Studiul caracteristicilor proprietăților de detonare ale benzinei. Estimarea și determinarea experimentală a numărului de octan și a sensibilității benzinei.
Regularitățile proceselor de aprindere și ardere
Inflamabilitatea este o proprietate operațională care caracterizează caracteristicile și rezultatul procesului de aprindere. Aprindere - apariția unei surse de flacără datorată oxidării amestecului de combustibil-aer sub influența presiunii externe, a temperaturii, a sursei de aprindere, a descărcării de energie electrică statică sau prin accelerarea reacțiilor chimice exoterme - auto-aprindere.
Inflamabilitatea este o proprietate operațională care caracterizează caracteristicile și rezultatul procesului de ardere a vaporilor de carburant cu aerul care curge în camera de combustie a motoarelor. Combustia este un complex de transformări fizico-chimice ale unui amestec de combustibil cu aer, însoțit de eliberare intensă a căldurii și emisie de lumină.
Inflamabilitatea și inflamabilitatea determină scopul principal al combustibililor - alimentarea cu energie a motorului.
Procesele de aprindere și combustie sunt legate în mod inextricabil. Aprinderea este etapa inițială a procesului de ardere - propagarea flăcării.
Procesul de ardere a combustibililor se bazează pe reacții chimice care se dezvoltă în condiții de auto-accelerare progresivă asociată cu acumularea de căldură și catalizează procesul de produse de oxidare intermediară. Procesul de aprindere și de ardere este determinat de condițiile de transfer de căldură și materie din zona de reacție la un amestec combustibil proaspăt.
Arderea în ICE este un proces periodic și ciclic. Actele sale individuale durează o mie de secundă. Fiecare act individual de ardere se dezvoltă în condiții de auto-accelerare progresivă, asociată cu o creștere a temperaturii și acumularea de produse active de oxidare intermediară.
Aprinderea și răspândirea flacării apar numai în anumite condiții:
• Amestecul combustibil trebuie să fie în stare de vapori sau gazos;
• Concentrația de combustibil trebuie să se încadreze în intervalul în care este posibilă aprinderea și propagarea zonei de combustie;
• Acumularea de căldură în amestecul de reacție și produsele intermediare active trebuie să asigure o accelerație progresivă a reacției.
Limitele de aprindere și propagarea flăcării.
Limita superioară este concentrația de combustibil din amestecul combustibil deasupra căruia nu apare aprinderea și flacăra nu se răspândește.
Limita inferioară este concentrația de combustibil din amestecul combustibil sub care aprinderea nu se produce și flacăra nu se răspândește.
Terminarea arderii în afara limitelor de propagare a flăcării se explică prin răcirea zonei de combustie datorită schimbului de energie cu mediul.
În amestecurile sigure și bogate, reacția chimică a oxidării se dezvoltă lent și produsele intermediare active se formează insuficient pentru dezvoltarea rapidă a reacției, iar îndepărtarea căldurii din zona de reacție depășește eliberarea de căldură.
În funcție de ceea ce determină accelerația progresivă a reacției în procesul de aprindere, se face distincția între aprinderea termică, lanțul și lanțul termic.
Aprinderea termică - cauza este acumularea de căldură.
Lanțul de aprindere - motivul este acumularea de centre de reacție active datorită unui mecanism cu lanțuri ramificate, ceea ce duce la o creștere rapidă a ratei de reacție.
Încălzirea termică a lanțului are loc atunci când reacția în lanț care se dezvoltă lent auto-accelerează mai întâi datorită formării de produse active și apoi datorită acumulării de căldură evoluată.
În motoarele cu piston de autovehicul, aprinderea și arderea continuă de-a lungul unui mecanism termic de lanț.
Cu aprindere prin scânteie, inițiatorul reacțiilor în lanț sunt atomii activi și ionii care apar în timpul descărcării electrice. Dezvoltarea reacțiilor chimice se datorează reacțiilor de oxidare exotermă. Eliberarea căldurii mărește viteza reacțiilor în lanț și nașterea unor noi centre active.
Răspândirea detonării flacării are loc atunci când amestecul combustibil se aprinde din cauza compresiei sale în valul de șoc. Un val de șoc, care trece printr-un amestec combustibil, îl face să se încălzească. Gradul de încălzire al amestecului depinde de viteza undei de șoc, de temperatură și de presiune. Dacă raportul de compresie este suficient pentru a aprinde amestecul, atunci apare o undă de detonare. Unda detonării este propagarea comună a unui val de șoc mecanic cu un front de flacără. Viteza de propagare a undelor de detonare, în funcție de condiții, variază de la 1200 la 3500 m / s. Arderea detonării este cauzată de acumularea de produse intermediare instabile de oxidare prealabilă a hidrocarburilor și de combustia lor rapidă în partea din față a undei de șoc (Figura 5.1). Caracteristicile undelor de șoc sunt prezentate în Tabelul 5.1.
Fig. 5.1. Schema de combustie a detonațiilor din motor:
a-a - poziția frontului flacării până la începutul detonării;
A - focalizarea auto-aprinderii; 1-3 -
propagarea zonei de ardere a focusului A; 01-04 -
valuri de șoc; 1'-4 'sunt reflectate undele de șoc.
Caracteristicile undelor de șoc.
Utilizarea eficientă a căldurii în combustia benzinei este posibilă numai cu combustie normală.
Arderea normală este însoțită de o creștere treptată a presiunii în camera de combustie și de o rată relativ scăzută de propagare a frontului flacării - 40-50 m / s datorită transferului de căldură prin conductivitate termică și radiație.
În procesul de ardere normală a benzinei, se disting trei faze principale:
• perioada inițială I de întârziere de aprindere din momentul alimentării cu scânteie până la apariția unei flăcări;
• principalul II - de la originea flacării la presiunea maximă;
• perioada finală a III-lea de ardere a amestecului combustibil în volume separate, formate în timpul distrugerii frontalei flăcării.
Arderea detonării este însoțită de o viteză mare de propagare a flăcării, proporțională cu viteza undei de șoc, a cărei propagare comună cu frontul flacării formează un val de detonare. Atunci când motorul este acționat cu detonare, apare o lovitură metalică, care este rezultatul reflexiilor periodice repetate ale undelor de șoc din pereții camerei de ardere. În același timp, oscilațiile de presiune sub forma unei serii de vârfuri amortizate sunt înregistrate în diagramele indicatoare la sfârșitul combustiei (Figura 5.2).
Fig. 5.2 Diagrama indicatorului fluxului de lucru
motor pe benzină în condiții normale și detonare
arderea: φ3-unghiul de avans al aprinderii; P este presiunea;
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: