химический каталог




Применение водорода для автомобильных двигателей

Автор А.И.Мищенко

оглощать избыточную Сергию образовавшейся Н20. Хотя Н20 по своей химической структуре также считается радикалом, она настолько химиче-скч инертна, что время ее существования достаточно велико, чтобы диффундировать к стенке и там дезактивироваться.

С дальнейшим увеличением давления процесс диффузии замедляется, радикал Н20 приобретает функцию центра, не-сУЩего цепь, и может образовать необходимые для взрывного сг°рания переносчики цепей по уравнениям

Н20 + ОН -> Н202 -\- Н; (1.8) Н,0, т М-*• ОН + ОН + М. (19)

2*

19

На рис. 6 показан характер протекания реакции Н2 + о,

в различных условиях.

Описанный выше механизм реакции кислород — водорсц справедлив только для чистой смеси На + Оа и отводит при-сутствующему в воздухе азоту роль инертного газа, не принимающему участия в реакции.

Наличие оксидов азота в продуктах сгорания водорода с воздухом свидетельствует о том, что это не так. Атомарный Р, к Па

Щ ц.нм

SBO 720 760 BOO 8U0 Т, К 700 740 780 820 660

Рис. 6. Диаграмма температура — Давление термической реакции водород — кислород.

Рис. 7. Расчетные концентрации NO в водородовоздушной пламени по Эбериусу ^давление

константа скорости 6 • 8 • 1013 X

к--

3,2 МПа, реакции

X exp см/моль • cj-

1 — экспериментальные данные:

2 ~ расчетные данные

кислород вступает в реакцию с азотом по уравнению

0 + N2->NO + N (1.10) и образует оксид азота и атом азота. Атом азота реагирует с молекулой кислорода:

03 + N-*NO + 0, (1.11) давая снова оксид азота и атом кислорода, которые опять могут принимать участие в реакции (1.10) (механизм Зельдовича)-X. Ньюхолл и С. Шейд [76} показали, что образование N0 происходит главным образом в зоне позади фронта пламени; в этой же работе приведены данные о скорости образования N0 в бедных и стехиометрических пламенах. Г. Эбериус [54] на основании данных о равновесии и кинетике рассчитал концент-

20

рацию NO в пламени (рис. 7). Максимум концентрации окиси азота соответствует а « 0,8. На основании этих данных следует, что уровень оксидов азота в водородном двигателе при работе на смесях, близких к стехиометрическому составу, будет довольно высок.

Основным продуктом сгорания водорода в воздухе является вода. Из химических ее свойств прежде всего следует отметить большую устойчивость молекул по отношению к нагреванию. Однако при температурах выше 1000 °С водяной пар начинает заметно диссоциировать на водород и кислород:

2Н20 ^ 2Н2 + 0,-571,8 кДж.

Так как этот процесс происходит с поглощением тепла, то, согласно принципу Ле-Шателье, с повышением температуры равновесие должно сдвигаться вправо. Однако даже при температуре 2000 °С степень диссоциации незначительна и не превышает 1,8 % [22].

Другим продуктом сгорания водорода является перекись водорода, но она образуется в небольших количествах и может быть легко разложена каталитически.

3. ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОРОДА

В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА

ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Моторные свойства водорода позволяют сделать некоторые предположения о возможности и целесообразности применения водорода в качестве топлива для современных автомобильных двигателей.

Широкие концентрационные пределы сгорания водорода в воздухе (а = 0,15 -т- 10) дают возможность перейти к качественному регулированию двигателей, работающих по циклу Отто. Применение качественного регулирования значительно снизит насосные потери, что в сочетании с другими факторами (улучшением полноты сгорания, превосходным смесеобразованием и стабильностью состава смеси по цилиндрам) может существенно повлиять на увеличение эффективного КПД двигателя.

Известно, что степень совершенства любого двигателя определяется тем, насколько его реальный цикл соответствует теоретическому. Для ДВС с искровым зажиганием, работающих по циклу с подводом тепла при постоянном объеме, это соответствие определяется скоростью сгорания, так как теоретический №кл предполагает мгновенный подвод тепла, т. е. бесконечную скорость сгорания. В этом плане реальный цикл двигателя_при

21

работе на водороде намного ближе к теоретическому, чем при работе на любом углеводородном топливе.

Широкие концентрационные пределы и высокая скорость сгорания водорода в воздухе дают возможность организовать качественное регулирование рабочего процесса двигателя, при этом даже на полной нагрузке коэффициент избытка воздуха ниже единицы использовать нецелесообразно. Сравнивая КПД бензинового двигателя, для которого оптимальный коэффициент избытка воздуха равен 0,85—0,9, и водородного двигателя, можно отметить, что теоретически КПД последнего должен быть на 10—15 % выше. На частичных нагрузках в двигателе с количественным регулированием значительное влияние на снижение КПД оказывает дросселирование, этого можно избежать в водородном двигателе при качественном регулировании.

Наряду с указанным определенное положительное влияние на КПД водородного двигателя может оказать меньшая теплоотдача в стенки камеры сгорания вследствие более низкой из-лучательной спо

страница 8
< 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
элитные поселки на новорижском шоссе
дввухсторонняя печать на баннере
kingsong ks-18 s купить
ортопедическое основание 80 180

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)