Методы расчета основных параметров процесса сгорания

Мг = (2.2.12)

или, учитывая уравнение (2.2.7), получим окончательно число молей продуктов сгорания при α > 1

Мг = (моль/кг топлива) (2.2.13)

В случае сгорания с недостатком воздуха (α < 1) часть углерода и водорода окисляется не полностью и в продуктах сгорания присутствуют окись углерода и свободный водород:

МГ = МСО2 + МCO + МН20 + МН2+ МN2 (моль/кг топлива). (2.2.14)

Предполагая, что неполному окислению подвергаются доли углерода и водорода, оцениваемые коэффициентами φ и φ1 можно записать

и .

Тогда число молей продуктов полного окисления будет равно

и

Число молей азота остается равным

MN2 = 0,79αM0.

Общее количество продуктов сгорания в этом случае будет равно

(2.2.15)

или после преобразования

(моль/кг топлива) (2.2.16)

Как видно из уравнений (2.2.2) и (2.2.3), в реакциях неполного окисления углерода и частичного сгорания водорода происходит удвоение числа молей газов. Поэтому число молей продуктов сгорания в этом случае оказывается больше числа молей свежего заряда. Это увеличение тем больше, чем больше продуктов неполного окисления углерода, т.е. чем меньше коэффициент избытка воздуха α.

Отношение числа молей МГ к М3 называется коэффициентом молекулярного изменения горючей смеси

(2.2.17)

Действительное изменение числа молей будет несколько меньшим из-за наличия в цилиндре остаточных газов, определяемых величиной γг.

Поэтому коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси равен

(2.2.18)

Учитывая, что получим

(2.2.19)

Увеличение числа молей, а следовательно, и объема продуктов сгорания способствует дополнительному повышению давления при выделении теплоты и увеличивает работу расширения газов. Обычно для двигателей с принудительным воспламенением β = 1,07 – 1,1.

Целью термодинамического расчета процесса сгорания является определение конечных температуры и давления при заданном количестве подведенной теплоты, Эта задача решается путем применения уравнения первого закона термодинамики:

Q = ΔU + AL (ккал) (2.2.20)

где Q – количество теплоты, подведенное в данном процессе;

ΔU - изменение внутренней энергии в том же процессе;

А — тепловой эквивалент работы, равный (1/|427 ккал/кГ*м);

L - совершенная газом или подведенная к нему внешняя механическая работа, (кГ*м).

Расчет процесса сгорания обычно ведется для 1 кг топлива. Из-за невозможности учета действительного закона тепловыделения принимается, что теплота в расчетном цикле подводится по изохоре в двигателях с принудительным воспламенением.