химический каталог




Применение водорода для автомобильных двигателей

Автор А.И.Мищенко

леводородным топливам для транспортных двигателей.

Глава вторая

ЭНЕРГОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДОРОДНОГО ДВС

Энергоэкологические показатели ДВС существгн-но зависят от применяемого топлива. Объективно оценить эти показатели можно путем анализа термодинамических параметров рабочего тела на различных стадиях рабочего процесса. С этой целью были выполнены расчеты теоретического цикла ДВС с учетом равновесного состава продуктов сгорания на водороде, смеси бензина с водородом в различных соотношениях и на бензине в широком диапазоне коэффициентов избытка воздуха и степеней сжатия.

1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА

В качестве теоретического цикла был принят необратимый цикл, включающий адиабатическое сжатие идеальной газовой топливовоздушной смеси, адиабатическое сгорание при постоянном объеме до равновесного состава продуктов сгорания, адиабатическое расширение продуктов сгорания.

Максимальная температура в камере сгорания современного ДВС с внешним смесеобразованием может достигать 3000 К при давлении 6—8 МПа. При таких температурах возможна значительная диссоциация продуктов сгорания, которая оказывает существенное влияние на процесс сгорания, в частности на температуру и состав продуктов сгорания и в конечном счете на эффективные показатели двигателя. Поэтому при расчете процессов сгорания и расширения в теоретическом цикле необходимо учитывать реакции диссоциации и рекомбинации продуктов сгорания.

В качестве основных уравнений математической модели приняты: система уравнений диссоциации, уравнения сохранения энергии и вещества и уравнение состояния идеального газа.

При расчете теоретического цикла с учетом равновесного состава диссоциированных продуктов сгорания были приняты следующие основные допущения- 1) топливовоздушная смесь и продукты сгорания представляют собой идеальную систему,

25

подчиняющуюся уравнению состояния идеального газа и на-холящуюся в физико-химическом равновесии; 2) теплоемкости компонентов диссоциированной газовой смеси, их энтальпии и константы равновесия, являясь функциями температуры, не зависят от давления; 3) горение протекает изоэнтропийно| характеризуется однородностью параметров во всем объеме камеры сгорания и полным тепловыделением.

Учет влияния диссоциации продуктов сгорания проводился на основании известных методов расчета параметров химической равновесной смеси идеальных газов [1]. В общем виде биомолекулярная реакция диссоциации может быть записана следующим образом:

Mi + й2Л2 ^ а3А3 + «А. (2-1)

где Aj — компонент продуктов сгорания; а,- — стехиометри-ческии коэффициент.

Согласно условию химического равновесия мольные концентрации компонентов должны удовлетворять уравнению

Ca'CU2

(2.2)

гдеС,- — мольная концентрация /-го компонента; Кс (Т) — константа равновесия обратимой реакции в функции температуры.

Выражение вида (2.2) представляет собой основное уравнение диссоциации. Для гомогенной диссоциированной смеси продуктов сгорания число таких уравнений определяется ее составом и может доходить до десяти и более. При сгорании бензина или смеси бензина с водородом состав равновесной смеси продуктов сгорания может быть представлен из следующих одиннадцати основных компонентов: N, О, Н, N2, 02 Н2, N0, ОН, СО, С02, Н20, между которыми могут протекать семь обратимых реакций:

со, со + VA; Hao^>H8 + v2o8; н2о^он +

+ V2H2; V2N3 + VA & NO; Н2 ^ 2H;

02 20; N2 ^> 2N. (2.3) Поставим системе уравнений (2.3) в соответствие стехно-метрическую матрицу S размерностью 7x11, каждый элемент которой Skj является стехиометрическим коэффициентом /-го вещества в k-ih реакции, тогда

1

0 0 0 0 -0,5 0 0 0 — 1 1 0

0 0 0 0 — 0,5 — 1 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 -0,5 0 — 1 0 0 1

0 0 0 0,5 0,5 0 — 1 0 0 0 0

26

00—2 00 1 00000

0—2 001 0 00000

__2 0 0 1 0 0 00000

Логарифмируя уравнения равновесия (2.2) для каждой из реакций системы (2.3), получаем систему линейных уравнений относительно логарифмов мольных концентраций компонент смеси

SX = К (Г), (2.5)

где X — вектор логарифмов мольных концентраций компонентов смеси; к (Т) — вектор логарифмов констант равновесия соответствующих реакций как функция температуры.

Система (2.5) представляет собой систему семи линейных уравнений относительно одиннадцати неизвестных X. Четыре недостающих уравнения могут быть получены из условия постоянства количества атомов О, Н, С и N в диссоциирующей смеси при любых химических превращениях.

Для получения этих условий введем матрицу L, каждый элемент которой /(/ есть количество атомов /-го вида в j-м компоненте смеси.

В рассматриваемой системе компонентов продуктов сгорания матрица (2.4) примет вид

01002011 121

00 1 0020000 2

000000001 10 10020010000

(2.6)

Тогда выражение для массовой доли г'-го элемента в составе смеси будет иметь вид

0«-Ё*гТйГ. 4* (2J)

где Э, — атомная масса i-ro элемента; М; — молекулярная масса /'-го компонента реагирующей смеси; gf

страница 10
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

Скачать книгу "Применение водорода для автомобильных двигателей" (1.58Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
прайс лист на ремонт чилера
ремонт холодильников в г бронницы
письмо благодарности в благотворительный фонд
билеты на скорпионс в москве 2017

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.09.2017)