Чем объяснить, что при сгорании топлива число молей газа возрастает?

Дата добавления: 2014-09-05 | Просмотров: 1541

В действительных условиях полного сгорания не удается достичь из-за грубого распыла топлива, плохого его перемешивания с воздухом и др. В результате при подаче только теоретически необходимого количества воздуха топливо полностью не сгорает (в выхлопных газах обнаруживаются окись углерода и кислорода, а двигатель дымит). В этих условиях для обеспечения полного сгорания топлива приходится увеличивать количество подаваемого воздуха.

Степень превышения количества подаваемого воздуха над количеством теоретически необходимого оценивает коэффициент избытка воздуха - a:

a=L_ф/L_o= (3)

где L_ф( )- действительно поданное количество воздуха в кмолях (кг);

L_о( ) - теоретически необходимое количество воздуха в кмолях (кг).

В двигателях с искровым воспламенением a не превышает 1,15 (0,85…1,10), причем максимальная мощность достигается при a=0,85…0,9, а максимальная экономичность – при a=1,0…1,10. Если a=1, то состав называют стехиометрическим.

В автотракторных дизелях a=1,3…1,65. В двигателях с наддувом рост температуры, обусловленный увеличением количества введенного в двигатель тепла, частично компенсируется путем внутреннего охлаждения за счет увеличения коэффициента избытка воздуха a. Для дизелей с трубонаддувом a=1,8…2,0.

Из-за указанных различий в a одинаковые мощности карбюраторного и дизельного двигателей достигаются при большем рабочем объеме последнего. Из-за этого максимальный крутящий момент дизеля получается больше, чем у карбюраторного двигателя (с вытекающими отсюда положительными последствиями для динамики автомобиля) и отрицательными последствиями (большими габаритами и массой).

Значение a=1,5 означает, что из поданного кислорода только 2/3 используется для сгорания, а 1/3 выбрасывается обратно в атмосферу.

В этой связи можно сказать, что в выхлопных газах будет содержаться и неиспользованный воздух, т.е. выхлопные газы представляют смесь – «чистых» продуктов сгорания и «чистого» воздуха.

Коэффициент молярного изменения. Согласно вышеизложенному, при сгорании происходит возрастание количества кмолей газов на величину:

где - на столько возрастает число кмолей газа при полном сгорании В кг водорода;

- столько молей свободного кислорода выделяется при сгорании из самого топлива.

Таким образом, если для сгорания 1 кг топлива расходуется М_о=aL_o кмолей воздуха, то после сгорания образуется М_г=aL_o+DM кмолей газа.

Отношение числа молей газа после сгорания к числу молей до сгорания называют химическими коэффициентом молярного изменения:

(4)

Фактическое значение коэффициента молярного изменения определяется с учетом находящихся в цилиндре остаточных газов:

(5)

где g_r – коэффициент остаточных газов.

b - коэффициент молярного изменения (b»1,033).

Как видно из приведенных выражений, коэффициент молярного изменения зависит от коэффициента избытка воздуха; если при a=1,2 b=1,05, то при a=1,0 b=1,07 и a=0,8 b=1,1

26. Чем отличаются объемные и мольные теплоемкости воздуха?

Объемная теплоемкость- это количество теплоты , которую необходимо подвести к 1 м3 вещества ,чтобы нагреть его на 1 С,измеряется в (Дж/м3 К)

Мольная теплоемкость- это количество теплоты, которую необходимо подвести к 1молю вещества, чтобы нагреть его на 1 С, измеряется в (Дж/моль К)

27. Как определить теплоемкости газа – объемные, мольные, при постоянном объеме, при постоянном давлении?

μСр- средняя мольная теплоемкость при постоянном давлении.

μСv- средняя мольная теплоемкость при постоянном объеме.

μСр= μСv+μR, кДж/(кмоль∙град)

теплоемкость газов зависит от их температуры. Приближенно можно считать:

μСv=а+вТ,

где коэффициенты а и в для каждого газа имеют свои значения.

28. Чем объяснить, что при увеличении коэффициента наполнения цилиндра мощность двигателя возрастает?

Для увеличения мощности применяют наддув. При наддуве повышается наполнение цилиндра свежим зарядом и тем самым увеличивается давление у всасывающих клапанов что способствует возрастанию мощности. Мощность повышается пропорционально степени наддува.

При наддуве мощность увеличивается в 20…30% без изменения конструкции двигателя.