Теплота сгорания
Количество теплоты, выделяемое при сгорании топливно-воздушной смеси, зависит от теплоты сгорания топлива и состава смеси. Чем выше теплота сгорания, тем меньше затрат топлива на единицу мощности.
Теплота сгорания топливно-воздушной смеси подсчитывается по
формуле
где Qн – нижняя удельная теплота сгорания или рабочая – это теплота сгорания, получаемая в прак-
тических условиях; п.с n – коэффициент полноты сгорания топлива; alfa – коэффициент избытка возду-
ха; т.в. L – теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива.
Воспламенение топливно-воздушной смеси зависит от ее состава и вида топлива. Также на воспламенение смеси оказывает влияние температура и давление, с возрастанием их значений пределы воспламеняемости увеличиваются. Различают верхний и нижний пределы воспламеняемости. За верхний предел принято такое содержание топлива в воздухе, при котором дальнейшее обогащение смеси делает ее невоспламеняемой. Нижний предел определяется недостатком топлива в воздухе, т.е. таким состоянием смеси, при котором дальнейшее обеднение делает ее невоспламеняемой.
Состав горючей смеси оценивают по коэффициенту избытка воздуха alfa , который представляет
собой отношение массы воздуха д L , действительно участвующего в процессе сгорания, к его теоре-
тически необходимой массе т
Нормальная рабочая смесь – считается, при ?= 1 т.е. Lд = Lт . Для сгорания 1 кг топлива нужно около 15 кг воздуха. Двигатель, работающий на "нормальной" смеси развивает мощность близкую к максимальной, его удельный расход топлива несколько выше минимального.
Обедненная рабочая смесь. На 1 кг топлива приходится свыше 15 кг, но не более 16,5 кг воздуха. При работе на обедненной смеси мощность двигателя несколько снижается в следствии замедления скорости сгорания смеси, но экономичность повышается.
Бедная рабочая смесь. На 1 кг топлива приходится более 16,5 кг воздуха. Работа двигателя на бедной смеси сопровождается резким падением мощности и увеличением удельного расхода топлива. Смесь, у которой на 1 кг топлива приходится более 19,5 кг воздуха в цилиндре не воспламеняется.
Обогащенная рабочая смесь. На 1 кг топлива приходится менее 15 кг, но не менее 13 кг воздуха. В этом случае двигатель развивает максимальную мощность вследствие увеличения скорости горения, но экономичность его ухудшается.
Богатая рабочая смесь. На 1 кг бензина приходится менее 13 кг воздуха. Работа двигателя на богатой смеси вызывает падение мощности и значительно ухудшает экономичность. Смесь, в которой соотношение топлива и воздуха менее чем 1 к 7,5 в цилиндре не воспламеняется.
Внешним признаком работы карбюраторного двигателя на бедной смеси служат вспышки (выстрелы) в карбюратор, а на богатой смеси – в выпускной трубе
Полнота сгорания топлива определяется качеством топливно-воздушной смеси. Оно зависит с одной стороны, от конструкции карбюратора и топливоподающей системы, с другой стороны от физико-химических свойств применяемого топлива. Основное из них испаряемость, которая характеризуется фракционным составом. Фракция – это часть бензина, выкипающая в определенных пределах.
Фракционный состав определяют по ГОСТ 2177–82 при помощи специального прибора. Для этого в колбу 1 наливают 100
мл исследуемого топлива и нагревают до кипения. Пары топлива поступают в холодильник 3, где конденсируются и далее в виде
жидкой фазы поступают в мерный цилиндр 4. В процессе перегонки фиксируют температуру, при
которой выкипает 10, 20, 30 % и т.д. исследуемого топлива. Перегонку заканчивают, когда после
достижения наивысшей температуры наблюдается небольшое ее падение. По результатам перегонки
строят кривую фракционной разгонки испытуемого топлива.
Первая – пусковая фракция, обусловленная выкипанием 10 % топлива, характеризует его пусковые качества. Чем ниже температура выкипания этой фракции, тем лучше для запуска двигателя. Для зимних сортов бензина необходимо чтобы 10 % топлива выкипало при температуре не выше 55 °С, а для летних – не выше 70 °С.
Другая часть бензина, выкипающая от 10 до 90 % называют рабочей фракцией. Температура ее испарения не должна быть выше 160 … 180 °С.
Тяжелые углеводороды бензина в интервале от 90 % выкипания до конца кипения представляют собой концевые или хвостовые фракции, которые крайне нежелательны в топливе. Наличие этих фракций приводит к отрицательным явлениям при работе двигателя: неполному сгоранию топлива, повышенному износу деталей за счет смывания смазки с гильз цилиндров и разжижения моторного масла в двигателе, увеличению нагарообразования.
| |