Как изменить коэффициент избытка воздуха

Изменение — коэффициент — избыток — воздух

Cтраница 1

Изменение коэффициента избытка воздуха в топке и температуры питательной воды может применяться как временное режимное мероприятие, так как ведет к снижению экономичности работы установки.
 [1]

При изменении коэффициента избытка воздуха в горючей смеси склонность к детонации всех топлив изменяется. При определенных условиях опыта каждое топливо имеет свою детонационную характеристику и вполне определенное значение а, при котором его склонность к детонации достигает максимума.
 [2]

За счет изменения коэффициента избытка воздуха можно сравнительно легко изменить углеродный потенциал печной среды и управлять процессами науглероживания, обезуглероживания и окисления, которые являются определяющими процессами при термической и химико-термической обработке деталей в машиностроении.
 [3]

В результате изменения коэффициента избытка воздуха увеличиваются либо потери тепла с уходящими газами, либо с химическим недожогом топлива.
 [4]

Представляют интерес также изменения коэффициента избытка воздуха л, вызванные изменением расхода воздуха AML, так как они, как указывалось ранее, влияют на перераспределение тепловосприятия между поверхностями нагрева.
 [5]

Регулирование мощности двигателя изменением коэффициента избытка воздуха а называется качественным регулированием.
 [6]

Регулирование мощности двигателя изменением коэффициента избытка воздуха называется качественным регулированием.
 [7]

Отметим попутно, что изменение коэффициента избытка воздуха в области достаточно больших избытков лишь незначительно влияет на QF, но может очень сильно сказаться на распределение тепловосприятия между отдельными поверхностями нагрева.
 [9]

На рис. 8.23 показано изменение коэффициента избытка воздуха смеси в зависимости от температуры заряда во впускном коллекторе для указанных выше значений расхода топлива. При малых нагрузках и, соответственно, максимальном обеднении смеси ( а 0 2 и ср 5) коэффициент избытка воздуха практически не зависит от входной температуры.
 [11]

Поскольку в широком диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха средняя действующая концентрация окислителя изменяется в сравнительно узких пределах, то для упрощения множитель — — г в знаменателе уравнения ( 11) можно опустить.
 [12]

Основной характеристикой любого карбюратора является изменение коэффициента избытка воздуха в зависимости от разрежения в диффузоре или пропорционального ему массового расхода воздуха.
 [13]

Такой ход температурной кривой при изменении коэффициента избытка воздуха является типичным для всех горючих смесей как воздушных, так и кислородных при любых газообразных топ-ливах.
 [14]

Оценки показывают, что при изменении коэффициента избытка воздуха от 0 66 до 1 25 угол, на который отклоняется поток продуктов сгорания, увеличивается примерно в 3 раза. Соответственно этому при увеличении а ( или уменьшении ы0) наблюдается заметный рост скачка скорости в зоне горения.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

Теоретически
необходимое количество воздуха
определяется в предположении полного
сгорания топлива при полном использовании
содержащегося в воздухе кислорода.

В действительных
условиях этого 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
— :

=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 
не превышает 1,15 (0,85…1,10), причем максимальная
мощность достигается при =0,85…0,9,
а максимальная экономичность – при
=1,0…1,10.
Если =1,
то состав называют стехиометрическим.

Отметим также, что
в равномерно перемешанных топливе и
газах, если 
больше 1,20…1,30 и ниже 0,3…0,5, смесь не горит
(двигатель не работает).

В автотракторных
дизелях =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 .
Для дизелей с трубонаддувом =1,8…2,0.

Из-за указанных
различий в 
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).

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=L_o
кмолей воздуха, то после сгорания
образуется М_г=L_o+M
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 _r
– коэффициент остаточных газов.

 — коэффициент
молярного изменения (1,033).

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

21 Что из себя представляет теоретически необходимое количество воздуха.

Топливо
состоит в основном из углерода (С),
водорода (Н₂)
и кислорода. В 1 кг дизельного топлива
примерно содержится: углерода — 0,87 кг,
водорода — 0,126 кг, кислорода — 0,004 кг. Общую
формулу молекул топлива можно записать
в виде С_пH_2п+2.

Если для общности
рассуждений принять, что в одном кг
топлива содержится У кг углерода, В кг
водорода и К кг кислорода, то можно
записать:

У + В + К = 1 кг

Общую формулу
молекул топлива можно записать в виде
С_пH_2п+2.

Если для общности
рассуждений принять, что в одном кг
топлива содержится У кг углерода, В кг
водорода и К кг кислорода, то можно
записать:

У + В + К = 1 кг

Процесс сгорания
топлива – это процесс окисления его
составных элементов (углерод и водород)
кислородом.

Горение углерода:
С + О₂
= СО₂,

т.е. для сгорания
1 кг – атома С требуется 1 кмоль О₂.

Из уравнения также
видно, что из 1 кмоля О₂
образуется 1 кмоль СО₂.
Отметим, что согласно закону Авогадро,
1 кмоль любого газа при одинаковых
условиях занимает одинаковый объем.
Следовательно, при горении углерода
объем газа до сгорания оказывается
равным объему газа после сгорания
(объемом углерода, входящего в состав
жидкого топлива пренебрегаем).

Заметим, что при
недостатке кислорода углерод сгорает
не полностью, образуя окись углерода
СО (угарный газ).

Из уравнения
сгорания водорода также следует, что
при сгорании водорода при затрате 1
кмоль О₂
образуется 2 кмоля паров воды, т.е. число
молей газов возрастает в 2 раза.
Следовательно, объем увеличивается в
2 раза. Это означает, кроме всего прочего,
и то, что при использовании в качестве
топлива водорода, если бы даже тепло не
выделялось, давление все равно бы
поднималось и работа совершалась (из-за
увеличения объема газа).

Общее количество
кислорода, необходимого для полного
сгорания одного кг топлива, получим
сложив количества кислорода на сгорание
углерода и водорода и вычтя кислород,
находящийся в самом топливе (К/32) и
вступающий затем в реакции окисления.

Для полного сгорания
1 кг топлива потребуется кислорода
(кмолей):

,
(1)

где:
— число кмолей кислорода, содержащегося
в 1 кг самого топлива.

Для определения
количества воздуха, необходимого для
сгорания 1 кг топлива, учтем, что сухой
атмосферный воздух содержит по объему
21% кислорода (и 78,1% — азота, 0,93 – аргона,
0,03% — углекислого газа). Отсюда следует,
что 1 кмоль воздуха содержит 0,21 кмоля
О₂
(закон Авогадро).

Составим пропорцию
для определения количества кмолей
воздуха (L_o),
необходимого для полного сжигания 1 кг
топлива:

в 1 кмоле воздуха
— 0,21 кмоля О₂;

в L_o
кмоле воздуха — K’
кмоля О₂.

Отсюда получаем
L_o
(в кмоль воздуха на 1 кг топлива):

,
(2)

Учитывая, что для
воздуха: 1 кмоль 
28,95 кг, можно вычислить и массу воздуха,
необходимую для обеспечения полного
сгорания 1 кг топлива ():

=28,95L_o,
кг воздуха/кг топлива.

Для среднего
содержания элементов топлива (У=0,87 кг,
В=0,126 кг и К=0,004 кг) находим:

В пересчете на
нормальные условия (760 мм рт.ст. и 0С)
такое количество занимает объем:

,
м³
воздуха/кг топлива.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Как было сказано в предыдущем посте, карбюратор представляет собой устройство, готовящее смесь топлива и воздуха в определённых соотношениях. А зачем собственно нужна эта смесь и что это за отношение? Об этом данный пост.

Бензин горит. С этим фактом согласятся многие. И большинство примет это как есть, на веру. Мы с детства видим, как что-то горит, спичка, газ в газовой плите, костёр и так далее. И мы не задумываемся, почему это так происходит. Горит и горит, так должно быть))) Потом мы идёт в школу, учим там химию, кто-то хорошо, кто-то не очень. Тот кто учил, на вопрос: «Почему горит бензин?» скажет: «Потому что происходит процесс окисления. Молекулы кислорода, содержащиеся в воздухе вступают в окислительно-восстановительную реакцию с молекулами бензина, происходит перераспределение электронов между атомами, появляются новые вещества, происходит выброс энергии», и в таком духе)) Тот, кто учил плохо, скажет: «Горит кислород, содержащийся в воздухе». Почему и как он горит — не известно))) Ну, а тот кто не учился, ничего не скажет)))

На самом деле, процесс горения это достаточно сложное явление, и понимать все тонкости и особенности этого процесса дело непростое. Ну да нам оно и не надо)))
Надо понимать лишь следующее: горение это химическая реакция, реакция окисления. В ходе этой реакции молекулы кислорода окружают молекулы горючего вещества и далее в присутствии катализатора (которым обычно выступает высокая температура) происходит обмен электронами между атомами кислорода и горючего вещества. Под словом обмен имеется в виду то, что горючее вещество «отдаёт» электроны окислителю, а окислитель их «забирает».
Главный вывод из всего этого: чтобы что-то сжечь, нужен окислитель и катализатор.
Окислителем может являться любое вещество, чьи атомы, способны принимать электроны. В нашем случае, окислителем всегда будет являться кислород, содержащийся в воздухе.
И тут соответственно второй вывод: чтобы бензин горел, нужен воздух.

Ну и вот собственно мы подошли к вопросу, озвученному в теме: «А сколько же этого самого воздуха нужно?»
Начиная изучать теорию карбюраторов, я натыкался на всевозможные данные о том, сколько нужно воздуха, чтобы полностью сжечь 1 килограмм бензина (да, надо сказать, что дальше и воздух и бензин будет считаться в килограммах, а не в объёме) где-то писали 13, где-то 14, где-то 15. Я долго не мог понять, в чём тут дело. Но в одной книге нашёл отгадку)

Но прежде, чем сказать об этом, нужно прояснить, что такое теоретически необходимое количество воздуха и действительное.

Под теоретически необходимым количеством воздуха понимается количество воздуха в килограммах, необходимое для того, чтобы полностью сжечь (далее я буду всегда говорить «сжечь», «горит», а не «окислить») 1 килограмм бензина.
Под действительным количеством воздуха понимается то количество (в килограммах) которое поступило в цилиндры двигателя непосредственно в данный момент времени.

И вот тут отгадка на вопрос, почему в разной литературе разные данные. Теоретически необходимое количество воздуха подсчитывается по формуле

Как видно, в зависимости от состава топлива, получатся разные данные. Но, я буду считать дальше, что для полного сгорания 1 килограмма бензина необходимо 14 килограмм воздуха. Хотя все современные двигатели программируются на соотношение 14,7:1. То есть для полного сгорания 1 килограмма бензина берётся 14,7 килограмм воздуха. Но это считается слегка обеднённой смесью.
Вот мы и подошли к вопросу про бедную и богатую смесь (в общем-то этому тема и посвящена).

Как говорилось ранее, в первой части, про простейший карбюратор, горючая смесь это смесь воздуха и топлива. Эта смесь образуется из капель топлива в результате трения воздуха об эти самые капли. Грубо говоря, воздух как бы становится пропитан топливом. И в зависимости от того, насколько сильно, различают богатую, бедную и нормальную горючую смесь.

Чтобы понять в числах сколько поступило воздуха или топлива в цилиндры двигателя (какая у нас горючая смесь) вводят либо коэффициент избытка воздуха, либо коэффициент избытка топлива. В русской литературе пользуются коэффициентом избытка воздуха. Что же это такое?

Коэффициентом избытка воздуха называют отношение количества воздуха действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому (вычисленному по формуле).
Обозначают его обычно буквой «альфа». Для примера, считается он так: если теоретически для полного сгорания нужно 14 кг воздуха и в горючей смеси содержится 14 кг, то альфа = 14/14 = 1. Это нормальная смесь. Если поступило, допустим, 7 кг, то альфа = 7/14 = 0,5. Это богатая смесь. Если поступило 16 кг, то альфа = 16/14 = 1,1. Это бедная смесь. На практике ещё выделяют обогащённую и обеднённую смеси. Допустим при альфа = 1,1 смесь правильнее назвать не бедной, а обеднённой. И в таком духе.

Зачем это всё нужно? Просто дальше, я хочу рассказать уже непосредственно про к133. И первое, что нужно будет сказать, это про его отличия от простейшего карбюратора. И вот там то мне придётся пользоваться словами «бедная», «богатая» и тд. Для многих богатая смесь, это «когда много топлива». а бедная «когда мало»))) В чём то это верно, в чём то не совсем. Некоторые возможно не знают об этом вообще.

Поэтому как-то так)))

Для работы двигателю с искровым зажига­нием (SI) требуется топливовоздушная смесь с определенным соотношением количества воздуха и топлива (отношение воздух/топливо). Идеальное, теоретически полное сго­рание топлива имеет место при отношении масс 14,7:1 (стехиометрическое отношение), т.е. для сгорания 1 кг топлива требуется 14,7 кг воздуха. Или: топливо объемом 1 л полно­стью сгорает в присутствии 9500 л воздуха.

Топливовоздушная смесь

Удельный расход топлива в значитель­ной степени зависит от соотношения воздух/топливо (см. рис. «Влияние коэффициента избытка воздуха на удельный расход топлива и неравномерную работу двигателя при постоянной эффективной мощности» ). Для обеспечения действительно полного сгорания топлива требуется избыточное количество воздуха и, следовательно, как можно более низкий расход топлива. Однако здесь имеют место ограничения, зависящие от воспламеняе­мости и доступного времени сгорания смеси.

Также состав смеси влияет на эффектив­ность снижения выбросов токсичных ве­ществ с отработавшими газами. В настоящее время с этой целью используется трехком­понентный каталитический нейтрализатор, который действует с максимальной произ­водительностью при стехиометрическом со­отношении воздух/топливо. Это может зна­чительно снизить вероятность повреждения компонентов системы очистки отработавших газов. Поэтому современные двигатели, когда это позволяют условия работы, рабо­тают при стехиометрическом составе смеси.

Для определенных условий работы двига­теля требуется адаптация состава смеси. Так, изменение состава смеси требуется при пуске холодного двигателя. Отсюда следует, что си­стемы смесеобразования должны обеспечи­вать работу двигателя в различных режимах.

Коэффициент избытка воздуха λ

В качестве показателя отличия фактического состава смеси от теоретически необходимого массового отношения (14,7:1) был выбран коэффициент избытка воздуха λ (лямбда). Коэффициент λ равен отношения массы по­даваемого в двигатель воздуха к массе воз­духа, необходимой для обеспечения стехио­метрического состава смеси.

λ = 1: масса подаваемого в двигатель воз­духа равна теоретически необходимой массе.

λ < 1: недостаток воздуха и, следова­тельно, богатая топливно-воздушная смесь. Максимальная выходная мощность двига­теля имеет место при λ = 0,85 — 0,95.

λ > 1: имеет место избыток воздуха, т.е. смесь становится обедненной. При работе на бедной смеси эффективная мощность двигателя падает, при этом обеспечивается снижение расхода топлива. Максимально до­пустимое значение λ — «предел возникновения пропусков зажигания при обеднении смеси» в значительной степени зависит от конструкции двигателя и используемой системы смесео­бразования. При использовании такой смеси она долго не воспламеняется, а процесс сго­рания происходит с нарушениями, сопрово­ждаемыми неравномерной работой двигателя.

На двигателях с искровым зажиганием (SI) и впрыском топлива во впускной трубопро­вод, при постоянной выходной мощности двигателя, минимальный расход топлива достигается в зависимости от двигателя при избытке воздуха 20 — 50 % (λ = 1,2 -1,5).

На рис. «Влияние коэффициента избытка воздуха на содержание токсичных веществ в отработанных газах» показаны зависимости удель­ного расхода топлива, а также содержания различных токсичных веществ в отработавших газах от коэффициента избытка воздуха (при постоянной выходной мощности двигателя). Из этих графиков видно, что нельзя выбрать идеальное значение коэффициента λ, при ко­тором все рассматриваемые показатели были бы в максимальной степени приемлемы. Для двигателей с впрыском топлива во впускной трубопровод для обеспечения «оптималь­ного» расхода топлива при «оптимальной» эффективной мощности приемлемым явля­ется значение λ в диапазоне 0,9-1,1.

В двигателях с прямым впрыском топлива и послойным распределением заряда смеси имеют место иные условия сгорания топлива, поэтому предел обеднения смеси наступает при значительно более высоких значениях λ. В диапазоне частичных нагрузок эти двигатели могут работать при значительно более высо­ком коэффициенте избытка воздуха (до λ = 4).

Для нормальной работы трехкомпонентного каталитического нейтрализатора необходимо точное соблюдение λ = 1 при нормальной рабочей температуре двигателя. Выполнение этого условия возможно при обеспечении точ­ной дозировки массы поступающего воздуха, включая и возможные добавки.

Для получения оптимального процесса сгорания в двигателях с системой впрыска то­плива во впускной трубопровод необходимо обеспечивать не только впрыск точного коли­чества топлива, но и однородность топливо­воздушной смеси, что достигается эффектив­ным распылением топлива. Если эти условия не соблюдаются, во впускном трубопроводе или на стенках камеры сгорания образуются большие капли топлива, которые полностью не сгорают, что приводит к повышенным вы­бросам несгоревших углеводородов.

Системы смесеобразования

Системы впрыска топлива или карбюра­торы служат для приготовления топливо­воздушной смеси, наилучшим образом обе­спечивающей эффективную работу двигателя в заданном режиме. Системы впрыска топлива, особенно их электронные версии, лучше при­способлены для получения оптимальных режимов. Они позволяют снизить расход то­плива и повысить эффективную мощность двигателя. Все более строгие требования в от­ношении снижения токсичности отработавших газов заставили производителей автомобилей практически полностью отказаться от кар­бюраторных топливных систем и перейти на электронные системы впрыска топлива.

До начала этого столетия в автомобильной промышленности практически исключи­тельно использовались системы, в которых смесеобразование происходит вне камеры сгорания (система с впрыском топлива во впускной трубопровод, см. рис. «Схематическое изображение системы впрыска топлива» , а). В на­стоящее время все шире применяются си­стемы с внутренним смесеобразованием, т.е. с прямым впрыском топлива в камеру сгора­ния (система прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей, см. рис. «Схематическое изображение системы впрыска топлива» , Ь), позво­ляющие еще больше снизить расход топлива и повысить выходную мощность двигателя.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: