорода в водяном паре, реакции, обычно используемой для заправки ракетных двигателей. Эта реакция выделяет 242 кДж / моль тепла и соответственно уменьшает энтальпию (при постоянной температуре и давлении):

2H
2 (г) + O
2 (г) → 2H
2O (г)

Сжигание органического топлива в воздухе всегда экзотермическое, поскольку двойная связь в O 2 намного слабее, чем другие двойные связи или пары одинарных связей, и поэтому образование более сильных связей в продуктах сгорания CO
2 и H
2O приводит к выделению энергии. [2] Энергии связи в топливе играют лишь незначительную роль, поскольку они аналогичны таковым в продуктах сгорания; например, сумма энергий связи CH 4 почти такая же, как у CO
2. Теплота сгорания составляет приблизительно −418 кДж на моль O 2 , использованного в реакции горения, и может быть оценивается по элементному составу топлива. [2]

Некатализированное горение на воздухе требует относительно высоких температур.Полное сгорание является стехиометрическим в отношении топлива, где нет оставшегося топлива и в идеале нет остаточного окислителя. Термодинамически химическое равновесие горения на воздухе в подавляющем большинстве находится на стороне продуктов. Однако полного сгорания практически невозможно достичь, поскольку химическое равновесие не обязательно достигается или может содержать несгоревшие продукты, такие как окись углерода, водород и даже углерод (сажа или зола). Таким образом, образующийся дым обычно токсичен и содержит несгоревшие или частично окисленные продукты.Любое сгорание при высоких температурах в атмосферном воздухе, которое составляет 78 процентов азота, также приведет к образованию небольших количеств нескольких оксидов азота, обычно называемых NOx, поскольку сгорание азота термодинамически выгодно при высоких, но не низких температурах. Поскольку горение редко бывает чистым, по закону может потребоваться очистка дымовых газов или каталитические нейтрализаторы.

Пожары происходят естественным путем, поджигаются ударами молнии или вулканическими продуктами. Горение (огонь) было первой контролируемой химической реакцией, обнаруженной людьми, в форме костров и костров, и продолжает оставаться основным методом производства энергии для человечества.Обычно топливо представляет собой углерод, углеводороды или более сложные смеси, такие как древесина, которая содержит частично окисленные углеводороды. Тепловая энергия, получаемая в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь или нефть, или из возобновляемого топлива, такого как дрова, собирается для различных целей, таких как приготовление пищи, производство электроэнергии или промышленное или бытовое отопление. Горение также в настоящее время является единственной реакцией, используемой для питания ракет. Сжигание также используется для уничтожения (сжигания) отходов, как опасных, так и опасных.

Окислители для сжигания имеют высокий потенциал окисления и включают атмосферный или чистый кислород, хлор, фтор, трифторид хлора, закись азота и азотную кислоту. Например, водород сгорает в хлоре с образованием хлористого водорода с выделением тепла и света, характерных для горения. Хотя обычно не катализируется, сгорание может быть катализировано платиной или ванадием, как в процессе контакта.

Полное и неполное [править]

завершено [править]

При полном сгорании реагент сгорает в кислороде и производит ограниченное количество продуктов.Когда углеводород сгорает в кислороде, в результате реакции в основном образуются углекислый газ и вода. Когда элементы сжигаются, продукты являются в первую очередь наиболее распространенными оксидами. Углерод будет давать диоксид углерода, сера - диоксид серы, а железо - оксид железа (III). Азот не считается горючим веществом, когда кислород является окислителем. Тем не менее, небольшие количества различных оксидов азота (обычно обозначаемых NO
x видов) образуются, когда воздух является окислителем

Горение не обязательно благоприятно для максимальной степени окисления, и оно может зависеть от температуры.Например, триоксид серы не производится количественно при сжигании серы. Виды NOx появляются в значительных количествах выше примерно 2800 ° F (1540 ° C), и больше вырабатывается при более высоких температурах. Количество NOx также зависит от избытка кислорода. [3]

В большинстве промышленных применений и при пожарах источником кислорода является воздух (O
2 ). В воздухе каждый моль кислорода смешивается с приблизительно 3,71 моль азота. Азот не участвует в сгорании, но при высоких температурах некоторое количество азота преобразуется в NO
x (в основном, NO, с гораздо меньшими количествами NO
2 ).С другой стороны, когда кислорода недостаточно для полного сгорания топлива, часть углерода в топливе превращается в монооксид углерода, а некоторые водороды остаются непрореагировавшими. Поэтому полный набор уравнений для сжигания углеводорода в воздухе требует дополнительного расчета для распределения кислорода между углеродом и водородом в топливе.

Количество воздуха, необходимое для полного сгорания, известно как чистый воздух [ цитирование необходимо ] .Однако на практике используемый воздух в 2-3 раза больше чистого воздуха.

Неполное сгорание [править]

Неполное сгорание будет происходить, когда не хватает кислорода, чтобы позволить топливу полностью прореагировать с образованием углекислого газа и воды. Это также происходит, когда сгорание гасится теплоотводом, таким как твердая поверхность или ловушка пламени. Как и в случае полного сгорания, вода образуется в результате неполного сгорания; однако вместо диоксида углерода образуются углерод, монооксид углерода и гидроксид.

Для большинства видов топлива, таких как дизельное топливо, уголь или древесина, пиролиз происходит перед сжиганием. При неполном сгорании продукты пиролиза остаются несгоревшими и загрязняют дым вредными частицами и газами. Частично окисленные соединения также являются проблемой; Частичное окисление этанола может привести к образованию вредного ацетальдегида, а углерод - токсичного монооксида углерода.

Конструкция устройств сгорания может улучшить качество сгорания, таких как горелки и двигатели внутреннего сгорания.Дальнейшие улучшения достигаются с помощью каталитических устройств дожигания (таких как каталитические нейтрализаторы) или простого частичного возврата выхлопных газов в процесс сгорания. Такие устройства требуются природоохранным законодательством для автомобилей в большинстве стран. Они могут быть необходимы для того, чтобы крупные устройства сгорания, такие как тепловые электростанции, могли достигать законных норм выбросов.

Степень сгорания может быть измерена и проанализирована с помощью испытательного оборудования. Подрядчики HVAC, пожарные и инженеры используют анализаторы горения для проверки эффективности горелки в процессе горения.Кроме того, эффективность двигателя внутреннего сгорания может быть измерена таким образом, и некоторые штаты США и местные муниципалитеты используют анализ сгорания для определения и оценки эффективности транспортных средств на дороге сегодня.

При неполном сгорании образуется оксид углерода [править]

Окись углерода - один из продуктов неполного сгорания. [4] Углерод выделяется при нормальной неполной реакции горения, образуя сажу и пыль. Поскольку окись углерода считается ядовитым газом, полное сгорание является предпочтительным, поскольку окись углерода может также привести к респираторным расстройствам при дыхании, поскольку она заменяет кислород и соединяется с гемоглобином. [5]

Проблемы, связанные с неполным сгоранием [править]
Экологические проблемы: [6]

Эти оксиды соединяются с водой и кислородом в атмосфере, образуя азотную кислоту и серные кислоты, которые возвращаются на поверхность Земли в результате кислотного осаждения или «кислотного дождя». Кислотные отложения наносят вред водным организмам и убивают деревья. Из-за образования определенных питательных веществ, которые менее доступны для растений, таких как кальций и фосфор, это снижает продуктивность экосистемы и ферм.Дополнительная проблема, связанная с оксидами азота, заключается в том, что они, наряду с углеводородными загрязнителями, способствуют образованию тропосферного озона, основного компонента смога.

Проблемы со здоровьем человека: [6]

Вдыхание угарного газа вызывает головную боль, головокружение, рвоту и тошноту. Если уровень окиси углерода достаточно высок, люди теряют сознание или умирают. Воздействие умеренных и высоких уровней угарного газа в течение длительных периодов положительно коррелирует с риском сердечно-сосудистых заболеваний.Люди, которые переживают тяжелое отравление угарным газом, могут страдать от долговременных проблем со здоровьем. [7] Угарный газ из воздуха поглощается в легких, который затем связывается с гемоглобином в эритроцитах человека. Это уменьшит способность эритроцитов переносить кислород по всему организму.

Тлеющий [править]

Тление - это медленная, низкотемпературная, беспламенная форма горения, поддерживаемая теплом, выделяемым при непосредственном воздействии кислорода на поверхность топлива в конденсированной фазе.Это типично неполная реакция горения. Твердые материалы, которые могут выдерживать реакцию тления, включают уголь, целлюлозу, древесину, хлопок, табак, торф, туф, гумус, синтетические пены, обуглившиеся полимеры (включая пенополиуретан) и пыль. Распространенными примерами тлеющих явлений являются возникновение пожаров в жилых помещениях на мягкой мебели из-за слабых источников тепла (например, сигареты, короткозамкнутого провода) и постоянного сжигания биомассы за пламенными фронтами лесных пожаров.

Rapid [редактировать]

Эксперимент, который демонстрирует большое количество энергии, выделяемой при сжигании этанола.Воспламеняется смесь спиртовых (в данном случае этаноловых) паров и воздуха в большой пластиковой бутылке с маленькой горловиной, что приводит к сильному синему пламени и звуку «свист».

Быстрое сгорание - это форма сгорания, также известная как пожар, при которой выделяется большое количество тепла и световой энергии, что часто приводит к пламени. Это используется в форме машин, таких как двигатели внутреннего сгорания и в термобарическом оружии. Такое сгорание часто называют взрывом, хотя для двигателя внутреннего сгорания это неточно. [спор - обсуждение ] Двигатель внутреннего сгорания номинально работает на управляемом быстром сгорании. Когда взрывается топливно-воздушная смесь в двигателе внутреннего сгорания, это называется детонацией. [ оспаривается - обсуждается ]

Спонтанный [править]

Самовозгорание - это тип горения, который происходит при саморазогреве (повышение температуры из-за экзотермических внутренних реакций), за которым следует тепловое убегание (самонагревание, которое быстро ускоряется до высоких температур) и, наконец, воспламенение.Например, фосфор самовоспламеняется при комнатной температуре без применения тепла. Органические материалы, подвергающиеся бактериальному компостированию, могут генерировать достаточно тепла, чтобы достичь точки сгорания. [8]

Турбулентный [править]

Горение, приводящее к турбулентному пламени, наиболее широко используется в промышленности (например, газовые турбины, бензиновые двигатели и т. Д.), Поскольку турбулентность помогает процессу смешивания топлива и окислителя.

Микрогравитация [править]

Цветное составное серое изображение отдельных кадров из видеозаписи горящей капли топлива с подсветкой в ​​условиях микрогравитации.

Термин «микрогравитация» относится к гравитационному состоянию, которое является «низким» (т. Е. «Микро» в смысле «малой» и необязательно миллионной доли нормальной гравитации Земли), так что влияние плавучести на физические процессы может считаться малым по сравнению с другими процессами потока, которые будут присутствовать при нормальной гравитации. В такой среде динамика переноса тепла и потока может вести себя совершенно иначе, чем в условиях нормальной гравитации (например, пламя свечи принимает форму сферы. [9] ). Исследования горения в условиях микрогравитации способствуют пониманию широкого спектра аспектов, которые имеют отношение как к окружающей среде космического корабля (например, к динамике пожара, относящейся к безопасности экипажа на Международной космической станции), так и к наземным (наземным) условиям (например, капля) динамика сгорания, чтобы помочь в разработке новых топливных смесей для улучшения сгорания, процессов изготовления материалов, терморегулирования электронных систем, динамики кипения многофазного потока и многих других).

Микро-сгорание [править]

Процессы сгорания, которые происходят в очень небольших объемах, считаются микрогорючим. Высокое отношение поверхности к объему увеличивает удельные тепловые потери. Расстояние гашения играет жизненно важную роль в стабилизации пламени в таких камерах сгорания.

Химические уравнения [править]

Стехиометрическое сжигание углеводорода в кислороде [править]

Как правило, химическое уравнение для стехиометрического сжигания углеводорода в кислороде:

CxHy + zO2⟶xCO2 + y2h3O {\ displaystyle {\ ce {C _ {\ mathit {x}} H _ {\ mathit {y}} {} + {\ mathit {z}} O2 -> {\ mathit {x }} CO2 {} + {\ frac {\ mathit {y}} {2}} h3O}}}

, где z = x + y4 {\ displaystyle z = x + {\ frac {y} {4}}} ,

Например, стехиометрическое сжигание пропана в кислороде:

C3H8пропан (топливо) + 5O2oxygen⟶3CO2 диоксид углерода + 4h3Owater {\ displaystyle {\ ce {{\ underset {пропан \ atop (топливо)} {C3H8}} + {\ underset {кислород} {5O2}} -> {\ underset {carbon \ двуокись} {3CO2}} + {\ underset {вода} {4h3O}}}}}

Стехиометрическое сжигание углеводорода в воздухе [править]

Если стехиометрическое сгорание происходит с использованием воздуха в качестве источника кислорода, азот, присутствующий в воздухе (атмосфера Земли), может быть добавлен к уравнению (хотя он не реагирует), чтобы показать стехиометрический состав топлива в воздухе и состав образующегося дымового газа.Обратите внимание, что обработка всех некислородных компонентов в воздухе в качестве азота дает отношение азота к кислороду 3,77, то есть (100% - O2%) / O2%, где O2% составляет 20,95% об .:

CxHy + zO2 + 3.77zN2⟶ xCO2 + y2h3O + 3.77zN2 {\ displaystyle {\ ce {C}} _ ​​{x} {\ ce {H}} _ {y} + z {\ ce {O2}} + 3.77z {\ ce {N2 ->}} \ x {\ ce {CO2}} + {\ frac {y} {2}} {\ ce {h3O}} + 3.77z {\ ce {N2}}}

где z = x + 14y {\ displaystyle z = x + {\ frac {1} {4}} y}.

Например, стехиометрическое сжигание пропана (C3H8 {\ displaystyle {\ ce {C3H8}}}) в воздухе:

C3H8 топливо + 5O2 кислород + 18.87N2nitrogen⟶3CO2 диоксид углерода + 4h3Вода + 18.87N2 азот {\ displaystyle {\ ce {{\ underset {fuel} {C3H8}} + {\ underset {oxygen} {5O2}}}} + {\ underset {\ ce {азот}} {18.87 {\ ce {N2}}}} {\ ce {-> {\ underset {carbon \ двуокись} {3CO2}} + {\ underset {вода} {4h3O}}}} + {\ underset {\ ce { азот}} {18.87 {\ ce {N2}}}}}

Стехиометрический состав пропана в воздухе составляет 1 / (1 + 5 + 18,87) = 4,02 об.%.


Стехиометрическая реакция горения для C α H β O γ в воздухе:

CαHβOγ + (α + β4 − γ2) (O2 + 3.77N2) COαCO2 + β2h3O + 3,77 (α + β4 − γ2) N2 {\ displaystyle {C _ {\ mathit {\ alpha}} H _ {\ mathit {\ beta}} O _ {\ mathit {\ gamma}}} + \ слева (\ alpha + {\ frac {\ beta} {4}} - {\ frac {\ gamma} {2}} \ right) \ left (O_ {2} + 3.77N_ {2} \ right) \ longrightarrow \ alpha CO_ {2} + {\ frac {\ beta} {2}} H_ {2} O + 3,77 \ left (\ alpha + {\ frac {\ beta} {4}} - {\ frac {\ gamma} { 2}} \ right) N_ {2}}


Стехиометрическая реакция горения для C α H β O γ S δ :

CαHβOγSδ + (α + β4 − γ2 + δ) (O2 + 3.77N2) COαCO2 + β2h3O + δSO2 + 3,77 (α + β4 − γ2 + δ) N2 {\ displaystyle {C _ {\ mathit {\ alpha}} H _ {\ mathit {\ beta}} O _ {\ mathit {\ gamma} } S _ {\ mathit {\ delta}}} + \ left (\ alpha + {\ frac {\ beta} {4}} - {\ frac {\ gamma} {2}} + \ delta \ right) \ left ( O_ {2} + 3.77N_ {2} \ right) \ longrightarrow \ alpha CO_ {2} + {\ frac {\ beta} {2}} H_ {2} O + \ delta SO_ {2} +3.77 \ left (\ alpha + {\ frac {\ beta} {4}} - {\ frac {\ gamma} {2}} + \ delta \ right) N_ {2}}


Стехиометрическая реакция горения для C α H β O γ N δ S ε :

CαHβOγNδSϵ + (α + β4 − γ2 + ϵ) (O2 + 3.77N2) COαCO2 + β2h3O + ϵSO2 + (3.77 (α + β4 − γ2 + ϵ) + δ2) N2 {\ displaystyle {C _ {\ mathit {\ alpha}} H _ {\ mathit {\ beta}} O _ {\ mathit { \ gamma}} N _ {\ mathit {\ delta}} S _ {\ mathit {\ epsilon}}} + \ left (\ alpha + {\ frac {\ beta} {4}} - {\ frac {\ gamma} { 2}} + \ epsilon \ right) \ left (O_ {2} + 3.77N_ {2} \ right) \ longrightarrow \ alpha CO_ {2} + {\ frac {\ beta} {2}} H_ {2} O + \ epsilon SO_ {2} + \ left (3.77 \ left (\ alpha + {\ frac {\ beta} {4}} - {\ frac {\ gamma} {2}} + \ epsilon \ right) + {\ frac {\ delta} {2}} \ right) N_ {2}}


Стехиометрическая реакция горения для C α H β O γ F ​​ δ :

CαHβOγFδ + (α + β − δ4 − γ2) (O2 + 3.77N2) COαCO2 + β − δ2h3O + δHF + 3,77 (α + β − δ4 − γ2) N2 {\ displaystyle {C _ {\ mathit {\ alpha}} H _ {\ mathit {\ beta}} O _ {\ mathit {\ гамма}} F _ {\ mathit {\ delta}}} + \ left (\ alpha + {\ frac {\ beta - \ delta} {4}} - {\ frac {\ gamma} {2}} \ right) \ слева (O_ {2} + 3.77N_ {2} \ right) \ longrightarrow \ alpha CO_ {2} + {\ frac {\ beta - \ delta} {2}} H_ {2} O + \ delta HF + 3.77 \ left (\ alpha + {\ frac {\ beta - \ delta} {4}} - {\ frac {\ gamma} {2}} \ right) N_ {2}}

Следовые продукты сгорания [править]

Различные другие вещества начинают появляться в значительных количествах в продуктах сгорания, когда температура пламени выше примерно 1600 К.При использовании избытка воздуха азот может окисляться до NO и, в значительно меньшей степени, до NO
2 . CO образуется путем диспропорционирования CO
2, а H
2 и OH образуется путем диспропорционирования H
2O.

Например, когда 1 моль пропана сжигается с 28,6 моль воздуха (120% от стехиометрического количества), продукты сгорания содержат 3,3% O
2 . При 1400 К продукты равновесного сгорания содержат 0,03% NO и 0.002% ОН. При 1800 K продукты сгорания содержат 0,17% NO, 0,05% OH, 0,01% CO и 0,004% H
2 . [10]

Дизельные двигатели работают с избытком кислорода для сжигания мелких частиц, которые имеют тенденцию образовываться только со стехиометрическим количеством кислорода, обязательно производя выбросы оксида азота. Как в Соединенных Штатах, так и в Европейском союзе применяются ограничения на выбросы оксида азота в транспортных средствах, что требует использования специальных каталитических нейтрализаторов или обработки выхлопных газов мочевиной (см. Дизельная выхлопная жидкость).

Неполное сгорание углеводорода в кислороде [править]

Неполное (частичное) сгорание углеводорода с кислородом приводит к образованию газовой смеси, содержащей в основном CO
2 , CO, H
2O и H
2 . Такие газовые смеси обычно готовят для использования в качестве защитных сред для термической обработки металлов и для цементации газа. [11] Общее уравнение реакции для неполного сгорания одного моля углеводорода в кислороде:

CxHyfuel + zO2oxygen⟶aCO2 диоксид углерода + bCO угарный газ + ch3Owater + dh3водород {\ displaystyle {\ ce {{\ underset {fuel} {C _ {\ mathit {x}} H _ {\ mathit {y}}}} + {\ underset {кислород} {{\ mathit {z}} O2}} -> {\ underset {carbon \ двуокись} {{\ mathit {a}} CO2}} + {\ underset {углерод \ монооксид} {{\ mathit { b}} CO}} + {\ underset {water} {{\ mathit {c}} h3O}} + {\ underset {водород} {{\ mathit {d}} h3}}}}}

Когда z падает ниже примерно 50% от стехиометрического значения, CH
4 может стать важным продуктом сгорания; когда z падает ниже примерно 35% от стехиометрического значения, элементарный углерод может стать стабильным.

Продукты неполного сгорания могут быть рассчитаны с помощью материального баланса вместе с предположением, что продукты сгорания достигают равновесия. [12] [13] Например, при сжигании одного моля пропана (C
3 H
8 ) с четырьмя молями O
2 , семь молей сгорания образуются газы, и z составляет 80% от стехиометрического значения. Три уравнения элементного баланса:

  • Углерод: a + b = 3 {\ displaystyle a + b = 3}
  • Водород: 2c + 2d = 8 {\ displaystyle 2c + 2d = 8}
  • Кислород: 2a + b + c = 8 {\ displaystyle 2a + b + c = 8}

Сами по себе эти три уравнения недостаточны для расчета состава газа сгорания.Однако в положении равновесия реакция сдвига вода-газ дает другое уравнение:

CO + h3O⟶CO2 + h3 {\ displaystyle {\ ce {CO + h3O -> CO2 + h3}}}; Keq = a × db × c {\ displaystyle K_ {eq} = {\ frac {a \ times d} {b \ times c}}}

Например, при 1200 K значение K экв 0,728. [14] Решая, газ сгорания состоит из 42,4% Н
2О, 29,0% СО
2, 14,7% Н
2 и 13,9% СО. Углерод становится стабильной фазой при 1200 К и давлении 1 атм. когда z составляет менее 30% от стехиометрического значения, в этот момент продукты сгорания содержат более 98% H
2 и CO и около 0.5% CH
4 .


Вещества или материалы, которые подвергаются горению, называются топливом. Наиболее распространенными примерами являются природный газ, пропан, керосин, дизельное топливо, бензин, древесный уголь, уголь, древесина и т. Д.

Жидкое топливо

.

реактивных двигателей

Базовый обзор


На изображении выше показано, как реактивный двигатель будет расположен в современном военный самолет. В базовом реактивном двигателе воздух поступает в передний воздухозаборник и сжимается (посмотрим как позже). Затем воздух нагнетается в камеры сгорания, где в нее распыляется топливо, и смесь воздуха и топливо зажигается. Образующиеся газы быстро расширяются и истощаются через заднюю часть камер сгорания.Эти газы оказывают равную силу во всех направлениях, обеспечивая прямую тягу, когда они уходят в тыл. Так как газы покидают двигатель, они проходят через веерообразные лопасти (турбина), которая вращает вал, называемый валом турбины. Этот вал, в повернуть, вращает компрессор, обеспечивая тем самым подачу свежего воздуха через впуск. Ниже приведена анимация изолированного реактивного двигателя, который иллюстрирует процесс притока, сжатия, сгорания, оттока воздуха и вращение вала только что описано.

процесс может быть описан следующей диаграммой, принятой с сайта Rolls Royce, популярного производителя реактивных двигателей.


Этот процесс является сущностью работы реактивных двигателей, но как именно происходит что-то вроде сжатия (сжатия)? Чтобы узнать больше о каждом из четырех шагов в создании тяги реактивным двигателем, см. ниже.

SUCK

Двигатель всасывает большой объем воздуха через вентилятор и компрессор этапы.Типичный коммерческий реактивный двигатель потребляет 1,2 тонны воздуха в секунду во время взлета - другими словами, он может опустошить воздух в сквош-корте в меньше секунды. Механизм с помощью которого реактивный двигатель всасывает воздух в значительной степени является частью сжатия этап. Во многих двигателях Компрессор отвечает как за всасывание воздуха, так и за его сжатие. Некоторые двигатели имеют дополнительный вентилятор, который не является частью компрессора для всасывания дополнительного воздуха в систему. Вентилятор является самым левым компонентом двигатель проиллюстрирован выше.


SQUEEZE

Помимо всасывания воздуха в двигатель, компрессор также создает давление воздух и доставляет его в камеру сгорания. Компрессор показан на изображении слева от огонь в камере сгорания и справа от вентилятора. Вентиляторы сжатия приводятся в действие от турбина с валом (турбина в свою очередь приводится в движение воздухом, который оставив двигатель). Компрессоры могут достигать коэффициентов сжатия в избытке 40: 1, что означает, что давление воздуха в конце компрессор в 40 раз больше воздуха, поступающего в компрессор.На полную мощность лезвия типичного коммерческий реактивный компрессор вращается со скоростью 1000 миль в час (1600 км / ч) и набирает 2600 фунтов (1200 кг) воздуха в секунду.

Сейчас мы обсудим, как компрессор на самом деле сжимает воздух.


Как видно на изображении выше, зеленые вееры, составляющие компрессор постепенно становится все меньше и меньше, как и впадина который воздух должен путешествовать. Воздух должен продолжать двигаться вправо, к камерам сгорания двигатель, так как вентиляторы вращаются и толкают воздух в этом направлении.Результатом является заданное количество воздуха переходя от большего пространства к меньшему, и, таким образом, увеличивая давление.


BANG

В камере сгорания топливо смешивается с воздухом для образования взрыва, который отвечает за расширение, которое заставляет воздух в турбину. Внутри типичного коммерческого реактивного двигателя топливо горит при сгорании камера при температуре до 2000 градусов по Цельсию. Температура, при которой металлы в эта часть двигателя начинает плавиться 1300 градусов по Цельсию, поэтому продвинутый методы охлаждения должны быть использованы.

сгорания камера имеет сложную задачу сжигания большого количества топлива, подается через форсунки с большим количеством воздуха, подается компрессором и выделяет полученное тепло таким образом что воздух расширяется и ускоряется, чтобы дать гладкий поток равномерно нагретый газ. Эта задача должна быть выполнена с минимальными потерями под давлением и с максимальным тепловыделением в ограниченном пространстве доступный.

Количество топлива добавление в воздух будет зависеть от необходимого повышения температуры.Тем не мение, максимальная температура ограничена определенным диапазоном, определяемым материалы, из которых сделаны лопатки и сопла турбины. Воздух имеет уже была нагрета до температуры между 200 и 550 С компрессор, обеспечивающий повышение температуры около 650 до 1150 С из процесса сгорания. Поскольку температура газа определяет тягу двигателя, камера сгорания должна быть способной поддержание стабильного и эффективного сгорания в широком диапазоне двигателей условия эксплуатации.

Воздух принес вентилятор, который не проходит через сердечник двигателя и поэтому не используется для сжигания, что составляет около 60 процентов от общего воздушный поток постепенно вводится в жаровую трубу для температуру внутри камеры сгорания и охладить стенки жаровой трубы.


УДАР

Реакция расширенного газа - смеси топлива и воздуха - является вынужденной через турбину, приводит в движение вентилятор и компрессор и выдувает из выпускное сопло, обеспечивающее тягу.

Таким образом, турбина имеет задачу обеспечения мощности для привода компрессор и аксессуары. Это делает это путем извлечения энергии из горячих газов, выделяемых из Система сгорания и расширение их до более низкого давления и температуры. Непрерывный поток газа, к которому открытая турбина может войти в турбину при температуре от 850 до 1700 ° С, что снова намного выше температуры плавления тока технология материалов.

Для производства приводной крутящий момент, турбина может состоять из нескольких ступеней, каждая из которых использует один ряд движущихся лопастей и один ряд неподвижных направляющих лопаток для направления воздух по желанию на лопасти.Количество этапов зависит от Соотношение между мощностью, требуемой от потока газа, вращательной скорость, с которой это должно быть произведено, и разрешенный диаметр турбины.

Желание высокая эффективность двигателя требует высокой температуры на входе в турбину, но это вызывает проблемы, так как лопасти турбины должны были бы выполнять и выдерживают длительные периоды эксплуатации при температурах выше их плавления точка. Эти лезвия, хотя и светятся раскаленным докрасна, должны быть достаточно прочными, чтобы нести центробежные нагрузки из-за вращения на высокой скорости.

Для работы в этих условиях холодный воздух вытесняется из множества маленьких отверстия в лезвии. Этот воздух остается близко к лезвию, предотвращая его тает, но не сильно отвлекает от двигателя в целом производительность. Никелевые сплавы используются для создания турбинных лопаток и направляющие лопасти сопла, потому что эти материалы демонстрируют хорошие свойства при высокие температуры

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.