Химические реакции при сгорании топлива

Химические реакции при сгорании топлива [c.36]

Стехиометрией называют изучение количественных пропорций, в которых происходит химическая реакция рассматриваемых веществ. Именно здесь использование моля оказывается чрезвычайно удобным, так как при сгорании топлива происходит химическая реакция между целыми числами молекул, а для вещества, существующего в молекулярном виде, единицей количества молекул является моль. [c.275]

Смеси газов часто встречаются в теплоэнергетике. Так, при сгорании топлива в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания или в топках паровых котлов образуются смеси различных газов. Причем эти газы не вступают в химические реакции между собой. Именно такие механические смеси и рассматриваются технической термодинамикой, причем газы, составляющие смесь, считаются идеальными. [c.29]

Для жидкого топлива количество молей продуктов сгорания всегда больше, чем количество молей свежего заряда (горючей смеси). Приращение объема продуктов сгорания АМ происходит вследствие увеличения суммарного количества молекул в результате химических реакций распада молекул топлива и образования новых молекул. Рост числа молей продуктов сгорания — положительный фактор, так как увеличивает объем продуктов сгорания и, следовательно, способствует некоторому возрастанию полезной работы газов при их расширении. [c.11]

Конечным продуктом теплоэнергетического производства являются электрическая и тепловая энергия, а исходным сырьем — заключенная в топливе химическая энергия. Вода в этом производстве используется в качестве промежуточного вещества в топке парогенератора при сгорании топлива (химической реакции соединения топлива с кислородом) выделяется тепловая энергия, которая через металлические стенки труб передается протекающей в них воде. За счет этого тепла осуществляется переход воды из жидкого состояния в газообразное, т. е. в перегретый пар, энергия которого приводит во вращение ротор паровой турбины и находящийся с ней на одном валу электрический генератор. Кроме того, на теплоцентралях некоторая часть полученной водой тепловой энергии отпускается в виде отборного [c.31]

ТОПЛИВО и ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ПРИ ЕГО СГОРАНИИ [c.29]

Химические реакции при полном сгорании жидкого топлива. Элементарный состав топлив определяют по уравнению (36). [c.36]

Нас интересует, прежде всего, химическая эксергия топлива, используемого в теплосиловых установках (в частности, ДВС). Точное ее определение весьма трудоемко. Приближенные уравнения основаны на определении и анализе теплового эффекта реакции окисления (сгорания) топлива. При сгорании единицы массы топлива выделяется энергия в тепловой форме. Часть этой энергии будет потеряна на испарение образующейся при окислении топлива воды. В результате перевода воды из жидкого состояния в [c.74]

Из описания работы процесса реального двигателя внутреннего сгорания с быстрым сгоранием топлива при постоянном объеме видно, что он не является замкнутым. В нем имеются все признаки необратимых процессов трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен при конечной разности температур и т. п. [c.262]

Изложенные методы расчетов и экспериментальных оценок ракетных двигателей являются, конечно, идеализированными Если в ракетном топливе используются металлы или их соеда не-ния, то в процессе адиабатического расширения возможна конден сация некоторых продуктов сгорания. При конденсации выделяется тепло и уменьшается число молей газа. Из-за высокой скорости потока условия равновесия не выполняются. Для определения различных видов потерь в дополнение к обусловленным запаздыванием по температуре и скорости требуется знать скорость образования зародышей, конденсации (разд. 3.2) и химических реакций (разд. 3.3). Однако для веществ, образующихся при работе ракетного двигателя, и условий его работы указанные-скорости в общем случае неизвестны. В этом состоит основная трудность сравнения расчетных и действительных характеристик ракетного двигателя. [c.335]

Исходя из указанных положений наиболее вероятной схемой процесса горения является горение пылинки в топочной камере в объеме движущегося потока — выход летучих, горение летучих в движущейся среде и горение коксовой частицы с одновременными физико-химическими превращениями минеральной части топлива. Эти превращения происходят одновременно с диффузией окислителя к остатку частицы, горением остатка при протекании вторичных реакций продуктов сгорания на раскаленной повфхности частиц или вблизи от нее. [c.46]

Реакции горения газообразного топлива протекают очень быстро — практически мгновенно. Такой взрывной характер химических реакций объясняется не только сильным влиянием температуры, но и цепным характером их протекания. Согласно теории цепных реакций, разработанной акад. Н. Н. Семеновым горение представляет собой цепную реакцию с разветвленными цепями, когда каждая активная молекула быстро порождает ряд новых активных центров, быстро ускоряющих ход реакций. Для примера рассмотрим сгорание водорода, суммарную реакцию которого можно записать по уравнению (17-4). В действительности при сгорании молекула водорода На, сталкиваясь с какой-либо активной молекулой М, распадается на два атома водорода по схеме [c.227]

Выше была рассмотрена кинетика химических реакций горения в предположении, что подача окислителя (кислорода воздуха и других) осуществляется без ограничения. Однако при анализировании процессов необходимо учитывать не только кинетические (физико-химические) факторы, к которым относят концентрацию реагирующих веществ, давление и температуру их, но и диффузионные процессы, влияющие на подачу окислителя к горящему топливу и на образование смесей, определяемые аэродинамическими факторами — скоростью потоков реагирующих веществ, геометрической формой и размерами тел, расположенных на пути потоков и газов, интенсивностью турбулентности газового факела, t. е. физическими факторами. Главным определяющим процессом при горении топлива в конкретном случае может быть кинетический или диффузионный. Если скорость горения топлива (или общее время, необходимое для его сгорания) лимитируется процессом смешения, то горение протекает в диффузионной области. Наоборот, если смешение происходит очень интенсивно и процесс в целом лимитируется кинетикой собственно реакций горения, то горение находится в кинетической области. [c.232]

Энергии, выделенной при образовании одной молекулы двуокиси углерода (при сгорании угля), достаточно для того, чтобы началось горение соседних атомов углерода. Таким образом, химическое горение является примером самоподдерживающейся цепной реакции однажды начавшись, она быстро распространяется по всему горючему (по цепочкам участвующих в ней атомов). При благоприятных условиях ядерное расщепление также может стать самоподдерживающимся процессом, однако, как мы увидим, крайне мало химических элементов, которые можно рассматривать как ядерное горючее . Так, уран — единственный встречающийся в природе элемент, в котором расщепление может превратиться в самоподдерживающуюся реакцию, а плутоний — другое основное ядерное топливо — получается искус- [c.50]

Всякое явление, при котором происходит образование новых веществ, называется химическим явлением или химической реакцией. Таковы, например, реакции сгорания топлива, превращения железа в ржавчину, разложения воды электрическим током и др. [c.17]

Диффузионная фаза горения характерна для большинства промышленных условий сжигания топлива. В этой фазе время горения зависит уже не от скорости самой химической реакции (поскольку высокая температура в этой фазе вполне обеспечивает быстроту реакции). Здесь интенсификация процессов горения зависит от скорости подвода окислителя и удаления продуктов сгорания, от чистоты горючего (например, подвод окислителя затрудняется при закрытии кусков твердого топлива шлаками), равномерности и полноты подвода окислителя к горючему. Оиа усиливается при увеличении дутья и тяги. [c.48]

Углерод С — самый распространенный в природе элемент. Он встречается в природе в свободном состоянии в виде графита, алмаза, сажи и в различных соединениях. Углерод является составной частью всех видов топлива (торфа, дров, каменного угля, нефти, сланцев, природного газ и др.) при химической реакции (горении), соединяясь с кислородом (при полном сгорании) дает углекислый газ [c.39]

Например, при сжигании топлива в калориметрической бомбе в ней развивается весьма высокая температура. По окончании процесса продукты сгорания охлаждаются водой до исходной температуры топлива и количество отданного ими тепла подсчитывается по повышению температуры охлаждающей воды. Очевидно, что оно будет в точности равно тому теплу, которое выделилось бы в процессе, если бы оно отводилось полностью по мере его выделения, а не по окончании химического процесса, т. е. если бы реакция протекала при постоянной температуре. [c.262]

Задача. В выхлопных продуктах газотурбинной камеры сгорания концентрация кислорода равна 0,15, а топливо сгорает без остатка. Каковы концентрации смеси / и отношение топливо—воздух при допущении простой химической реакции и г = 3,5 [c.89]

Количество газообразных продуктов сгорания в кг, образующихся при горении 1 кг жидкого или газообразного топлива, можно определить по закону сохранения массы вещества при химических реакциях ( 17) масса газообразных продуктов сгорания т равна сумме масс топлива (1 кг), воздуха L и форсуночного пара И фор расходуемого на распыление жидкого топлива (при паровом распы-ливании) [c.91]

Работа ЖРД (рис. 5.3). Компоненты топлива (окислитель и горючее) в определенном соотношении непрерывно поступают через форсунки в камеру сгорания. Распыленные форсунками окислитель и горючее перемешиваются, вступают в химическую реакцию, воспламеняются и сгорают. Первоначальное воспламенение при запуске может быть осуществлено от внешнего источника зажигания в дальнейшем свежая смесь воспламеняется при соприкосновении с горячими продуктами сгорания. Возможно использование в ЖРД топлива, компоненты которого самовоспламеняются при контакте. В результате сгорания выделяется большое количество тепла. При этом температура продуктов сгорания в камере достигает 2500—3500° абс, а давление до 100 атмосфер и более. С этими параметрами продукты сгорания поступают в сопло, где ускоряются до больших сверхзвуковых скоростей. [c.220]

От формы камеры сгорания зависит и возникновение детонации, ограничивающей повышение степени сжатия, а следовательно, и повышение мощности и экономичности двигателя при работе его на определенном сорте топлива. Детонационное сгорание, при котором рабочая смесь сгорает со скоростью примерно в сто раз большей, чем скорость нормального сгорания, чаще всего возникает в местах камеры, расположенных на значительном расстоянии от свечи. В этих местах вследствие удлинения пути пламени, дополнительного сжатия и значительного нагрева несгоревшей части смеси сгорание происходит при более высоких температурах и давлениях, что усиливает интенсивность химических реакций и ускоряет возникновение детонации в той части смеси, которая воспламеняется в последнюю очередь. Чтобы не допустить детонационного сгорания части смеси, сгорающей в последнюю очередь, ее располагают в хорошо охлаждаемой части камеры. [c.103]

В производстве чугуна углерод топлива не только дает необходимое тепло при сгорании, но и является одним из важных элементов, участвующих в химических реакциях, происходящих в доменной печи. [c.13]

Ряд общих явлений указывает на то, что скорость сгорания топлива в двигателях имеет вполне закономерный, а не случайный характер. На это указывает воспроизводимость в цилиндре двигателя более или менее однозначных циклов, чем, собственно, и обусловливается устойчивая работа двигателей. Об этом же говорит тот факт, что наибольшая скорость фронта пламени в двигателях с воспламенением от электрической искры всегда получается при одном и том же составе смеси (при коэффициенте избытка воздуха а 0,85). В этих же двигателях затяжной характер горения наблюдается всегда при бедных смесях. Жесткая работа двигателя, возникающая при большой скорости реакций сгорания, наблюдается, как правило, в бескомпрессорных дизелях, а мягкая работа — в двигателях с воспламенением от электрической искры. Это указывает на то, что принципиально отличные смесеобразование и воспламенение вызывают закономерное изменение скорости горения. С увеличением числа оборотов двигателя продолжительность горения во времени уменьшается, а по углу поворота коленчатого вала увеличивается. Кинетические кривые хода выгорания в двигателях сходны по своему характеру с кинетическими кривыми ряда химических реакций, не имеющих прямого отношения к двигателям и протекающих в иных условиях. [c.35]

В двигателях с воспламенением от электрической искры смесь вовлекается в эффективное сгорание движущимся фронтом пламени, скорость которого зависит в большей степени от факторов гидродинамических (завихрения) и в меньшей — от реакционных свойств смеси [48]. Известно также огромное влияние воздушных вихрей на процесс сгорания в дизелях. По достижении высоких температур происходит частичная диссоциация конечных продуктов сгорания имеют место каталитические явления, например автокатализ парами воды. Все эти сложные обстоятельства, сопутствующие химическим превращениям в двигателях, создают большие трудности при использовании уравнений теории цепных реакций для описания суммарных закономерностей скорости сгорания топлива в двигателях. [c.37]

В установившихся процессах горения, протекающих в печах и топочных камерах, имеет место непрерывность потока горючего и окислителя, подводимых к очагу горения. В этих условиях факторами, определяющими время сгорания топлива, является скорость смесеобразования горючее — окислитель (при гомогенном горении) или скорость газообмена на поверхности твердых частиц топлива (при гетерогенном горении). Таким образом, в общем случае полное время сгорания элементарной частицы топлива складывается из двух отрезков времени смесеобразования (газообмена) Тф, зависящего от чисто физических параметров, и времени, необходимого для протекания самих химических реакций горения Тх [c.241]

Джоуль на килограмм — [Дж/кг J/kg] — единица удельной энергии, в т. ч. кинетической, потенциальной и внутренней, удельной работы, удельной прочности и жесткости, потенциала гравитационного поля, удельного количества теплоты, в т. ч. фазового превращения, химической реакции, удельных массовых термодинамических потенциалов, удельного химического потенциала, удельной массовой теплоты сгорания топлива в СИ 1) по ф-ле V.1.68 (разд. V.1) приЛ = 1 Дж, m = 1 кг имеем а = = 1 Дж/кг. 1 Дж/кг равен удельной энергии тела (системы) массой 1 кг, обладающего энергией в 1 Дж 2) по ф-ле V.1.69 (разд. V.1) при о р =1 Па, р = 1 кг/м имеем а = 1 Па м кг = 1 Н м/кг = 1 Дж/кг 3) по ф-ле 1.696 (разд. V.1) при F = 1 Н, pj= У кг/м имеем е = 1 Н м/кг = 1 Дж/кг 4) по ф-ле 1,78 при Я = 1 Дж, m = 1 кг имеем = 1 Дж/кг. 1 Дж/кг равен потенциалу гравитационного поля, в к-ром материальная точка массой 1 кг обладает потенциальной энергией в 1 Дж [c.263]

Одна из современных конструкций газодинамического органа управления основана на принципе изменения направления вектора силы тяги основного двигателя путем впрыска жидкости или вдува газа в сопло (рис. 1.9.11,е). Механизм возникновения управляющего усилия состоит в следующем. Поток жидкости или газа, подводимый в сверхзвуковую часть сопла через отверстие 1, взаимодействует со сверхзвуковым потоком газообразных продуктов сгорания топлива и, отклоняясь, от первоначального направления, течет в область 2. При обтекании основным потоком этой области образуется скачок уплотнения 3, за которым происходит поворот потока и, как следствие, повышение давления. В результате возникает управляющее усилие Рр. Изменяя расход жидкости, впрыскиваемой в сопло,можно регулировать величину управляющей силы.Впрыск жидкости через различные отверстия, расположенные по окружности поперечного сечения сопла, позволяет обеспечить необходимое направление этой силы. Особенность рассматриваемого рулевого устройства состоит в том, что возникновение управляющего усилия практически происходит без уменьшения тяги основного двигателя. Объясняется это тем, что снижение тяги вследствие потери механической энергии потока газа при переходе через скачок уплотнения компенсируется ее возрастанием благодаря увеличению массы истекающих газов. Более того, тягу можно несколько увеличить, если в качестве впрыскиваемой жидкости применить окислитель, который, вступая в химическую реакцию с недогоревшим топливом, увеличит полноту сгорания. Достоинством рулевого устройства является отсутствие в нем дополнительных подвижных элементов двигателя или сопла,, что упрощает конструкцию и делает его более надежным в эксплуатации. [c.86]

Температуры теплоотдатчика и рабочего тела, например в паросиловых установках, существепно различны, так как ни свойства рабочего тела, ни свойства конструкционных материалов не позволяют довести температуру рабочего процесса до температуры продуктов сгорания топлива. Применение жаропрочных конструкционных материалов может несколько уменьшить эту разность температур такого же результата можно частично достичь при переходе на высокие давления рабочего тела в цикле (применительно к воде это будут закритические давления). Использование теплоты отходящих продуктов сгорания для подогрева топлива и предварительного подогрева рабочего тела дает возможность повысить эффективность применения выделяющейся при сгорании топлива теплоты. Перспективно (во всяком случае в паросиловых установках) использование горячих продуктов сгорания, после того как с их помощью завершен нагрев основного рабочего тела, в качестве вторичного рабочего тела в дополнительном цикле (как это осуществляется в парогазовых установках) нли применение бинарных циклов с использованием в верхнем цикле оптимального высокотемпературного рабочего тела. Можно также использовать в качестве головного звена энергетической установки МГД-генератор. В этом случае горячие газы вначале поступают в рабочий канал МГД-генератора, где кинетическая энергия потока преобразуется в электрическую энергию. На выходе из канала газы направляются в основную энергетическую установку, где отдают теплоту рабочему телу. Кроме использования МГД-генератора возможно создание термоэмиссиоиной надстройки . Целесообразным представляется также использование высоких температур продуктов сгорания для осуществления высокотемпературных химических реакций, в частности для получения водорода из водяного пара. [c.516]

При сжигании топлива в движущемся воздухе в поток вводится дополнительная масса топлива при сгорании топлива в воздухе выделяется тепло и образуется газ — продукты горения. В детальных расчетах можно учесть появление этой дополнительной массы газа и связанное с этим изменение физико-механических характеристик газа. На практике эта масса и иэменение свойств часто относительно малы, так как массовая доля топлива по сравнению с массовой долей воздуха, участвующего в химической реакции, даже в случае стехиометрической смеси мала, например, отношение массы керосина к потребной для его сжигания массе воздуха равно Истехиом 1/15. в действительности в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей (ВРД) весовая доля воздуха значительно больше стехиометрической, отношение а имеет порядок 1,5—3%. [c.98]

Во всех теплотехнических установках стремятся к проведению процессов горения с наибольшей скоростью, потому что это позволяет создать малогабарит ные машины и аппараты и получить в них наибольшую производительность. Процессы горения в существующих установках протекают с большой скоростью с выделением при сгорании топлива большого количества тепла и с развитием высоких температур. Для лучшего понимания влияния разкых факторов на скорость горения ниже рассмотрены элементы кинетики химических реакций. [c.224]

Рассмотрим химическую реакцию, протекающую при сгорании топлива. Пусть (ГнА —А/) будет полезная энергия, отнесенная к единице массы топлива. Она называется энергосодержанием топлива. Для покоящейся монотермической системы максимальную мощность Л тах МОЖНО выразить в следующем виде [c.56]

Опыты, в которых удалось осуществить смешение продуктов неполного сгорания топлива с воздухом как с дожиганием, так и без него, показывают, что практически полное дожигание (фдож=1) и полное смешение при отсутствии дожигания достигаются при одинаковой длине камеры [3]. Этим подтверждается, что время, необходимое для завершения химических реакций при горении перемешанных газов, пренебрел<имо мало по сравнению со временем перемешивания. Исключение могут представить некоторые бедные смеси при высоких п. [c.161]

Рассмотрим некоторые особенности впрыска жидкости в сверхзвуковую часть сопла и ее взаимодействие с газовым потоком. При впрыске жидкости в высокотемпературный поток происходят процессы каплеобразования и нагрева жидкости с последующим ее испарением. Исследования показывают, что максимальный диаметр капель не превышает величины 0,06 у (где Л] — диаметр отверстия для впрыска). Под воздействием сильно нагретых продуктов сгорания наблюдается уменьшение размеров капель, что обусловлено испарением и дополнительным дроблением. При этом испарение происходит настолько быстро, что впрыскиваемую струю уже непосредственно за отверстием можно считать не жидкой, а газообразной. При вспрыске жидкости, вступающей в химические реакции с продуктами сгорания топлива двигательной установки, необходимо учитывать влияние этих реакций на каплеобразование и испарение. [c.343]

Процесс горения топлива в КС энергетических ГТУ сложнее, чем в топочных камерах других энергетических установок. При относительно невысоких температурах химическая реакция горения протекает достаточно медленно, а потребление кислорода во много раз меньше возможности его доставки к фронту пламени, который разделяет топливовоздушную смесь и продукты сгорания. Общая скорость реакции ограничена кинетикой химического реагирования на поверхности, и эту температурную область реакций называют кинетической областью горения. При высоких температурах процесса общая скорость реакции определяется условием подвода кислорода. Доставляемый диффузией к поверхности кислород мгновенно вступает в реакцию, а его концентрация у поверхности приближается к нулю. Формируется диффузионная область горения. Таким образом, скорость процесса горения при смешении струй топлива с воздухом ограничивается не химической реакцией, а более медленными диффузионными процессами массооб-мена. Такие КС называют диффузионными. [c.67]

В НПО Машпроект (Украина) разработаны энергетические ГТУ типа Водолей мощностью 16 и 25 МВт, в которых организованы подача пара в проточную часть установки и его регене рация из парогазовой смеси в контактном конденсаторе — газоохладителе. Для этой цели парогазовый цикл STIG дополнен конденсатором, устанавливаемым на выходном патрубке КУ Газы охлаждаются до точки росы, а пары переходят в жидкую фазу, которую собирают и возвращают в основной бак для последующей рециркуляции. При этом удается уловить воду, полученную в результате химической реакции в процессе сгорания топлива. [c.564]

Рассмотрев различные устройства, основанные на химических реакциях, и в особенности на реакциях типа горения, можно прийти к выводу, что сравнительно невысокая эффективность таких устройств, использующих горение топлива в воздухе, связана прежде всего с Необратимостью самого процесса горения. В то же время топливные элементы работают гораздо более обратимо, поскольку высвобождающаяся за счет реакции химическая энергия непосредственно превращается в электрическую работу. Таким образом, топливные элементы обладают значительно более высокими к. п. д. TiR (а следовательно, и tio) по сравнению с устройствами, работающими за счет сжигания топлива на воздухе. Например, в то время как общий к. п. д. поршневого двигателя внутреннего сгорания по порядку величины близок к 25—35% при полной нагрузке и значительно ниже при частичной нагрузке, общий к. п. д. водороднокислородного топливного элемента может достигать 50% при полной нагрузке, а при небольших токовых нагрузках — даже 90%. Эффективность топливных элементов кратко обсуждается в разд. 20.25. [c.307]

Воспламеняемость топлива характеризует его способность к самовоспламенению в дизеле. Это свойство в значительной мере определяет подготовительную фазу процесса сгорания — период задержки воспламенения, который в свою очередь складывается из времени, затрачиваемого на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешение паров топлива с возду.хом (физическая составляющая), и времени, необходимого для завершения предпламенных реакций и формирования очагов самовоспламенения (химическая составляющая). Физическая составляющая времени задержки воспламенения зависит от конструктивных особенностей двигателя, а химическая — от свойств применяемого топлива. Длительность периода задержки воспламенения существенно влияет на последующее течение всего процесса сгорания. При большой длительности периода задержки воспламенения увеличивается количество топлива, химически подготовленного для самовоспламенения. Сгорание топливовоздушной смеси в этом случае происходит с большей скоростью, что сопровождается резким нарастанием давления в камере сгорания. [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...