ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Теплофизические характеристики топливЭнтальпия жидкого топлива (hт) представляет собой количество тепла, необходимое для нагревания топлива с 273К до нормальной температуры (Т). Энтальпия паров углеводородов (, кДж/кг) при атмосферном давлении рассчитывается по температурной зависимости вида = (214 + 0,456t + 0,000587t2)(4 - ) - 310, (1) где – плотность углеводорода относительно дистиллированной воды. Энтальпия жидкого топлива приближенно определяется по формуле hт = (1,7t + 0,0017t2)/ . (2)
Удельная теплоемкость жидких углеводородов, в том числе и моторных топлив, находится в интервале 1,3–2,5 кДж/(кг·К), а для жидких топлив при температуре 0ºС теплоемкость можно рассчитать по эмпирической формуле
Ст,0 = 1,7 . (3) Для других температур в интервале 0–200ºС она определяется из соотношения
Ст,t = Ст,0(1 + 0,001t). (4)
Удельная теплоемкость паров топлив зависит от химического состава, температуры и давления, но так как при 0ºС она для всех моторных топлив находится в пределах Сп,o = 1,5–1,7 кДж/(кг·К), то при других температурах ее величину определяют по формуле
Сп,t = Сп,o (1 + 1,2·10-3t), кДж/(кг·К). (5)
Коэффициент теплопроводности жидких топлив (λт,0) при 0ºС рассчитывают по формуле
λт,0 = 0,117/ , Bт/(м·К). ()
Однако с повышением температуры он уменьшается и в интервале температур 0–200ºС определяется из соотношения
λт = λт,0(1 – 1,1·10-3t). ()
Коэффициент теплопроводности паров топлив (λп) при 0ºС определяют из зависимости
= 6,3· ·Ср,п,о, кДж/(м·с·К), () где – динамическая вязкость паров топлива, кг/(м·с). Но так как с повышением температуры он увеличивается, то определяется в кДж/(м·с·К) из соотношения
= ()n, (6.11) где n = 1,7–2. Теплота парообразования (Lv) моторных топлив зависит от их фракционного состава, температуры и определяется по номограмме, показанной на рисунке 3. С повышением температуры она понижается, а при 0ºС для бензинов она находится в пределах 90–315 кДж/кг, для керосинов 250–270 кДж/кг и для дизельных топлив Коэффициент диффузии паров (Dп, м2/с) зависит от температуры и давления по зависимости: Dп = Dп,0()2· , () где Dп,0 – коэффициент диффузии паров при нормальных условиях
Рисунок 3 – Номограмма для определения теплоты парообразования топлив
Коэффициент (Dп) уменьшается с увеличением молекулярной массы (Мт) топлив, а при одинаковых Мт он имеет наименьшие значения для ароматических углеводородов и наибольшие для нафтенов. Кроме того, коэффициент диффузии подчиняется закону аддитивности, зависит от скорости воздуха () и для паров бензинов составляет Коэффициент диффузии паров топлива в воздух зависит от скорости воздуха в соответствии с соотношением Dп,ω = Dп,0 ln , (6.13) где Dп,ω и Dп,0 – коэффициенты диффузии паров топлива в подвижный и неподвижный воздух; PS и P – давления насыщенных паров топлива и парциальное давление паров в топливно-воздушной смеси. Кроме этих параметров испаряемость топлив косвенно зависит от вязкости и поверхностного натяжени я, так как процесс испарения жидкого топлива связан с быстрым насыщением его парами тонкого приповерхностного слоя, которые затем путем диффузии распространяются в окружающую среду. Вязкость и поверхностное натяжение влияют на процесс испарения через характеристики испарения. С увеличением вязкости и поверхностного натяжения распыление становится более неоднородным. Теплоемкость и теплопроводность топлива оказывают влияние на температуру и время прогрева топлива Скорость испарения-количество вещества, которое испаряется с единицы поверхности в окружающую среду в единицу времени. Факторы, влияющие на скорость испарения:1 Размеры, форма и материал камеры. 2.Степень распыления топлива..3. Давление насышенных паров и коэффициент диффузии В зависимости от соотношения скоростей испарения жидкости из поверхностного слоя и диффузии паров в окружающую среду различают два режима испарения: кинетический и диффузионный. Диффузия (распространение)- взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества Диффузия происходит в направлении уменьшения концентрации и ведет к его более равномерному распределению по занимаемому обьему. Диффузия осуществляется благодаря броуновскому движению частиц. Смещение частицы L меняется со временем случайно, но средний квадрат смещенияза большое число столкновений растет пропорционально времени t L=Dt Коэффициент пропорциональности Д называют коэффициентом диффузии. Как правило, в поршневых ДВС топливо испаряется в диффузионном режиме, но процесс определяется в основном тепломассопереносом между поверхностью испарения и окружающей средой. В зависимости от ее (окружающей среды) гидродинамического состояния диффузия может быть молекулярной или конвективной. Молекулярная диффузия подчиняется эмпирическому закону Фика, который справедлив для изотермических условий, например, испарения топлив в неподвижной среде в резервуарах. В большинстве случаев основным видом массопереноса в двигателях является конвективная диффузия паров топлива при движении среды, причем в ламинарном потоке (как и в неподвижной среде) перенос вещества осуществляется в основном за счет молекулярной диффузии, а при турбулентном движении – за счет турбулентных пульсаций. Перенос массы вещества одновременно молекулярной и конвективной диффузиями называют конвективным массообменном, и когда он происходит между движущейся средой и поверхностью (жидкой или твердой) другой среды, его называют массоотдачей. Для описания конвективной массоотдачи на границе раздела поверхность – среда применяют формулу Дальтона:
i = (PS – PV, ), (6.14) где i – удельный поток пара; – коэффициент массоотдачи (константа скорости диффузии); Тт – средняя температура паров топлива; R – газовая постоянная паров; PS – давление насыщенных паров топлива; PV, – парциальное давление паров топлива в воздухе. Коэффициент находят эмпирически или используя подобие процессов тепло- и массообмена, в частности, из соотношения Льюиса:
= Ср,п, (6.15)
где – коэффициент теплоотдачи; т – плотность топлива; Ср,п – теплоемкость паров топлива. При смесеобразовании в поршневых ДВС происходит неизотермическое испарение, когда температуры испаряющегося топлива и среды не равны. При этом происходят два вида испарения: низкотемпературное, когда температура среды ниже температуры кипения топлива; высокотемпературное, когда температура среды выше температуры кипения топлива. Низкотемпературный режим характерен для испарения капель и пленки топлива во впускных трубопроводах в двигателях с внешним смесеобразованием, например, в карбюраторных ДВС. Испарение топлива в ДВС происходит с одновременным теплообменом, который в простейшем случае происходит за счет молекулярной теплопроводности. Для заторможенных капель топлива в относительно неподвижной среде (капли в потоке воздуха) характерна молекулярная диффузионная теплопроводность. При движении капель в воздушной среде и обдуве пленок топлива протекает конвективный теплообмен, где удельный тепловой поток q определяют из выражения
q = a(Тв - Тпов), (6.16)
где – коэффициент конвективной теплоотдачи; Тпов – температура поверхности испарения; Тв – температура воздуха. При испарении капель топлива в нагретом воздухе массовый поток паров от поверхности капли уменьшает тепловой поток и, следовательно, скорость испарения. В поршневых ДВС испарение капли топлива обычно сопровождается одновременным ее нагреванием, особенно интенсивным в дизелях. Поэтому для упрощения расчета скорости испарения принимают, что процесс состоит из двух стадий: нагревания поверхности капли до температуры квазистационарного испарения; стационарного испарения при этой температуре. Температура квазистационарного испарения (Ти) зависит от фракционного состава, температуры кипения, давления насыщенных паров, давления и температуры окружающей среды, но почти не зависит от относительной скорости движения и диаметра капли. При высоких температурах окружающей среды (например, в дизелях) Ти можно принимать равной температуре кипения (ТS), так как при определении Ти, в условиях поршневых ДВС, тепло лучеиспускания не учитывается, а его доля составляет менее 1,5 %. При температуре окружающей среды (воздуха) меньшей температуры кипения испарение близко к изотермическому и лимитируется диффузией паров, а когда температура воздуха больше температуры кипения, то испарение топлива лимитируется теплообменом. В расчетах скорости испарения топлив теплоту испарения (Lv), теплоемкость жидкой фазы (Ст), давление насыщенного пара (РS) необходимо брать при температуре квазистационарного испарения капли (Ти). Коэффициенты диффузии (Dп) и температуропроводности (), кинематическую вязкость (), теплоемкость паров (Ср,п) – при температуре пограничного слоя (Тт), а коэффициент теплопроводности среды – при температуре воздуха (Тв). В дизелях топливо испаряется в виде факела, состоящего из множества капель разного размера, движущихся со скоростями, измеряемыми сотнями метров в секунду и при этом идет интенсивный теплообмен с нагретым воздухом, который определяет скорость испарения топлива. При испарении массы капель в турбулентной газовой струе существуют два предельных режима испарения: кинетический и диффузионный. Для кинетического режима скорость испарения системы капель определяется как сумма скоростей испарения отдельных капель в этой системе, а для диффузионного – испарение струи (факела капель) – определяется скоростью поступления наружного воздуха в объем струи (факела).
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|