2 Разработка способа исследования горючести топлив для карбюраторных двигателей .

2.1 Теоретические основы методов исследования.

Процессам воспламенения и горения принадлежит определяющая роль в осуществлении высокоэффективного рабочего процесса в любом типе двигателя внутреннего сгорания.

Процесс горения осуществляется в результате сложных физико-химических превращений смеси горючего и окисления, в основе которого лежит химическая реакция развивающаяся в условиях прогрессивного самоускорения, вызванного накоплением теплоты и активных промежуточных продуктов реакции. Процесс воспламенения включает физико-химические превращения горючей смеси, в результате которых становится возможным такое развития процесса и распространения зоны реакции по исходной горючей смеси [1].

Для осуществления процесса воспламенения необходимо иметь горючую смесь определенного состава в паро или газообразном состоянии, а также условия, обеспечивающие накопления теплоты или активных промежуточных продуктов реакции в таком количестве, которое вызывает прогрессивное самоускорение реакции до воспламенения.

Для характеристики процессов воспламенения и горения необходимо знать:

-параметры воспламенения- пределы воспламенения, температуру, период задержки воспламенения, эффективную энергию активизации и энергию зажигания при принудительном воспламенении;

-параметры горения- скорость распространения зоны реакции по нормам к поверхности фронта пламени, его толщину и полную поверхность, температуру горения.

Указанные параметры, определенные в одинаковых условиях испытания, дают оценку воспламеняемости и горючести топлива. Трудность непосредственной оценки этих свойств заключается в том, что параметры воспламенения и горения зависят от условий их определения. Полная оценка воспламеняемости и горючести топлива получается тогда, когда известны параметры воспламенения и горения при различных значениях факторов, определяющих условия осуществления этих процессов. Наиболее важными факторами являются температура, давления и состав смеси.

Параметры воспламенения и горения определяются непосредственно в двигателях или на установках и приборах, представляющим собой открытые или закрытые реакционные сосуды и камеры сгорания. Известно большое количество методов с использованием «горячих» бомб, одноцилиндровых машин и установок, моделирующих условия воспламенения и горения в двигателях.

Развитие физико-химических превращений горючей смеси регистрируется путем измерения:

- температуры или давления

-концентрации исходных, промежуточных и конечных продуктов реакции;

-интенсивности излучения в период предпламенных превращений и в процессе горения;

-скорости распространения зоны реакции.

Пределы воспламенения, температура и период задержки воспламенения газообразных горючих смесей оцениваются на основании экспериментальных данных.Для этой цели используются методы:

-впуска заранее подготовленной горючей смеси в нагретый сосуд;

-раздельного нагревания и последующего смешения горючего и окислителя внутри нагретого сосуда;

-адиабатического сжатия горючей смеси;

-воспламенения на горячей поверхности.

За пределы воспламенения принимаются те значения состава смеси, при которых становится возможным воспламенения.

Вместо концентрационных пределов иногда удобно пользоваться температурными пределами воспламенения.

Нижним температурным пределом воспламенения называется та низкая температура горючего, при которой насыщенные пары его образуют с воздухом смесь, способную воспламеняться при поднесении источника зажигания. Концентрация паров при нижнем температурном пределе взрываемости является нижним концентрационным пределом воспламенения.

Верхним температурным пределом воспламенения называется та наивысшая температура горючего, при которой насыщенные пары его образуют с воздухом смесь, способную воспламеняться при поднесении источника зажигания. Концентрация паров при верхнем температурном пределе взрываемости является верхним концентрационным пределом воспламенения.

Нижний температурный предел воспламенения совпадает с понятием температуры вспышки. Температура вспышки определяется в открытых и закрытых приборах. Для горючих с температурой вспышки более 70 ⁰С определения выполняется в открытых приборах. Температура вспышки лежит в основе классификации жидкости по степени их пожарной опасности.

Температура воспламенения определяется как наинизкая температура, достигнув которой смесь воспламеняется. В некоторых методах испытания за температуру воспламенения принимается наинизкая температура стенок реакционного сосуда, при которой осуществляется воспламенения.

Известные трудности вызывает определения периода задержки воспламенения. Особенно трудно определить момент начала ускорения реакций взаимодействия между горючим и окислителем. Поэтому в большинстве случаев определяется условный период задержки воспламенения. В зависимости от способа воспламенения за начало периода берется момент впуска горючей смеси в сосуд, момент начала контактирований горючего и воздуха или момент включения источника зажигания. Начало воспламенения фиксируется по началу интенсивного свечения или ионизации. Наиболее часто в практике применяют метод измерения температуры или давления реагирующей смеси. Начало воспламенения определяют по линии перехода от плавного к резкому изменению этих величин.

Испытания на двигателях и специальных установках с малоразмерными двигателями позволяют определять кроме периода задержки воспламенения и другие параметры воспламенения и горения: энергию активизации, скорость нарастания давления и максимальное давление при воспламенении.

Для исследования механизма воспламенения отбирают и изучают продукты предпламенных превращений в различных условиях развития этого процесса.

Многие экспериментальные методы не позволяют непосредственно определить скорость горения в двигателях. и дают лишь относительную оценку ее по скорости нарастания давления и распространения пламени, времени развития отдельных фаз процесса.

Оценка горючести топлива такими методами является сложной и малоприменимой для контроля качества. Для контроля качества применяются методы испытания в двигателях, на моторных установках и стендах с лабораторными двигателями при которых соответствующие параметры используемого топлива сравниваются с параметрами эталонного топлива.

Энергетический запас данной горючей смеси оценивается теплотой сгорания. Тепловой эффект реакции горения может быть отнесен к единице массы или объема горючей смеси, или только горючего[7].