发动机原理-4章 燃料和燃烧2014.ppt

* 四、燃料热值与混合气热值 1、燃料热值：1kg燃料完全燃烧所放出的热量，称为燃料的热值。 高热值：包括水蒸汽凝结后放出的汽化潜热； 低热值：不包括水蒸汽凝结后放出的汽化潜热。 2、混合气热值：单位数量的可燃混合气燃烧所产生的热量。 kJ/kmol； kJ/kg； kJ/m3 理论混合气热值：单位理论混合气所放出的热量 发动机中每循环放热量取决于混合气热值（单位体积），而非燃料低热值所以烧E10时合理增加喷油量在发动机结构不变的情况下动力性相差不大。 低热值 理论混合气热值 汽油 44000kJ/kg 3750kJ/m3 乙醇 27000kJ/kg 3660kJ/m3 * §4-4 燃烧的基本知识 燃烧过程：着火阶段?燃烧准备过程 燃烧阶段?放热过程 一、着火理论 着火过程：指混合气自动加速反应，产生升温，最终某一时刻某一位置出现火焰的过程。 特点：有明显的光和火焰效应 着火理论(方式)：?着火热理论 ?链锁反应理论 ?点燃 自燃理论 简单了解，内容多 * 设：容器中总分子数n； 超过活化能E的活化分子数n*； 则 按照能量分配定律： R：气体常数； E：活化能； T：绝对温度 可见，T?时，活化分子所占比例?，化学反应加速 反应速度v：单位时间单位体积中出现的氧化产物的分子数，与n*/n成比例，即 1、着火的热理论 加热一充满空气和燃料混合气的容器 受热燃料分子和氧分子动能?而相撞 活化分子相撞能量反应活化能E时，打破化学键而引起化学反应 * 燃料氧化反应放热速率与氧化反应速度成比例： C2：与分子的反应热及气体的压力有关的系数 反应时单位时间内向容器壁的传热量为： A: 与容器材料、形状及气体导热率有关的系数 放热率=传热率 放热率传热率 热不能积累 dq1/dtdq2/dt，反应可继续，但v? * Tc 着火温度Tc =临界温度 反应压力的影响： 容器不变，?压力，混合气密度? ，虽n*/n不变， 但混合气中n*的绝对数?； ?反应速度? ； 氧化反应放热量? ； ? dq1/dtdq2/dt； ?热量积累?着火。 * 结论： TC与混合气的物理化学性质、环境温度、压力、容器形状及散热情况有关； 同一种燃料，因条件不同， 着火温度不同。 临界Tc与压力pc明显影响 着火域； pc低时需要?Tc。 * 存在混合气浓度的着火界限；随温度和压力?，着火界限加宽，但有限。当温度和压力低于临界值时，无论在什么浓度下，均不能着火。 上限 下限 * 在低温、低压区着火规律与 高温区完全不同?存在着火半岛。 蓝焰期：甲醛的支链反应而产生CO；辉光较强，p、T?；持续期短 热焰期:CO+氧生成CO2?爆炸性热火焰，释放大量热 冷焰:过氧化物分解成甲醛,并积累 低温多阶段着火 冷焰诱导期?1: T低反应缓慢，形成过氧化物 烃燃料低温下着火过程(光谱分析)： 冷焰?2－蓝焰?3－热焰?4三个阶段。 * 烃燃料低温低压时的着火规律：退化支链反应的结果?低温多阶段着火。 烃燃料高温时：甲醛退化支链反应不经过冷焰期，而直接进入蓝焰-热焰期，因蓝焰-热焰期很难区分?高温单阶段着火。 高温单阶段着火 高温时：甲醛退化支链反应不经冷焰，直接进入蓝焰-热焰期。 * 2、 链锁反应自燃着火理论 烃的氧化反应：始末 最终燃烧产物，经一些列中间产物反应的结果； 中间产物形成过程?活性中心、反应物再生 ?链锁反应 自由原子或自由基 H、O、OH等 * 链锁反应机理： 链引发：反应物受某种因素的激发，而产生的自由原子或自由基——具有很强的反应能力； 链传播：自由原子与反应物作用，推进反应，产生新的自由原子的过程； 直链反应：一个自由原子生成新的一个自由原子，反应恒速; 支链反应：一个活性中心同时生成两个以上的活性中心，反 应加速?引爆 链中断：活性中心与缸壁、惰性气体相碰撞—无效碰撞，不再引致反应。 * 链锁反应特点： 1）诱导期?i：积累活性中心过程，量变； 2）链爆炸的原因，是能激发活性中心，不一定高温; 3）反应自动加速；随温度急剧增高（A~B）;随反应度浓度的减少而降低（B~C） 4）加入惰性气体时， 反应速度迅速下降