ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость рабочего процесса двигателей от химических свойств топлива из "Физико - химические основы применения моторных, реактивных и ракетных топлив" Теоретический расчет скорости горения в двигателях с учетом всех факторов, определяющих развитие процесса во времени, очень сложен. При исследовании процесса сгорания в двигателях широко применяются экспериментальные методы, дающие относительную оценку скорости горения по скорости нарастания давления и распространения пламени, времени развития отдельных фаз процесса и т. д. [c.166] Наиболее распространенными являются следующие экспериментальные методы. [c.166] Для общей характеристики процесса исследуются продукты сгорания с помощью газоанализаторов. [c.167] Для исследования процессов смесеобразования, воспламенения и сгорания в двигателях используются также методы с применением радиоактивных изотопов. [c.167] пияние химической природы топлива на запуск наиболее сильно проявляется в двигателях, не имеющих устройств принудительного зажигания. Особенно большое значение имеют пусковые характеристики для самовоспламеняющихся ракетных, а также дизельных топлив. [c.167] Чем лучше воспламеняется топливо, тем легче осуществляется запуск жидкостно-реактивного двигателя, более плавно и быстро устанавливается заданный режим его работы. При плохой воспламеняемости топлива скорость нарастания давления и максимальное давление в камере сгорания при запуске могут достигнуть таких величин, при которых возможно разрушение двигателя. [c.167] С улучшением воспламеняемости дизельных топлив сокращается период задержки самовоспламенения и облегчается запуск двигателя. На рис. 66 приведены пусковые характеристики дизельных топлив различного группового углеводородного состава. Топлива с большим содержанием ароматических углеводородов вызывают. затруднения при запуске двигателя, особенно при низких температурах окружающего воздуха. Наилучшие пусковые качества имеют топлива алка-нового основания, однако высокая температура застывания горючих, содержащих большое количество алканов, ограничивает возможность использования таких топлив в зимних условиях. [c.168] Во всех типах двигателей внутреннего сгорания химические свойства топлива оказывают влияние на полноту и устойчивость процесса сгорания. [c.168] Основные нарушения нормального развития рабочего процесса в поршневых двигателях с искровым зажиганием связаны с возникновением детонационного сгорания, в дизелях — с появлением неуправляемого быстрого горения в начальной стадии процесса, в воздушно-реактивных и жидкостных ракетных двигателях — с явлением срыва пламени и вибрационным горением. Указанные нарушения в рабочем процессе всех типов двигателей приводят к снижению эффективности использования энергии, выделяющейся при горении топлива, а в отдельных случаях могут вызвать и механические повреждения двигателя. [c.168] При нормальном сгорании в поршневых двигателях с искровым зажиганием после образования первоначального очага пламени, за счет принудительного воспламенения, происходит турбулентное распространение пламени в объеме камеры сгорания со средней скоростью 15—40 м/сек. [c.169] При детонации развитие процесса сгорания вначале ничем не отличается от нормального. Изменения в характере сгорания, сонровождающ иеся резкими местными повышениями температуры, давления и скорости раснространения пламени, наблюдаются в той части тонливо-воздушной смеси, которая сгорает в последнюю очередь. В этой части смеси в результате развития предпламенных окислительных процессов возникают очаги самовоспламенения. [c.169] Взрывной процесс самовоспламенения распространяется на достаточно большой объем частично прореагировавшей горючей смеси. [c.169] При этом на границах воспламенения объемов горючей смеси возникает резкий перепад давления — ударная волна. [c.169] При определенных условиях ударные волны, проходя по горючей смеси, могут вызвать появление детонационных волн. Возникновение ударных волн — наиболее специфический признак детонационного сгорания в двигателе. [c.169] Ударные волны, в основном, вызывают и наиболее важные внешние признаки детонационного сгорания— перегрев двигателя, снижение мощности и экономичности. Ударные волны, периодически отражаясь от стенок, вызывают колебания газов и усиленную теплоотдачу от газов к стенкам. Это приводит к снижению температуры выпускных газов и перегреву двигателя. Перемешивание полностью не прореагировавшей смеси с продуктами сгорания и диссоциация, вызываемая резким повышением температуры, во фронте ударных волн также не позволяют наиболее полно и эффективно использовать химическую энергию топлива. [c.169] Нарушение в нормальном развитии процесса горения в дизелях связано с возникновением неуправляемого быстрого горения в начальной стадии процесса горения. В результате резкого перехода от предпламенных процессов окисления к массовому горению резко возрастает скорость нарастания давления по углу поворота коленчатого вала и возникает жесткая работа двигателя. При этом, повышаются ударные нагрузки на шатунно-кривошипный механизм, возникает опасность механических повреждений — разрушения подшипников, деформации поршневых колец и пальцев. [c.170] В таких условиях предпламенные процессы окисления развиваются в больших объемах тонливо-воздушной смеси и, когда скорости химических реакций достигнут величин, соответствующих цепочно-тепловому взрыву, возникают почти одновременно многочисленные очаги самовоспламенения (рис. 68, 7—9). Возможно, что эти очаги образуются вблизи отдельных крупных капель топлива и их скоплений. Одновременно с развитием турбулентного горения от этих очагов пламени во всем объеме камеры сгорания возникают все новые и новые мелкие очаги горения 10—14). На кадре 12 видно, что вблизи стенки камеры сгорания, на которую была направлена струя распыленного топлива, формируются несколько довольно крупных очагов пламени. Эти очаги быстро развиваются и образуют мощный турбулентный факел пламени, охватывающий непрореагировавшую и частично прореагировавшую горючую смесь во всем объеме камеры сгорания (кадры 13, 14). При таком горении начальная скорость нарастания давления может быть очень большой, что видно на индикаторной диаграмме, приведенной на рис. 68. [c.171] Влияние воспламеняемости дизельного топлива на период задержки воспламенения и жесткость работы двигателя проявляется тем сильнее, чем ниже температура и давление в камере сгорания. [c.173] Разрешение противоречия между необходимостью обеспечить плавное развитие процесса в начальной стадии горения и быстрым и полным сгоранием в основной стадии горения топлива в дизеле является важным условием повышения эффективности сжигания различных топлив и создания многотопливного двигателя на основе дизеля. [c.173] Не останавливаясь на всех направлениях решения этой проблемы, рассмотрим лишь метод термофорсирования дизеля, основанный на термодеструкции впрыскиваемого т плива [40]. [c.173] Вернуться к основной статье