Môi chất công tác

Chia sẻ: Tai Tieu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

142
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu các loại nhiên liệu dùng cứ cá loạ liệ dù cho động cơ đốt trong và phản ứng độ đố và phả cháy của nhiên liệu đối với không khí, chá củ liệ đố vớ khí à tính lượng môi chất có trong xilanh lượ chấ có động cơ. cơ. Nghiên cứu về tỉ nhiệt môi chất công cứ về nhiệ chấ tác à hiểu ảnh hưởng của tỉ nhiệt đến hiể hưở củ tỉ nhiệ đế công suất và hiệu suất của động cơ. suấ và hiệ suấ củ độ cơ. 3.1. Định nghĩa môi chất nghĩ chấ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Môi chất công tác

CHƯƠNG 3 CHẤ MÔI CHẤT CÔNG TÁC TÁ Mục đích n cứ cá loạ liệ dù Nghiên cứu các loại nhiên liệu dùng ü3.1. Định nghĩa môi chất nghĩ chấ cho động cơ đốt trong và phản ứng độ đố và phả công tác cháy của nhiên liệu đối với không khí, chá củ liệ đố vớ khí ü3.2. Nhiên liệu dùng cho liệ lượ chấ có à tính lượng môi chất có trong xilanh động cơ. cơ. động cơ đốt trong. n Nghiên cứu về tỉ nhiệt môi chất công cứ về nhiệ chấ ü3.3. Phản ứng cháy và sản Phả chá tác à hiểu ảnh hưởng của tỉ nhiệt đến hiể hưở củ tỉ nhiệ đế vật cháy của nhiên liệu chá liệ công suất và hiệu suất của động cơ. suấ và hiệ suấ củ độ cơ. ü3.4. Tỉ nhiệt của môi chất nhiệ chấ công tác 3.1. Định nghĩa: nghĩ Quá trình nạp, gồm: Quá trì Môi chất công tác là chất môi giới dùng để chấ chấ giớ à Khí sót còn lại trong xylanh ở chu trình Khí trì thực hiện chu trình công tác thực tế của động thự hiệ trì thự trướ trước nhằ biế nhiệ cơ nhằm biến nhiệt năng thành cơ năng. thà năng. à Không khí mới (động cơ Diesel) hoặc hỗn khí hoặ Bao gồm: hợp khí mới (không khí+hơi xăng). khí khí xăng). Chấ hoá thườ - Chất oxy hoá thường là không khí khí Quá trình nén: Quá trì - Hơi nhiên liệu và sản vật cháy của nhiên liệu. liệ chá liệ Là một số môi chất công tác cuối quá trình chấ cuố quá trì việ chấ Trong quá trình làm việc môi chất luôn luôn quá trì nạp. thay đổi về tính chất lý hoá của nó. chấ hoá Quá trình cháy: Quá trì chá Hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí dần giữ liệ khí dần chuyển thành sản vật cháy. chuyể thà chá 3.2.1. Nhiên liệu thể khí: bao gồm liệ thể khí 3.2. Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong. liệ trong. n Khí thiên nhiên: Sản vật của các mỏ khí, khí mỏ Khí nhiên: khí khí Yêu cầu: dầu hoả hoặc mỏ ga khí khác. hoả hoặ khí khá § Dễ hoà trộn vớ i không khí. hoà trộ khí n Khí công nghiệp: Lấy từ tinh luyện dầu mỏ được Khí nghiệ luyệ đượ § Phải cháy kiệt, sau khi cháy không để lại b ụi, Phả chá kiệ chá CnH2n họ oxit cacbon và carbuahydro chưa cháy, chá khí lò cao. khí cao. tro Khí lò ga: Khí lấy từ việc khí hoá các nhiên liệu thể n Khí ga: Khí việ khí hoá liệ thể Nhiệ trị cao. § Nhiệt trị cao. rắn trong các thiết bị đặc biệt như lò ga. à Cho thiế biệ ga. than củi, than đá vào lò ga, cho Oxi vào đốt cháy. ga, chá Nhiên liệu chủ yếu: liệ chủ Hạn chế cấp Oxi để chỉ cháy thanh CO rút CO ra chế chỉ chá - Thể lỏng: Tinh khiết, không chứa bụi tro. Thể ng: khiế chứ tro. ngoài, sản phẩm lấy ra là: ngoà phẩ Thể khí khiế - Thể khí: Tinh khiết. N2 - O2 (H2) - C2H2 - (CH2)...(CO) - Thể rắn: Chỉ dùng nó sau khi đã biến nó thành Thể Chỉ biế thà nhiên liệu thể khí hoặc lỏng. liệ thể khí hoặ ng. 1 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.2.1.1. Cấu tạo nhiên liệu khí: liệ khí Công thức hoá học chung của bất cứ thứ hoá Tuỳ trạ thá Tuỳ theo trạng thái lý hoá và phương pháp hoá phá một chất thành phần nào có trong nhiên chấ thà phầ chế tạo nhiên liệu thể khí chia ra làm: Khí nén chế liệ thể khí Khí liệu thể khí là: liệ thể khí thà nướ khí thành nước, khí nén và khí lò ga. khí ga. CnHmOr (n=0÷5, n=0÷12, r=0 ÷2) (n=0÷ n=0÷ Bất cứ nhiên liệu thể khí nào cũng là hỗn liệ thể khí Nếu hàm lượng của từng chất thành lượ chấ thà hợp cơ học của nhiều thứ khí cháy và khí trơ nhiề thứ khí chá khí phần trong 1 kmol nhiên liệu khí biểu thị phầ liệ khí biể thị khác nhau. khá nhau. theo % của thể tích thì thành phần của thể thì thà phầ Thành phần chủ yếu: Oxit carbon (CO), Thà phầ chủ nhiên liệu khí được xác định: liệ khí đượ nh: loạ Mêtan (CH4), các loại Carbon hydro (CnHm), (C 1 Kmol = ∑CnHmOr + N2 (1 m3 tiêu khí Carbonic (CO2), Oxy (O2), Hydro (H2), khí chuẩn) chuẩ thứ khí Sunfur Hydro (H2S) và các thứ khí trơ mà chủchủ yếu là N2. loạ 3.2.1.2. Phân loại: liệ trị nhỏ Nhiên liệu có trị nhỏ: 3.2.1.3. Ứng dụng: ng: QH = 4 ÷ 16 MJ/m3 (ở 760 mmHg và 200C) Dùng trong động cơ đốt trong tĩnh Gồm các khí lò cao, lò ga, thành phần chủ yếu khí cao, ga, thà phầ chủ là CO và H2. tại và động cơ vận tải liệ trị nhiệ Nhiên liệu có trị nhiệt trung bình: nh: QH = 16 ÷ 23 MJ/m3 (ở 760 mmHg và 200C) Gồm các loại khí CN như khí than cốc, khí thắp loạ khí khí khí thắ thành phần chủ yếu là H2. thà phầ chủ liệ trị nhiệ cao: Nhiên liệu có trị nhiệt cao: QH = 23 ÷ 28 MJ/m3 (ở 760 mmHg và 200C) Gồm các khí thiên nhiên và khí thu được khi khí khí đượ tinh luyện dầu mỏ, thành phần chủ yếu là luyệ thà phầ chủ Mêtan(CH4) (30 ÷ 99%) 3.2.2.2. Cấu tạo: Thành phần chủ yếu Thà phầ chủ 3.2.2. Nhiên liệu lỏng: liệ ng: của dầu mỏ bao gồm: 3.2.2.1. Nguồn gốc: Nhiên liệu thể lỏng Nguồ liệ thể n Paraphin (Anken) CnH2n+2 Anken) thường là sản phẩm chưng cất dầu mỏ. thườ phẩ n Napten (Xicơlen) CnH2n Xicơlen) à Là hỗn hợp của nhiều carbon hydro có kết nhiề n Aromatic (carbua thơm) CnH2n-6 và C2nH2n-1 (carbua thơm) 2n- 2n- cấu phân tử khác nhau, quyết định tính chất khá nhau, quyế chấ hoá học cơ bản của nhiên liệu và ảnh hoá liệ n Tỉ lệ trong dầu mỏ: hưởng rất nhiều đến quá trình bốc hơi, tạo hưở nhiề quá trì hơi, hòa khí và cháy của nhiên liệu động cơ. khí chá liệ cơ. • (83- 87%)C, (83- • (11-14%)H2 (11- • còn lại là O2, N2 và S 2 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Ví dụ H H H H 3.2.2.2.1. Paraphin (Anken) CnH2n+2 Anken) H H – C – C– C– C– H Là một hợp chất hữu cơ mạch hở, chấ phân tử liên kết theo mạch thẳng hay thẳ H–C–H H H H H nhánh. nhá nh. H C4H10 Butan Theo số liên kết giữa các nguyên tử C, giữ loạ chia ankan làm 3 loại: CH4 Mêtan H H H H H n Paraphin no: là một carbua no, nguyên tử carbua liên kết đơn, mạch thẳng. đơn, thẳ ng. H – C – C – C – C – C– H Công thức cấu tạo: CnH2n+2 thứ H H H H H C5H12 Bentan Ngoài ra có những carbua đồng vị với nó Ngoà nhữ cấu trúc theo mạch nhánh. trú nhánh. n Olêphin Ví dụ: Chưa bão hoà, không no là một carbua hoà mạch hở có liên kết kép giữa các giữ nguyên tử cacbon. Công thức CnH2n. cacbon. thứ – C – C – C– C – Ví dụ: –C–C–C– C C C=C –C–C=C–C– C4H10 Izobutan C5H10 Izopentan C5H10 Izopentan C5H10 Izopentan n Acetylen Là carbua hydro mạch hở, không no liên 3.2.2.2.2. Xicơlen: kết giữa các nguyên tử cacbon. giữ cacbon. Xicơlen: Công thức là CnH2n-2 thứ 2n- Có kết cấu phân tử theo mạch vòng n Olêphin và axetylen thường không chứa thườ chứ gồm 5 hoặc 6 cacbon liên kết đơn, hoặ đơn, trong dầu mỏ nhưng hình thành khi tinh thà luyện d ầu mỏ. luyệ công thức chung CnH2n. Cấu trúc thứ trú n Trong xăng dầu tốt nhất là thành phần nhấ thà phầ phân tử vòng đảm bảo tính khó bốc khó của nó có các đ ồng vị của ankan bởi vì cháy lớn, tính ổn định hoá học cao, chá hoá cao, chúng rất khó kích nổ. chú khó n Trong Diesel thành phần t ốt nhất là thà phầ nhấ khó phân giải do đó thời gian cháy khó giả thờ chá ankan mạch thẳng vì nó có nhiệt đ ộ tự thẳ nhiệ trể dài. trể cháy thấp hơn các chất izoankan, tính ổn chá thấ chấ izoankan, định hoá học ở nhiệt đ ộ cao r ất kém do đó hoá nhiệ Trong xăng có chứa Xicơlen sẽ tăng chứ thời gian cháy trể r ất ngắn thờ chá trể ngắ được độ bền vững kích nổ. đượ 3 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Ví dụ: 3.2.2.2.3. Carbua thơm: thơm: Có cấu trúc vòng với nhân benzen, trú benzen, C công thức CnH2n-6. Nhân benzen làm thứ 2n- C C C cho carbua thơm rất ổn định, khí oxy nh, khí C C hoá và phân giải vì thế làm cho nhiên hoá giả thế C C liệu Diesel rất khó cháy. Trong xăng liệ khó chá C C C có chứa carbua thơm sẽ nâng cao chứ được tính chống kích nổ. đượ chố C5H10: Cyclopentan C6H12: Cyclohexican Theo những chỉ tiêu chính chia ra: nhữ chỉ chí ra: loạ 3.2.2.2. Phân loại: n Nhiên liệu dùng cho đ ộng cơ carbuaratơ liệ n Nhiên liệu dùng cho động cơ Diesel liệ Tuỳ theo tính chất lý hoá của nhiên Tuỳ chấ hoá Tất cả nhiên liệu lỏng lấy từ d ầu mỏ chủ y ếu liệ chủ liệu phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần liệ phụ thuộ thà phầ gồm các nguyên tố cacbon, hydro, oxi, đôi khi cacbon, oxi, các nhóm trên, tuỳ theo điều kiện nhó trên, tuỳ điề kiệ có thêm một lượng ít Lưu huỳnh, Nitơ. lượ huỳnh, Nitơ. tiến hành của chu trình làm việc tiế trì việ Thành phần nguyên tố theo trọng lượng của Thà phầ trọ lượ (phương pháp hình thành hỗn hợp, phá thà nhiên liệu lỏng có thể viết: liệ thể viế pp điểm lửa,...) mà có những yêu điể nhữ C+H+O=1 cầu khác nhau đối với nhiên liệu khá liệ C,H,O là số phần trăm tính theo trọng lượng phầ trọ lượ dùng cho động cơ đốt trong. trong. của cacbon, hydro, oxi chứa trong 1kg nhiên cacbon, chứ liệu lỏng liệ 3.3.Tính chất của nhiên liệu: 3.3.Tí chấ liệ 3.3.1.2. Độ nhớt: nhớ 3.3.1. Tính chất lý hoá: chấ hoá 3.3.1.1. Khối lượng riêng ρ (g/cm3): Khối lượng Khố lượ Khố lượ của một đơn vị thể tích nhiên liệu lỏng ở nhiệt thể liệ nhiệ n Là tính năng quyết định khả năng lưu quyế khả độ 200C. động và chất lượng hoá sương của nhiên chấ lượ hoá n Nhiên liệu nhẹ có khối lượng riêng từ 0,65 ÷ 0,8 liệ nhẹ khố lượ liệu, do đó cũng quyết định đặc tính cháy liệ quyế chá g/cm3, dễ bay hơi. hơi. của nhiên liệu. liệ n Nhiên liệu có khối lượng riêng từ 0,8 ÷ 0,95 liệ khố lượ n Nói rõ tốc độ sấy nóng và tốc độ hoà trộn hoà trộ g/cm3, khó bay hơi, khó xé tơi. khó hơi, khó tơi. Tuy không tiêu biểu cho lượng nhiên liệu nhưng với không khí. khí biể lượ liệ nhờ đó có thể phân biệt nhiên liệu loại nhẹ hay nhờ thể biệ liệ loạ nhẹ nặng, cho ta biết khả năng bay hơi để phán ng, biế khả phá đoán bốc cháy của nhiên liệu. đoá chá liệ 4 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
loạ Phân loại: 3.3.1.3. Tính bốc hơi: hơi: n Tính bốc hơi của nhiên liệu phụ thuộc vào liệ phụ thuộ n Độ nhớt động cơ, đơn vị: (cm2/g) nhớ cơ, thành phần chưng cất của nhiên liệu, thành thà phầ liệ thà phần chưng cất là tỷ lệ phần trăm của các chất phầ phầ chấ n Độ nhớt tương đối là tỷ số giữa thời gian nhớ giữ thờ chưng cất có nhiệt đ ộ sôi khác nhau trong nhiệ khá 200 ml nhiên liệu chảy qua lỗ đo của thiết liệ chả thiế nhiên liệu. liệ bị đo độ nhớt so với thời gian của cùng nhớ thờ n Thành phần chưng cất được xác định khi chưng Thà phầ đượ một thể tích nước cất chảy qua lỗ đó ở thể nướ chả cất nhiên liệu và thường được biểu diễn b ằng liệ thườ đượ biể diễ 200C. Độ nhớt tương đối thường dùng là nhớ thườ đường đặc tính chưng cất. đườ độ nhớt Engơle 0E. Khi nhiệt độ giảm thì ρ nhớ nhiệ giả thì n Loại nhiên liệu t ốt thường có phạm vi chưng Loạ liệ thườ phạ tăng lên, độ nhớt tăng lên nhanh. lên, nhớ nhanh. cất hẹp đ ồng thời không có quá nhiều chưng cất thờ quá nhiề có trọng lượng riêng quá chênh lệch. trọ lượ quá ch. 100 80 3.3.1.4. Nhiệt độ bén lửa: Nhiệ 60 40 Là nhiệt độ thấp nhất mà khí hỗn hợp nhiệ thấ nhấ khí 20 bén lửa, nó phản ánh số lượng chất phả lượ chấ 40 80 120 160 200 240 280 chưng cất nhẹ trong nhiên liệu và dùng nhẹ liệ làm chỉ tiêu phòng hoả nhiên liệu. chỉ hoả liệ •Chưng cất nhẹ thường làm động cơ chạy không êm , còn nặng thì khó bay hơi bốc cháy nên động cơ thường phụt khói đen. •Thành phần chưng cất có ảnh hưởng lớn tới công suất và tính kinh tế của động cơ, tới việc khởi động động cơ, trạng thái vận hành của động cơ. 3.3.1.5. Nhiệt độ tự cháy: Nhiệ chá 3.3.1.6. Nhiệt độ kết tủa: Nhiệ à Là nhiệt độ mà nhiên liệu có thể tự nhiệ liệ thể Là nhiệt độ bắt đầu kết tủa trong nhiệ bốc cháy và tiếp tục cháy không cần chá tiế chá nhiên liệu lỏng vì nhiệt độ kết tủa cao liệ nhiệ nguồn lửa châm ngoài. nguồ ngoà cần phải làm nóng nhiên liệu trước phả liệ trướ à Nhiệt độ tự cháy phụ thuộc vào loại Nhiệ chá phụ thuộ loạ trong thùng chứa và cách nhiệt cho thù chứ nhiệ nhiên liệu và thông thường giảm khi liệ thườ giả ống dẫn. Kết quả gây tắt lỗ phun, ống quả phun, tăng trọng lượng phân tử (trọng trọ lượ trọ dẫn, vòi phun.... phun.... lượng riêng) của nhiên liệu. lượ riêng) liệ àLoại nhiên liệu càng nhẹ càng dễ Loạ liệ nhẹ bén lửa, càng khó tự cháy. khó chá 5 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.3.2. Tính chất hoá học: chấ hoá 3.3.1.7. Tạp chất cơ học: chấ 3.3.2.1. Thành phần hoá học: Thà phầ hoá Xác định bằng phương pháp phân tích hóa học: phá Trong nhiên liệu dùng cho động cơ liệ n Nhiên liệu Diesel (tính theo % trọng lượng): liệ (t trọ lượ ng): đốt trong, trọng lượng tạp chất trong, trọ lượ chấ C=84÷88%, O2 = 0,005% ÷ 3%, H2 = 10 ÷ 14. C=84÷ không nên quá 1%, với động cơ cao quá S = 0,01 ÷ 5%, tốc thì yêu cầu hoàn toàn không có. thì hoà toà Khi tính toán lấy thành phần trung bình: toá thà phầ nh: C = 0,87%, H2 = 0,126, O2 = 0,004 Nước là tạp chất cần tránh vì chúng Nướ chấ trá chú làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, gây giả nhiệ trị liệ n Nhiên liệu nhẹ dùng cho động cơ carbuaratơ: liệ nhẹ carbuaratơ: rỉ chi tiết, xilanh mau mòn. tiế mòn. C = 85 ÷ 86 % O2 = 0,4% H2 = 13 ÷ 15% Khi tính toán thường dùng thành phần trung bình toá thườ thà phầ C = 0,86 H2 = 0,14 3.3.2.2. Nhiệt trị của nhiên liệu: Nhiệ trị liệ n Nhiệt trị ở thể tích không đổi Qv cũng được xác Nhiệ trị thể đượ định tương tự ở thể tích giống nhau giữa sản thể giố giữ Nhiệt trị là số nhiệt lượng toả ra khi đ ốt cháy Nhiệ trị nhiệ lượ toả chá vật cháy đã làm lạnh với khí hỗn hợp trước lúc chá khí trướ hoàn toàn một đơn vị khối lượng (kg) hoặc thể hoà toà khố lượ hoặ thể đốt cháy. chá tích (m3) nhiên liệu. liệ QP = Qv + Pt(Vt - Vs) J/kg Các loại nhiệt trị: loạ nhiệ trị Pt: Áp suất khí trước lúc đ ốt cháy suấ khí trướ chá n Nhiệt trị ở áp suất không đổi Qp là số nhiệt Nhiệ trị suấ nhiệ Vt, Vz: Thể tích hỗn hợp trước lúc đốt cháy và thể Thể trướ chá thể lượng toả ra từ sản v ật cháy của một đơn vị số lượ toả chá tích của sản v ật cháy đã được làm lạnh ở áp chá đượ lượng nhiên liệu khi làm lạnh nước đ ến nhiệt đ ộ lượ liệ nướ nhiệ suất Pt đ ối với số lượng nhiên liệu. suấ lượ liệ bằng nhiệt đ ộ của khí hỗn hợp trước lúc đ ốt nhiệ khí trướ cháy trong điều kiện áp suất sản v ật cháy đã chá điề kiệ suấ chá được làm lạnh bằng áp suất khí hỗn hợp trước đượ suấ khí trướ lúc đ ốt cháy. chá Khi tính toán động cơ đ ốt trong nên dùng toá nhiệt trị thấp Qh vì nhiệt độ hơi nước chưa kịp nhiệ trị thấ nhiệ nướ n Nhiệt trị cao: Qc là nhiệt lượng thu được có kể Nhiệ trị cao: nhiệ lượ đượ ngưng tụ lại thì đã bị thải đi mất ở nhiệt đ ộ thì thả nhiệ cả số nhiệt lượng toả ra do sự ngưng tụ của hơi nhiệ lượ toả khá cao, có nghĩa là số nhiệt ẩn chứa trong khá cao, nghĩ nhiệ chứ nước chứa trong sản v ật cháy khi làm lạnh nó nướ chứ chá nước đó không được sử dụng trong máy nướ đượ đến nhiệt độ b ằng nhiệt đ ộ ban đ ầu. nhiệ nhiệ Qtt = Qc - 2,512,106 (9 H + W) J/kg 2,512.106 J/kg : Trị số nhiệt ẩn hoá hơi của Trị nhiệ hoá 1kg nước nướ n Nhiệt trị thấp (Qh nhỏ hơn nhiệt trị cao một trị Nhiệ trị thấ nhỏ nhiệ trị trị số b ằng nhiệt ẩn hoá hơi của nước chứa trong nhiệ hoá nướ chứ 9H: Lượng hơi nước được hình thành khi đốt Lượ nướ đượ thà cháy H kg hydro có trong 1kg nhiên liệu. chá liệ sản vật cháy) chá W: Lượng hơi nước của nhiên liệu có thể đo Lượ nướ liệ thể bằng thí nghiệm hoặc tính toán theo công thức thí nghiệ hoặ toá thứ phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu hoặc tính phụ thuộ thà phầ liệ hoặ toán theo công thức kinh nghiệm. toá thứ nghiệ 6 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.3.2.3. Hiện tượng kết cốc: Hiệ tượ 3.3.2.4. Lưu huỳnh và hợp huỳ n Hiện tượng phản ánh khuynh hướng kết Hiệ tượ phả hướ chấ huỳ chất lưu huỳnh muội than của nhiên liệu muộ liệ Khi cháy lưu huỳnh thành SO2 và chá huỳ thà Độ kết cốc cao sẽ gây ra hiện tượng kết SO3. n hiệ tượ muội than quá nhiều, làm bó secmăng, muộ quá nhiề secmăng, Nếu có nước các hợp chất này sẽ nướ chấ tắt lỗ phun dầu của vòi phun. phun. hình thành axit ăn mòn xilanh, thà xilanh, n Hàm lượng than cốc trong nhiên liệu lượ liệ piston. dùng cho động cơ cao tốc không nên quá quá Hàm lượng của lưu huỳnh không quá lượ huỳ quá 0,03 ÷0,1%, trong nhiên liệu dùng cho liệ 0,5 ÷ 0,2% ở động cơ cao tốc, động cơ tốc độ thấp không quá 3 ÷ 4%. thấ quá < 0,5% ở động cơ tốc độ thấp. thấ 3.3.2.5. Độ axit: axit: 3.3.2.6. Độ tro: tro: Biểu thị bằng trị số milligram KOH Biể thị trị Khi cháy thành phần tro tạo nên chá thà phầ cần dùng để trung hoà axit trong một hoà phải rất ít vì gây mòn xilanh, phả xilanh, gam nhiên liệu. Độ axit cao sẽ làm liệ secmăng. secmăng. muội than nhiều và làm mòn động muộ nhiề Yêu cầu: Hàm lượng tro không lớn lượ cơ. cơ. hơn 0,08% với động cơ thấp tốc và thấ không lớn hơn 0,025% với động cơ cao tốc. 3.4. Đánh giá tính tự cháy giá chá Như vậy τi hoặc ϕi ngắn, dài sẽ thể hiện hoặ ngắ thể hiệ của nhiên liệu: liệ rõ tính tự cháy dễ hay khó của nhiên chá khó Nhiên liệu được phun vào buồng cháy liệ đượ buồ chá liệu Diesel trong buồng cháy động cơ. liệ buồ chá cơ. cuối kì nén, nó sẽ không bốc cháy cuố chá 1.Tỉ số nén giới hạn εth 1.Tỉ giớ ngay mà phải qua một thời gian phả thờ 2.Theo số xêtan chuẩn bị làm tăng các tính chất vật lý chuẩ chấ 3.Theo số xêten và hoá học (xé tơi nhiên liệu, sấy hoá liệ nóng, bay hơi và hoà trộn với không ng, hoà trộ 4.Theo chỉ số Diesel D chỉ khí tạo nên hoà khí...) sau đó bốc khí hoà khí 5.Theo hằng số độ nhớt - khối lượng W nhớ khố lượ cháy → τi , ϕi chá 7 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.4.1. Theo tỉ số nén tới hạn: 3.4.2. Số xêtan: xêtan: n Số xêtan của nhiên liệu là số phần trăm tính liệ phầ Tỉ số nén tới hạn của nhiên liệu là tỉ số liệ theo thể tích của chất xêtan có trong hỗn hợp thể chấ nén nhỏ nhất với tỉ số nén này khi nhỏ nhấ với chất anpha mêtin naptalin, hỗn hợp này có chấ naptalin, động cơ (với một kết cấu nhất định) nhấ nh) tỉ số nén tới hạn εth giống như của nhiên liệu thí giố liệ thí làm việc ở một chế độ nhất định sẽ làm việ chế nhấ nghiệm. nghiệ cho nhiên liệu tự cháy ở ĐCT. liệ chá ĐCT. n Xêtan C16H34 là một carbua hydro dễ cháy chá à Xác định εth đối với nhiên liệu thí liệ thí thuộc loại parafin thường số xêtan coi như là thuộ loạ thườ nghiệm tiến hành trong một động cơ nghiệ tiế 100 và chất anpha mêtin naptalin α-C10H7CH3 là chấ đặc biệt có ε có thể thay đổi. biệ thể một carbua hydro thơm 2 vòng nhân benzen εth càng nhỏ thì nhiên liệu dùng cho nhỏ thì liệ khó tự cháy số xêtan bằng 0 khó chá động cơ Diesel càng tốt n Chọn hỗn hợp mẫu được tiến hành trong cùng Chọ đượ tiế 3.4.3. Số xêten: xêten: một đ ộng cơ đã dùng để xác định tỉ số nén tới hạn εth đ ối với nhiên liệu tự cháy. liệ chá Được xác định giống như cách xác định Đượ giố n Có thể xác định số xêtan bằng phương pháp thể phá xêtan, chỉ thay đổi xêtan bằng xêten, xêtan, chỉ xêten, xác định thời kỳ cháy trễ τi. S ố % của chất thờ chá trễ chấ xêtan chứa trong hỗn hợp chất đó được coi là xêten là chất đồng vị của gêchxađexen chấ chứ chấ đượ số xêtan của nhiên liệu đã cho nếu như chạy liệ chạ C16H32. Hiện nay không thể sử dụng. Hiệ thể ng. trên động cơ thí nghiệm mà thời kỳ cháy trễ của thí nghiệ thờ chá trễ nhiên liệu và thời kỳ cháy trễ của hỗn hợp như liệ thờ chá trễ nhau. nhau. Diesel tốc độ thấp: tố độ thấ 30-40 30- Diesel tốc độ cao: tố độ cao: 40-60 40- 3.4.4. Chỉ số Diesel D Chỉ 3.4.5. Hằng số độ nhớt - nhớ Là một đại lượng quy ước dùng để đành giá lượ giá tính tự cháy của nhiên liệu. Ưu điểm là đơn giản chá liệ điể giả trọ lượ trọng lượng W vì có thể xác định D trong phòng thí nghiệm mà thể thí nghiệ không cần dùng động cơ, tuy vậy thiếu chính cơ, thiế chí xác. Cũng là một thông số đánh giá tính giá 1 D= (141,5 − 131,5d )(1,8 A + 32) tự cháy của nhiên liệu bằng phương chá liệ 100d pháp gián tiếp trong phòng thí phá giá tiế thí Trong đó: nghiệm. nghiệ d: Trọng lượng riêng của nhiên liệu ở 150C Trọ lượ liệ A: Điểm anilin, là nhiệt động kết tủa của dung Điể anilin, nhiệ dịch (nhiên liệu thí nghiệm pha trong anilin liệ thí nghiệ C8H5NH2 theo tỉ lệ thể tích 1:1) D càng tăng thể tính tự cháy của nhiên liệu càng cao chá liệ 8 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.5. Đánh giá tính chất chống kích nổ của giá chấ chố nhiên liệu dùng cho các động cơ đốt cháy liệ chá cưỡng bức: cưỡ Tính chống kích nổ của nhiên liệu được đánh giá bằng phương pháp: Kích nổ là hiện tượng cháy không bình thường hiệ tượ chá thườ trong động cơ đốt cháy cưỡng bức. Khi có kích chá cưỡ n Tỉ số nén có lợi nhất ecl : là tỉ số nén lớn nổ trong xilanh xuất hiện sóng áp suất, công xuấ hiệ suấ nhất cho phép về mặt kích nổ. à Xác định suất đ ộng cơ giảm đ ột ngột, động cơ r ất nóng, suấ giả ngộ ng, tỉ số nén có lợi nhất được tiến hành trong có nguy cơ hư hỏng nặng. ng. một động cơ thí nghiệm đặc biệt có thể Nhiên liệu dùng cho đ ộng cơ này yêu cầu phải liệ phả thay đổi tỉ số nén một cách tuỳ ý. Khi có tính chống kích nổ cao, đ ảm b ảo hạn chế đ ến chố cao, chế thực hiện tăng tỉ số nén dần dần cho đến mức cao nhất hiện tượng trên. nhấ hiệ tượ trên. khi xãy ra kích nổ. Tính chống kích nổ biểu thị khả năng giữ cho chố biể thị khả giữ n nhiên liệu khỏi tự cháy trước khi màng lửa lan liệ khỏ chá trướ t ới Chất izô ôctan là carbua hydro no, cấu trúc Chấ trú Số Ôctan: Số ôctan của nhiên liệu là số % chất mạch nhánh, hở, bền vững dùng trong hỗn nhánh, izô ôctan C8H18 tính theo thể tích có trong hỗn hợp có trị số ôctan là 100 còn chất heptan trị chấ hợp với heptan C7H16, tương đương về mặt C7H16 số ôctan được coi là 0. đượ kích nổ với nhiên liệu thí nghiệm. Để tăng tính chống kích nổ của nhiên liệu chố liệ người ta cho thêm tétơratétin chì Pb(C2H5), ngườ tơraté chì Việc so sánh đó được tiến hành ở tỉ số nén có dung dịch êtin... êtin... lợi nhất trong một động cơ đặc biệt đối với n Số ôctan của xăng may bay: 70 đến 100 hoặc hoặ nhiên liệu thí nghiệm. hơn. hơn. n Số ôctan của xăng ôtô: 56 đến 95 hoặc hơn. ôtô: hoặ hơn. n Đối với nhiên liệu nặng số ôctan của nó nhỏ, liệ nhỏ số xêtan lớn. 3.6. Phản ứng cháy và sản vật cháy Phả chá chá Khi động cơ Diesel chạy b ằng nhiên liệu có số chạ liệ của nhiên liệu liệ ôctan cao thì động cơ làm việc không êm, nếu thì việ êm, 3.6.1. Nhiên liệu cháy hoàn toàn liệ chá hoà toà động cơ xăng chạy bằng nhiên liệu có tính tự chạ liệ 3.6.1.1. Phản ứng và lượng không khí cần thiết Phả lượ khí thiế cháy tốt thì khả năng kích nổ sẽ tăng. chá thì khả tăng. để đ ốt cháy hoàn toàn 1 đơn vị nhiên liệu: chá hoà toà liệ a. Đối với nhiên liệu lỏng: liệ ng: n Phản ứng cháy của carbon và hydro Phả chá C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2O Nếu tính cho một đơn vị khối lượng riêng của khố lượ nguyên tố (mC=12, mH=1 và mO=16) ta được: đượ 9 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
12 kg C + 32 kg O2 = 44 kg CO2 n Đối với 1kg C: 4 kg H2 + 32 kg O2 = 36 kg H2O 1 1 kg C + Kmol O2 = 1 Kmol CO2 Từ đó đối với 1kg carbon 12 12 8 11 1 kg C + kg Kg O2 = kg CO3 3 3 n Đối với C kg C: Nghĩa là 1kg C đốt cháy hoàn toàn 8/3kg oxy, Nghĩ chá hoà toà C C như vậy trong 1kg nhiên liệu chứa C kg carbon liệ chứ C kg C + Kmol O2 = Kmol CO2 (2) thì: thì 12 12 8 11 C kg C + C kg O2 = kg CO3 (1) 3 3 n Còn đối với 1kg hydro: 1 kg H2 + 8 kg O2 = 9 Kg H2O Nếu tính theo kmol ta sẽ được: đượ 1 kmol + 1 kmol O2 = 1 kmol CO2 hay 12 kg C + 1 kmol O2 = 1 kmol CO2 n Đối với 1kg hydro: n Đối với H kg hydro: 1 1 n 1 kg H2 + Kmol O2 = Kmol H2O 4 2 H kg H2 + 8 H kg O2 = 9H Kg H2O (3) n Còn đối với H kg hydro: Khi tính theo kmol: tí kmol: H H n H kg H2 + Kmol O2 = Kmol H2O (4) 4 2 2 Kmol H2 + 1 Kmol O2 = 2 Kmol H2O Hay 4 Kg H2 + 1 Kmol O2 = 2 Kmol H2O n Theo công thức (1) và (3) chúng ta có thứ chú thể xác định được lượng oxy cần thiết để thể đượ lượ thiế Từ phương trình (2) và (4) ta thấy rằng: đốt cháy 1kg nhiên liệu: chá liệ n trì thấ ng: n Cacbon phản ứng với oxy, thể tích mol phả thể 8 O = C + 8H − O Kg/kg nhiên liệu liệ 0 T của sản vật cháy cuối cùng của phản ứng 3 chá cuố phả (CO2) bằng thể tích mol của oxy tham gia thể OT: lượng oxy chứa trong nhiên liệu lượ chứ liệ phản ứng. phả ng. n Theo phương trình (2) và (4) trì n Phản ứng của hydro và oxy làm tăng thể Phả thể C H O Kmol/kg nhiên liệu Kmol/kg liệ tích (mol) của hơi nước lên 2 lần so với nướ O0 = + − 12 4 32 oxy tham gia phản ứng. phả ng. 10 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Do đó lượng không khí cần thiết lý lượ khí thiế Đối với động cơ đốt trong, oxy dùng để trong, thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu lỏng thuyế chá liệ đốt cháy nhiên liệu có sẵn ở trong không chá liệ bằng: ng: khí mà ta đưa vào xylanh trong thời gian khí thờ nạp. 1 8  L0 =  C + 8H − O  (5) n Đối với không khí khô hàm lượng oxy khí lượ 0,23  3  (≈ theo khối lượng là 0,232 (≈ 23%) khố lượ n thể (≈ Theo thể tích là 0,209 (≈21%), kg không khí/kg nhiên liệu khí liệ n Còn lại là Nitơ (N2) 1 C H O M0 =  + −  (6) 0,21  12 4 32  kmol không khí/kg nhiên liệu khí liệ n Đối với nhiên liệu carbuahydro mà thành liệ thà phần của nó chỉ có cacbon và hydro, phầ chỉ 1 C H O C+H=1kg. Thay vào phương trình (6) trì Hoặc Hoặ M0 =  + −  (9) O"  12 4 32  C=1-H, OT=0 nhận được C=1- nhậ đượ 2 Mo = 0,397 + 0,794 H (7) kmol không khí / kg nhiên liệu khí liệ kmol không khí/ kmol nhiên liệu khí liệ O’2 và O”2 là hàm lượng của oxy có trong lượ n Đối với không khí ẩm khí không khí ẩm tính theo thể tích và trọng khí thể trọ lượng. lượng. 1 8  L0 =  C + 8H − O  (8) O' 2  3  kg không khí / kg nhiên liệu khí liệ b. Đối với nhiên liệu khí: liệ khí n Cấu tạo từ một số chất khí (CH4, C2H4, chấ khí n Vậy thì đ ể đ ốt cháy 1 kmol (hay 1m3) mỗi loại thì chá loạ khí yêu cầu lượng O2 là khí lượ m r H2, CO, CO2, O2) có thể biểu thị chung thể biể thị (n + 4 − ) 2 CnHmOr , thì phản ứng cháy là: thì phả chá (kmol Oxy / kmol khí) hay khí (m3oxy/m3 khí khí CnHmOr)  m r 1KmolC n H m O r +  n + − KmolO 2 = n  4 2 n Còn để đ ốt cháy kmol (hay m3) nhiên liệu khí chá liệ khí thì lượng oxy cần thiết là (kmol oxy / kmol khí thì lượ thiế khí m hay m 3 oxy / m3 khí): khí nKmolCO 2 + KmolH 2 O 2 CnHmOr - O2 n Bởi vì khi cháy n kmol C yêu cầu n kmol chá O2: thể tích oxy chứa trong nhiên liệu khí thể chứ liệ khí O2 tạo thành n kmol CO2, còn cháy m thà chá n  m r kmol H2 cần m ∑ n + 4 − 2    kmol O2 để 4 ạo thành m kmol H2O t thà 2 11 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
n Vậy thì đ ể đ ốt cháy 1 kmol (hay 1m3) mỗi loại thì chá loạ CnHmOr - O2 khí yêu cầu lượng O2 là khí lượ O2: thể tích oxy chứa trong nhiên liệu khí thể chứ liệ khí m r (n + − ) 4 2 n Lượng không khí cần thiết lý thuyết đ ể đ ốt cháy Lượ khí thiế thuyế chá (kmol Oxy / kmol khí) hay (m3 oxy/m3 khí khí khí 1kmol (hay 1m3) nhiên liệu khí (kmol không liệ khí CnHmOr) khí/kmol khí) khí khí  m r  ∑ n + 4 − 2    n Còn để đ ốt cháy kmol (hay m3) nhiên liệu khí chá liệ khí thì lượng oxy cần thiết là (kmol oxy / kmol khí thì lượ thiế khí CnHmOr: Thành phần thể tích các chất tương Thà phầ thể chấ hay m3 oxy / m3 khí): khí ứng có trong nhiên liệu khí. liệ khí  m r ∑  n + −  CnHmOr - O2  4 2 1   m r  O2: thể tích oxy chứa trong nhiên liệu khí thể chứ liệ khí LO = ∑  n + 4 − 2 C n H m O r − O 2  0,21    n   3.6.2. Hệ số dư lượng không khí α lượ khí 3.6.2.1. Hệ số dư lượng không khí α: lượ khí Trong động cơ xăng α có thể lớn hơn 1 thể Trong động cơ tuỳ từng trường hợp lượng tuỳ trườ lượ (hỗn hợp nghèo, loãng) hoặc nhỏ hơn (hỗ nghè loãng) hoặ nhỏ không khí đưa vào xylanh có thể lớn hơn khí thể 1 (hỗn hợp đậm, giàu) và thay đổi (hỗ già hoặc nhỏ hơn lượng không khí lý thuyết cần hoặ nhỏ lượ khí thuyế phạm vi 0,85 ÷1,15 tuỳ điều kiện làm phạ tuỳ điề kiệ thiết đ ể đ ốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu. thiế chá hoà toà liệ việc. việ Để biểu thị rõ v ấn đ ề trên người ta dùng hệ biể thị ngườ số dư lượng không khí α, lượ khí Trong động cơ Diesel α phụ thuộc vào phụ thuộ α là tỉ số giữa lượng không khí nạp thực t ế giữ lượ khí thự tải trọng luôn luôn lớn hơn 1, trung trọ vào xylanh động cơ để đ ốt cháy 1kg nhiên chá bình từ 1,3 ÷ 5. liệu L hoặc M với lượng không khí cần thiết liệ hoặ lượ khí thiế L0 hoặc M0. hoặ 3.6.2.2. Lượng khí nạp mới: Lượ khí Đối với đ ộng cơ ga lượng khí nạp mới gồm lượ khí 1kmol khí và αM0 kmol không khí, vì vậy: khí khí Trong động cơ xăng và động cơ phun xăng M1 = 1 + α MO Kmol / Kg mol nl (13) trong đường ống nạp, lượng khí nạp mới g ồm đườ lượ khí có không khí và hơi nhiên liệu được xác định: khí liệ đượ nh: 1 1 Đối với đ ộng cơ Diesel, thể tích nhiên liệu lỏng thể liệ M1 = M + = αM 0 + Kmol/Kgnl (12) so với thể tích không khí rất nhỏ (đ ến 0,01% thể khí nhỏ µ nl µ nl thể tích không khí). Vì vậy giá trị thể khí giá trị 1 có thể b ỏ thể trọng lượng phân tử của xăng, µnl =110-120, qua, vì vậy µ nl trọ lượ xăng, =110- thường ≅ 114. thườ Lượng khí nạp mới M1 = α MO Kmol / Kg nhiên Lượ khí liệu liệ 12 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.6.2.3. Sản v ật cháy: chá M N 2 = 0,79αM 0 kmol N2 / kmol nhiên liệu liệ Đối với nhiên liệu lỏng: nhiên liệu cháy liệ ng: liệ chá M 2 = ∑ M i = M CO2 + M H 2O + M O2 + M N2 n hoàn toàn khi α ≥ 1 và sản vật cháy lúc hoà toà chá đó gồm CO2, H2O, O2 thừa và N2 có trong thừ + + 0,21(α − 1)M 0 + 0,79αM 0 C H = không khí. Số lượng của chúng ứng với khí lượ chú 12 2 1kmol. C H C = + + αM 0 − 0,21M 0 M CO = 2 12 kmol CO2 /kmol nhiên liệu liệ 12 2 H Thay 0,21M0 từ (6) vào ta được; đượ M H 2O = 2 kmol H2O /kmol nhiên liệu /kmol liệ H O M 2 = αM 0 + + kmol/kg nhiên liệu (15) kmol/kg liệ M O2 = 0,21(α − 1)M 0 kmol O2 /kmol nhiên liệu liệ 4 32 n Đối với nhiên liệu khí; liệ khí Số lượng và thành phần sản v ật cháy của nó lượ thà phầ chá  m được xác định theo công thức (kmol / kmol khí đượ thứ khí M 2 = ∑  n + C n H m O r + αM 0 − 0,21M 0 + N 2 nhiên liệu) hoặc (m3 / m3 nhiên liệu). liệ hoặ liệ  2 M CO 2 = ∑ n(C n H m O r ) Sau khi biến đ ổi ta được: biế đượ m r  M 2 = ∑  + − 1C n H m O r + (1 + αM 0 ) m M H 2O = ∑ (C n H m O r 2 4 2  N2: lượng N2 có trong nhiên liệu lượ liệ Kmol / kmol nhiên liệu hoặc m3 / m3 nhiên liệ hoặ M O 2 = 0,21(α − 1)M 0 liệu liệ M N 2 = 0,79αM 0 + N 2 liệ chá 3.6.3. Nhiên liệu cháy không hoàn hoà Phản ứng cháy không hoàn toàn Phả chá hoà toà 2C + O2 = 2CO toàn: toà 24 Kg C + 1 Kmol CO2 = 2 Kmol CO Ở động cơ đ ốt trong cháy bằng tia lửa điện có chá điệ C chế độ làm việc yêu cầu hỗn hợp đậm α < 1. Do chế việ C Kg C + Kmol O2 = C Kmol CO 24 thiếu Oxy nên 1 phần cacbon cháy thành CO và thiế phầ chá thà Khi C cháy thành CO thì thể 12ch sản v ật cháy chá thà thì thể tí chá 1 phần hydro không cháy. phầ chá tăng gấp 2 lần so với thể tích oxy tham gia thể Thí nghiệm phân tích khí thải cho thấy: Thí nghiệ khí thả thấ phản ứng. phả ng. M α < 1, k = H hầu như không đổi, phụ thuộc 2 phụ thuộ Nếu trong C kg C có ϕC kg cháy thành CO và chá thà M Co (1- ϕ)C kg cháy thành CO2 thì (1- chá thà thì vào α và với xăng khi H = 0,17 ÷ 0,19 thì k = thì C [ϕ = 2(1-α)(1+3H/C )] 2(1- H = 0,13, k = 0,3 ϕ C kg C + Kmol O2 = Kmol CO 0,45÷ 0,45÷0,5 , (1 − ϕ )C C và (1-ϕ) C Kg C + (1 − ϕ )C Kmol O2 = (1- 12 Kmol CO2 12 13 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Do đó lượng sản v ật cháy lượ chá C ϕC C kmol M 2 = M CO2 + M CO + M H 2O + M H 2 + M N 2 M CO2 + M CO = (1 − ϕ ) + = (17) 12 12 12 C H Nếu trong H kg H2 có ϕ1H Kg(H2) không cháy chá M2 = + + 0,79αM 0 (19) 12 2 và (1-ϕ1)H Kg H2 cháy thành hơi nước thì: (1- chá thà nướ thì kmol / kg nhiên liệu liệ M =ϕ H Kmol Để tìm được số lượng từng thành phần, ta tìm đượ lượ thà phầ H2 1 2 thêm phương trình trên cơ sở: số lượng oxy trì lượ H kmol tham gia phản ứng với H và C bằng lượng oxy phả lượ M H 2O = (1 − ϕ 1 ) đưa vào 2 O Do đó số lượng hơi nước và hydro tự do trong lượ nướ (0,21M0α+ 32 ) sản vật cháy là: chá Lượng oxy để đốt cháy Cacbon thành CO2: Lượ chá thà 1−ϕ ϕ1 H (1 − ϕ1 ) H H kmol (18) M O2 2 = CO C = M CO2 M H 2 + M H 2O = + = 12 2 2 2 Đốt C thành CO: thà ϕ M Với xăng K=0,5 M O2 = CO C= CO 24 2 Những điều trên đây chỉ đúng với hệ số dư Nhữ điề chỉ lượng không khí α lớn hơn 1 giá trị αgh toàn bộ lượ khí giá trị toà M H 2O Hydro thành H2O: M O O = (1 − ϕ ) H = thà H 2 C trong nhiên liệu cháyCO = nh CO và liệ chá thà 0 M thà 2 2 4 2 Nếu tiếp tục giảm α thì một phần C sẽ không tiế giả thì phầ Vậy: M CO M H2O C H O O cháy và sẽ xuất hiện muội than. Có thể xác định chá xuấ hiệ muộ thể M CO2 + + = α  + −  + (20) αgh bằng cách cho 2 2  12 4 32  32 M CO2 = 0 MH K= 2 (21) 1 − α gh C M CO Giải 4 phương trình (17),(18),(20),(21) ta Giả trì ( M CO ) max = 0,42. .M O = được: đượ 1+ k 12 1−α C 1−α M CO = 0,42. MO M CO2 = − 0, 42. .M O αgh = 1; C= 1+ k 1+ k 12 1+ k 1−α H 1 −α M H2 = 0,42 K . MO M H 2O = − 0, 42k MO 1+ k 2 1+ k Khi đốt cháy hoàn toàn α ≥1 , ta có: chá hoà toà 3.6.4. Thay đổi thể tích khí cháy: thể khí chá n Động cơ xăng: xăng: ∆M = M 2 − M 1 = H O + − 1 Kmol/kgnl (22) 3.6.4.1. Lượng tăng tuyệt đối: Lượ tuyệ 4 32 µ nl Ta thấy rằng số mol của sản v ật cháy thấ chá n Động cơ Diesel: H O không bằng 1kg nhiên liệu lỏng do sự thay liệ ∆M = M 2 − M 1 = + Kmol/kgnl (23) đổi thể tích khí đ ốt cháy hydro và do có sự thể khí chá 4 32 chuyển oxy của nhiên liệu O trạng thái chuyể liệ trạ thá Đối với nhiên liệu khí: liệ khí khí mà có sự thay đổi đó: 32 khí m r  ∆ M = M2 - M1 ∆M = M 2 − M 1 = 1 + αM O + ∑  + − 1Cn H m Or 4 2  m r  Kmol / Kmolnl (24) ∆M = ∑  + − 1.C n H m Or 4 2  14 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
(24) cho thấy sự thay đổi thể tích ∆M phụ thuộc thấ thể phụ thuộ vào các chất carbuahydro chứa trong hỗn hợp chấ chứ 3.6.4.2. Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết β0 biế thuyế khí. Nếu: khí Là sự thay đổi tương đối số mol khi đ ốt cháy khí chá khí hỗn hợp công tác bằng tỉ số giữa mol sản vật giữ m r  cháy chia cho số mol của khi nạp mới: chá  +  >1 thì khi cháy thể tích tăng lên ∆M > 0 thì chá thể  4 2 M M + ∆M ∆M β0 = 2 = 1 = 1+ m r  M1 M1 M1  + =0 thì khi cháy thể tích tăng lên ∆M = 0 thì chá thể  4 2 Thay trị số vào: trị 8H + O m r Diesel: β0 = 1+  +  0, βO, β, βx > 1, điều đó chứng tỏ thấ điề chứ C và α. khi cháy số mol khí tăng và do đó thể tích tăng. chá khí thể tăng. (Cháy C: mất 1kmol O2 được 2kmol CO, α Chá đượ Sự tăng thể tích này có lợi vì khi sản v ật cháy thể chá thay đổi làm thay đổi tỷ lệ Cacbon cháy chá giãn nở công có ích tăng lên một chút. chú thành CO và CO2) thà 15 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Để đơn giản tính toán, ta coi quan hệ đó giả toá 3.6.4.4. Tỉ nhiệt của môi chất công tác: nhiệ chấ là tuyến tính và có thể biểu thị tỉ nhiệt tuyế thể biể thị nhiệ 1. Quan hệ giữa tỉ nhiệt và nhiệt đ ộ: giữ nhiệ nhiệ mol đẳng tích như sau: sau: Chu trình thực tế thực hiện với môi chất công trì thự thự hiệ chấ tác có tỉ nhiệt thay đổi theo nhiệt độ. nhiệ nhiệ mCvt = av + bt (theo độ C). Trong tính toán có thể dùng bảng tỷ nhiệt toá thể nhiệ mCvT = a’v + bT (theo độ K). thường phải nội suy, hoặc theo đồ thị tỉ nhiệt thườ phả suy, hoặ thị nhiệ phụ thuộc nhiệt đ ộ thường kém chính xác. Thường trong tính toán ta dùng tỉ nhiệt Thườ toá nhiệ phụ thuộ nhiệ thườ chí Muốn xác định nhiệt đ ộ trên cơ sở tính toán tỉ trung bình là 00C→ t0C hoặc 00K→T0K. Ký hoặ Muố nhiệ toá nhiệt thì dùng 2 phương pháp trên đều không nhiệ thì phá hiệu mC v t, mCvT hiệ thuận tiện. thuậ tiệ b Cách tốt nhất là tính tỉ nhiệt theo quan hệ thể nhấ nhiệ thể mC v t = a v + t 2 tích. Song trong thực tế thì tỉ nhiệt phụ thuộc ch. thự thì nhiệ phụ thuộ nhiệt độ không theo quan hệ tuyến tính. nhiệ tuyế nh. b mC vT = a v + T 2 2. Tỉ nhiệt của khí nạp: nhiệ khí b Khí nạp mới ở động cơ Diesel là không Khí suy ra mC v t − mCv T = 273 2 khí, còn ở động cơ xăng là hỗn hợp nhiên khí Tỉ nhiệt mol đẳng áp: nhiệ liệu và không khí. Do lượng nhiên liệu liệ khí lượ liệ mCp = mCv + 8,314 KJ/Kmol độ. KJ/Kmol đưa vào rất ít so với không khí vì vậy có khí Tỉ nhiệt của một số chất khí KJ/Kmol độ. nhiệ chấ khí KJ/Kmol thể bỏ qua ảnh hưởng của hơi nhiên liệu thể hưở liệ n N2, O2, CO, không khí: khí đến tỉ nhiệt của khí nạp mới. nhiệ khí mCvT = 19,806 + 0,00419T Do đó cả 2 loại động cơ đều tính theo tỉ loạ nhiệt của không khí. nhiệ khí n H2O: mCvT = 22,397 + 0,01005T n H2 : mCvT = 19,731 + 0,00293T n CO2: mCvT = 30,088 + 0,01257T. 3. Tỉ nhiệt của công tác: nhiệ 4. Tỉ nhiệt của sản vậy cháy nhiệ chá Hỗn hợp công tác gồm có khí nạp mới và khí Tuỳ theo α >1 hay α < 1 mà sản vật cháy Tuỳ chá khí sót vì vậy có thể xác định tỉ nhiệt của khí thể nhiệ gồm những chất khác nhau, khi đó tỉ nhữ chấ khá nhau, nó theo công thức tỉ nhiệt của hỗn hợp thứ nhiệ nhiệt mol đẳng tích có thể tính: nhiệ thể nh: khí: khí n ri = M2 mC v = ∑ ri mC vi n mC’v = ΣrimCvi mC’ i =1 ∑M i ri, mCvi: thành phần thể tích và tỉ nhiệt thà phầ thể nhiệ Giả sử khi α >1 thì: Giả thì i =1 mol đẳng tích của các chất khí thành chấ khí thà M CO2 M H 2O M O2 MN phần. ' phầ rCO2 = rH 2O = rO2 = rN = 2 M 1 .mCv Mr .mC v'' mC v + γ r .mC v'' M2 M2 M2 2 M2 mC v = + = M 1 + Mr M1 + M r 1+ γ r mCv = rCO2 mCvCO2 + rH 2O mCvH 2O + rO2 mCvO2 + rN 2 mCvN2 mCv, mCv’’: tỉ nhiệt của khí nạp mới và ’’: nhiệ khí khí sót (sản vật cháy) khí chá 16 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tỉ nhiệt mol phụ thuộc vào: thành phần nhiệ phụ thuộ thà phầ Trên cơ sở đó khi tính toán có thể tính tỉ nhiệt toá thể nhiệ và nhiệt độ. nhiệ của sản v ật cháy theo 2 công thức: chá thứ α ≥ 1: Vì thành phần trọng lượng của các loại thà phầ trọ lượ loạ n nhiên liệu lấy từ dầu mỏ hầu như không liệ  1,634   184,36  − 5 mC 'v' = 19,867 +  +  427,38 + 10 T thay đổi, do đó khi cháy thành sản vật chá thà  α   α  cháy thì sẽ được M CO chá thì đượ 2 KJ/Kmol độ KJ/Kmol và M H O cũng không đổi (α = 1), 2 n 0,7 ≤ α 1 thì có thể chia: thì thể chia: n Không khí thừa (N2+O2) khí thừ mC 'v' = (17,997 + 3,504α ) + (360,34 + 251,4α )10 −5 T n Sản vật cháy thuần khiết chá thuầ khiế KJ/Kmol độ KJ/Kmol 17 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com