Презентация Топливо и его химические реакции при сгорании онлайн

Содержание слайда: Лекция № 4 4 Топливо и его химические реакции при сгорании Для одного килограмма жидкого топлива, состоящего из углерода (С), водорода (Н) и кислорода (От) при отсутствии серы можно написать

Содержание слайда: Наименьшее количество кислорода О0, которое необходимо подвести извне к топливу для полного его окисления, называется теоретически необходимым количеством кислорода. Из уравнений (4.1) и (4.2) следует, что для полного сгорания 1 кг топлива необходимо кислорода Наименьшее количество кислорода О0, которое необходимо подвести извне к топливу для полного его окисления, называется теоретически необходимым количеством кислорода. Из уравнений (4.1) и (4.2) следует, что для полного сгорания 1 кг топлива необходимо кислорода О0 = 8/3С + 8Н – От кг.

Содержание слайда: В ДВС количество действительно потребляемого воздуха может быть меньше, больше или равно , что оценивается : В ДВС количество действительно потребляемого воздуха может быть меньше, больше или равно , что оценивается :

Содержание слайда: Для различных двигателей при номинальной мощности принимают следующие значения : Для различных двигателей при номинальной мощности принимают следующие значения :

Содержание слайда: На рис. 4.1 показана примерная зависимость от нагрузки. На рис. 4.1 показана примерная зависимость от нагрузки.

Содержание слайда: Горючая смесь и состав продуктов сгорания при >1 (полное сгорание) Горючая смесь и состав продуктов сгорания при >1 (полное сгорание) При полном сгорании 1 кг топлива в карбюраторном двигателе общее количество горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха, составляет кмоль, (4.5) где - молекулярная масса топлива.

Содержание слайда: Таблица 4.1 Таблица 4.1 Элементарный состав и характеристика бензина и дизельного топлива

Содержание слайда: В дизеле, так как топливно-воздушная смесь образуется в камере сгорания и из за малого объема, занимаемого жидким топливом, молекулярную массу топлива не учитывают. Тогда В дизеле, так как топливно-воздушная смесь образуется в камере сгорания и из за малого объема, занимаемого жидким топливом, молекулярную массу топлива не учитывают. Тогда кмоль. Для любого топлива масса смеси кг. В случае полного сгорания (>1) продукты сгорания состоят из углекислого газа, водяного пара, избыточного кислорода и азота. Общее количество продуктов сгорания, отнесенное к 1 кг топлива кмоль. (4.6)

Содержание слайда: Количество отдельных составляющих продуктов сгорания определяется по следующим уравнениям: Количество отдельных составляющих продуктов сгорания определяется по следующим уравнениям: кмоль; (4.7) кмоль; (4.8) кмоль. (4.9) где - масса поступившего кислорода, кмоль; - масса кислорода, принявшего участие в реакции, кмоль.

Содержание слайда: После подстановки в уравнение (4.6) выражений (4.7) – (4.9) находим: После подстановки в уравнение (4.6) выражений (4.7) – (4.9) находим: . (4.10) кмоль. (4.11) Для стехиометрического состава смеси (= 1) ; кмоль. Тогда для любого >1 кмоль. Масса продуктов сгорания при сгорании 1 кг жидкого топлива кг.

Содержание слайда: Масса продуктов сгорания остается равной сумме масс воздуха и топлива до сгорания, а в общем случае не равно , то есть при одинаковых температуре и давлении объем продуктов сгорания может быть не равным объему горючей смеси до сгорания. Изменение объема смеси при сгорании происходит вследствие изменения числа молекул газообразных продуктов сгорания по сравнению с числом молекул горючей смеси до сгорания, из-за изменения объема при сгорании водорода, а также вследствие перехода кислорода топлива в газообразное состояние. Масса продуктов сгорания остается равной сумме масс воздуха и топлива до сгорания, а в общем случае не равно , то есть при одинаковых температуре и давлении объем продуктов сгорания может быть не равным объему горючей смеси до сгорания. Изменение объема смеси при сгорании происходит вследствие изменения числа молекул газообразных продуктов сгорания по сравнению с числом молекул горючей смеси до сгорания, из-за изменения объема при сгорании водорода, а также вследствие перехода кислорода топлива в газообразное состояние.

Содержание слайда: Изменение определяется как разность Изменение определяется как разность . Для дизелей кмоль. (4.13) Для ДВС с внешним смесеобразованием кмоль. (4.14)

Содержание слайда: Относительное изменение объема при сгорании горючей смеси характеризуется коэффициентом молекулярного изменения свежей смеси , который представляет собой отношение количества продуктов сгорания к количеству горючей смеси до сгорания, то есть Относительное изменение объема при сгорании горючей смеси характеризуется коэффициентом молекулярного изменения свежей смеси , который представляет собой отношение количества продуктов сгорания к количеству горючей смеси до сгорания, то есть . Для дизеля . Для карбюраторного двигателя .

Содержание слайда: На рис.4.2 показана зависимость от . На рис.4.2 показана зависимость от . Рис. 4.2. Зависимость коэффициента от коэффи-циента : 1 – бензин; 2 – дизельное топливо

Содержание слайда: Анализ отработавших газов, когда <1, показывает, что отношение числа молей водорода и окиси углерода примерно постоянно для данного топлива и не зависит от . Обозначим это соотношение через Анализ отработавших газов, когда <1, показывает, что отношение числа молей водорода и окиси углерода примерно постоянно для данного топлива и не зависит от . Обозначим это соотношение через . Согласно опытам для бензинов, у которых Н/С = 0,17-0,19, отношение , а в случае Н/С = 0,13 . Продукты сгорания состоят из компонент: СО2, СО, Н2, Н2О, N2. Химическая реакция углерода с кислородом в случае неполного сгорания. 2С + О2 = 2СО; 1 кг /С/ + 4/3 кг /О2/ = 7/3 кг /СО/. Обозначая через долю углерода /С/ топлива, сгоревшего в СО, получим С кг /С/ + 4/3 С кг /О2/ = 7/3 С кг /СО/. (4.15) или С кг /С/ + С/24 кмоль /О2/ = С/12 кмоль /СО/. (4.16)

Содержание слайда: Общее количество продуктов сгорания Общее количество продуктов сгорания кмоль. (4.18) Изменение объема при неполном сгорании (4.19)

Содержание слайда: В отличие от полного сгорания в этом случае изменение объема зависит не только от содержания в топливе водорода, но также и от содержания углерода, так как при сгорании углерода в СО происходит изменение объема, в то время как при сгорании углерода в СО2 изменения объема нет. В отличие от полного сгорания в этом случае изменение объема зависит не только от содержания в топливе водорода, но также и от содержания углерода, так как при сгорании углерода в СО происходит изменение объема, в то время как при сгорании углерода в СО2 изменения объема нет. Принятая предпосылка о составе продуктов сгорания справедлива только при уменьшении до . при котором весь углерод топлива сгорает в СО и . При дальнейшем уменьшении часть углерода совершенно не будет окисляться и в продуктах сгорания появиться сажа. Для бензина при и .

Содержание слайда: Качество топлива определяется теплотой сгорания, т.е. количеством выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для жидкого) или объемной (для газообразного) единицы топлива. Качество топлива определяется теплотой сгорания, т.е. количеством выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для жидкого) или объемной (для газообразного) единицы топлива. Определяют высшую Н и низшую H – теплоту сгорания, которые отличаются приростом теплоты при конденсации водяного пара, учитываемую в Н . Связь между ними дж/кг По формуле Менделеева (для любого жидкого топлива) дж/кг.

Содержание слайда: Контрольные вопросы: 1)Какое количество углерода и водорода содержится в одном кг жидкого топлива? 2)Какое количество воздуха необходимо для сгорания одного кг бензина? 3)Что такое коэффициент избытка воздуха ? 4)Как отличается для бензинового и дизельного топлива? 5)Какова низшая теплота сгорания бензина? 6)Чем отличается низшая и высшая теплота сгорания? 7)Что такое богатая и бедная смесь? 8)Какова величина цетанового числа отечественных дизельных топлив? 9)При каких условиях в отработанных газах появляется CO?