Методы расчета элементов топливной аппратуры при низких температурах

Если теперь весь объем дизельного топлива V нагревать до температуры TПj, то:

1) вся жидкость находящаяся левее плоскости А-А будет нагреваться от температуры T0 до температуры TПj, на что затратится Qжj тепла;

2) вся масса кристаллов, находящихся правее плоскости В-В будет подогреваться (оставаясь в твердой фазе) от температуры T0 до температуры Tj+1, на что потребуется QTj тепловой энергии;

3) масса кристаллов, сосредоточенных в объеме DVj при температуре TПj из твердого состояния перейдет в жидкую фазу и на плоскости В-В установится температура Tj+1, на что расходуется QПj тепла.

Последовательно выделяя объемы DVj в интервале температур от T0 до Т1 и определяя затраты тепла на подогрев топлива в жидком состоянии в объеме DVж=DV0+DVj, на плавление кристаллов DVj и их подогрев в объеме DVT=V-DVж-DVj, определяются затраты тепловой энергии на плавление кристаллов в выделенном объеме.

В предлагаемой работе в качестве исходных данных принято:

T0 =249 К — температура окружающей среды, при которой 80 .88% дизельного топлива находится в твердой фазе;

Т1=277 К — температура, при которой 90 .95% дизельного топлива находится в жидкой фазе;

Dt=4 — температурный интервал перехода кристаллов “гибких нитей” в упакованную кристаллическую решетку;

V=qЦ=63.7 мм3/цикл — рассматриваемый объем жидкости (принят равным цикловой подаче насоса УТН-5 для дизеля Д-240).

Расчет тепла на плавление кристаллов

Средние значения объема в процентах и температуры плавления принимаются равными соответственно средней арифметической объема в % и температуры плавления всех углеводородов, входящих в расчетный объем:

где Ti — температура плавления i-того элемента углеводорода, входящего в расчетный объем;

Vi — процент объема, занимаемый i-тым элементом;

k — число элементов в расчетном объеме;

j — номер расчетного объема.

Следует отметить, что с изменением агрегатного состояния топлива, меняются его термодинамические характеристики [17, 44, 88]: удельная теплота плавления, теплоемкость в жидком и твердом состояниях. Для определения этих параметров по химической формуле строения молекулы нами определена молекулярная масса всех элементов, входящих в расчетный объем (см. табл. 5.3) по формуле [37]

где а=12 — атомный вес углерода;

b=1 — атомный вес водорода;

nC, nH — число атомов углерода и водорода образующих молекулу.

Если в качестве единицы объема принять цикловую подачу qЦ, то j-тый расчетный объем составит

Масса дизельного топлива в j-том расчетном объеме

где r — средняя плотность дизельного топлива, кг/м3.

Удельная теплота плавления для j-того объема определяется по зависимости [34]

где 54.4 — количество тепла, расходуемого на перевод одной молекулы органического вещества из твердого состояния в жидкое при изменении температуры на 1 градус [34];

TПj — температура плавления j-того расчетного объема.

Затраты тепла на плавление кристаллов в j-том расчетном объеме определим по формуле [81]