ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Уравнения, описывающие скорость сгорания в дизелях из "Новое о рабочем цикле двигателей " Для описания скорости сгорания существует несколько эмпирических формул. Кроме того, имеются работы, в которых выводятся соответствующие уравнения на базе теоретических положений химической кинетики. [c.12] В уравнениях (3), (4) и (5) величины времени t, и могут быть заменены соответствующими углами поворота коленчатого вала р, и отсчитываемыми от момента воспламенения топлива (Б. М. Гончар обозначает угол через ф ,). [c.13] На фиг. 1 сопоставлены графики приведенных эмпирических уравнений с опытными кривыми х=Р (1) (назовем их характеристиками выгорания), а также с графиком сгорания, построенным ло схеме смешанного цикла. На фиг. 1 кривая 1 — опытная характеристика выгорания авиационного дизеля со струйным смесеобразованием (по данным Б. Ф. Коробова и др. [52]) кривая 2 —опытная характеристика выгорания малооборотного бескомпрессор-ного дизеля (построена по данным К. [c.13] Неймана [91 кривые 3, 4, 5 —графики уравнений (3), (4), (5) ломаный график б — характеристика сгорания, построенная по схеме смешанного цикла при условии подвода 40% теплоты при постоянном объеме и осталь- яой доли—при постоянном давлении. [c.13] Сравнение характеристик выгорания показывает, что эмпирические уравнения (3) и (5), графики которых заключены внутри опытных характеристик дизелей, в порядке первого приближения можно использовать для описания развития процесса сгорания во времени в дизелях. Уравнение (4) для этой цели непригодно. И совсем не годится для описания динамики процесса сгорания гв дизелях схема подвода теплоты по правилам смешанного цикла. Последняя схема равнозначна бесконечно большой скорости сгорания в начале процесса (1 =соп51), а затем скачкообразному падению скорости сгорания до нуля с последующим ее увеличением до некоторой наибольшей величины (р=сопз1). Такой характер изменения скорости сгорания никак не соответствует реальному протеканию процесса сгорания в двигателях. [c.13] Эмпирическое уравнение (3) было использовано автором для теоретического исследования рабочего цикла дизеля со струйным смесеобразованием [10, И]. [c.14] Бимолекулярные уравнения скорости сгорания в дизелях. В основу метода расчета процесса сгорания по времени, а также кинетического анализа сгорания в дизелях К. Нейман [9] положил представление о механизме бимолекулярных реакций. Согласно этому представлению, химическо1е превращение наступит лишь в том случае, если исходные реагирующие молекулы при столкновении будут обладать достаточной энергией и их положение при этом будет благоприятным. Применительно к процессу сгорания в дизелях такими молекулами являются молекулы топлива и кислорода. В дальнейшем реакция протекает по цепному механизму до образования конечных продуктов реакции. К. Нейман изображает химические превращения топлива в дизеле схемой молекула топлива + молекула О2 (цепь реакции) —V молекула СО2+ молекула Н2О. [c.16] Молекулярно-кинетическая трактовка протекания бимолекулярной реакции объясняет теплоту активации Q как сумму кинетических энергий двух сталкивающихся молекул, претерпевающих химическое превращение. Другими словами, считается, что активирующей силой, приводящей к химической реакции, является кинетическая энергия поступательного движения молекул (теплота). Для наступления химической реакции необходимо, чтобы теплота активации равнялась или была больше определенной критической величины, характерной для данного химического превращения. [c.18] Последние два уравнения были использованы для кинетического анализа процесса сгорания в дизеле. По абсолютным значениям и изменениям к, з и делаются заключения о внутреннем механизме не только процесса сгорания, но и процесса смесеобразования (испарение, диффузия и т. д.). При исследованиях константе к придается большое значение. [c.18] К- Нейман [9] приводит метод расчета процесса сгорания, конечной целью которого является определение давлений в цилиндре дизеля с тем, чтобы по полученным значениям давлений можно было построить теоретическую диаграмму цикла без каких-либо произвольных допущений. [c.19] Затем по уравнению (14) определялись эмпирические константы а и Ь, после чего по уравнению (18) вычислялись значения х. Отсюда видно, что эти вычисления подтверждают лишь правильность принятой экспоненциальной зависимости константы скорости сгорания к р1 ) (уравнение (13) для процесса сгорания исследованного дизеля, и только. Никакого аналитического определения закона сгорания по закону впрыскивания топлива, как может показаться с первого взгляда, нет. [c.19] Следует признать, что из всех методов метод исследования и расчета, предложенный К. Нейманом, является наиболее значительной попыткой раскрыть существенные стороны процесса сгорания в дизелях и дает систему расчета этого сложного процесса. Однако в основе этого метода лежит неправильное представление о процессе сгорания как бимолекулярной реакции. В настоящее время точно установлено, что только очень немногие простейшие реакции являются бимолекулярными и что сгорание углеводородов ироисходит по цепному механизхму. [c.20] Как доказано многочисленными опытами, горение углеводородного топлива является типичной цепной реакцией [15, 17]. [c.20] Для начала реакции необходимы свободные радикалы или атомы (активные центры). Свободные радикалы и атомы, обладая свободными валентностями, являются в химическом отношении активными частицами и во много раз легче реагируют с валентнонасыщенными молекулами топлива или кислорода, чем эти последние между собой. При элементарной реакции свободного радикала с молекулой исходного вещества свободная валентность не может исчезнуть один из продуктов этой реакции опять будет свободным радикалом. Эта активная частица вступит в соединение со следующей молекулой, и, аким образом, развивается цепь химического превращения. [c.20] Точно еще не известно, каким образом возникают в камере сгорания дизеля начальные активные частицы в результате ли термического распада молекул или в результате реакции молекул между собой с образованием перекисей и формальдегида и их последующего распада на свободные радикалы. Одно можно утверждать, что если даже в самом начале молекулярная реакция имеет место, то она обязательно приводит к образованию свободных радикалов, которые начинают реакционные цепи [18]. Вследствие большой скорости цепной реакции она обгоняет молекулярную я становится доминирующей, чем определяется основное протекание процесса сгорания. [c.20] Все изложенные факты говорят против бимолекулярной схемн сгорания, принятой К. Нейманом. [c.20] Если учесть адсорбцию кислорода поверхностью капелек распыленного топлива в начале процесса смесеобразования, то концентрационное поле кислорода также является неравномерным. Согласно же бимолекулярной теории сгорания в дизелях, концентрация топлива и кислорода принимается в каждое мгновение равномерной, что сильно искажает действительное протекание процессов. [c.21] Высказанные соображения по бимолекулярной теории сгорания в дизелях приводят к выводу, что константу скорости сгорания к следует рассматривать как некую эмпирическую переменную величину, позволяющую в некоторых случаях удовлетворительно описывать развертывание во времени процесса сгорания в дизелях. К этому, следует добавить, что константы а я Ь, служащие для определения к, также являются чисто эмпирическими величинами, не имеющими к тому же никакого определенного физического смысла. [c.22] Вернуться к основной статье