24. Элементарный состав топлива. Определение необходимого количества воздуха при полном сгорании топлива.
Состав топлива Определение необходимого количества воздуха при полном сгорании топлива
В качестве автомобильного топлива используют бензин для карбюраторных двигателей, дизельное топливо — для дизелей и горючие газы, находящиеся в сжатом или сжпжепном состоянии или получаемые в результате газификации твердых топлив, — для газовых двигателей. Как известно, жидкое топливо по своему химическому составу представляет собой соединение трех основных элементов: углерода С, водорода Н и- кислорода О. Обозначая массовые доли отдельных составляющих символами соответствующих элементов, для 1 кг жидкого топлива можно написать следующее равенство:
С + Н + 0 = 1.
В зависимости от количества кислорода, поступающего в цилиндр двигателя, сгорание топлива может быть полным или неполным. При полном сгорании образуются продукты, состоящие из углекислого газа С02, водяных паров Н20, избыточного кислорода 02 и азота N2 который поступает в цилиндр вместе с воздухом.
В случае неполного сгорания из-за недостатка кислорода часть углерода сгорает полностью и образует углекислый газ С02 (С + 02=С02), а часть — неполностью с образованием окиси углерода СО (2С + 02 = 2СО).
При расчете в киломолях количество кислорода, теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива, равно С/12+Н/4-От/32 где От/32 число киломолей кислорода, который содержится в топливе.
В воздухе по объему содержится 21% кислорода и 79% азота и поэтому количество воздуха в кмоль, теоретически' необходимое .для сгорания 1 кг топлива, Lо= 1/0,21(С/12+Н/4-От/32)
Величина Lо (в кмоль/кг) для бензина составляет 0,512, а для дизельного топлива 0,496.
В действительности на каждый килограмм или кубический метр топлива в цилиндр двигателя поступает воздух в количестве, которое отличается от теоретически необходимого. Отношение действительного количества воздуха L к теоретически необходимому Lо называют коэффициентом избытка воздуха:
а=L/Lо
Если коэффициент а = 1, то полное сгорание топлива (до конечных продуктов окисления) возможно только при идеальном смешении топлива с воздухом, когда каждая частица топлива обеспечена' необходимым для ее сгорания количеством кислорода. Поэтому полное сгорание топлива практически возможно только при коэффициенте а > 1.
Для повышения мощности карбюраторных двигателей и двигателей с впрыском топлива и принудительным воспламенением приготовляют смесь с коэффициентом а <; 1 • При этом часть углерода топлива сгорает с образованием окиси углерода СО, вследствие чего экономичность двигателя ухудшается.
Значения коэффициента избытка воздуха а для автомобильных двигателей при полной подаче топлива колеблются в пределах 0,85—1,15 для карбюраторных, 1,1—1,3 — для газовых двигателей, 1,3—1,7 — для дизелей (при малых нагрузках коэффициент а равен 4 единицам и более).
