ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности использования нефтяных топлив в двигателях внутреннего сгорания из "Технология переработки нефти Часть1 Первичная переработка нефти" Эффективная и надежная работа силовых установок машин и механизмов во многом зависит от надежности подачи топлива в камеру сгорания, масла — к узлам трения. Подача рабочих жидкостей по заданной схеме определяется эффективностью и надежностью работы элементов систем, условиями эксплуатации, физико-химическими и эксплуатационными свойствами топлива и масла. При подаче топлива в двигатель, а масла к узлам трения в системах топливо — топливная система , масло — масляная система протекают физические и химические процессы, глубина которых определяется надежностью работы систем. При глубоких превращениях рабочих жидкостей, связанных со значительным нарушением их гомогенности, образованием газа и твердых загрязнений, системы должны обеспечить достаточное разделение гетерогенной смеси и подачу выделенной (жидкой) фазы в камеру сгорания или к узлам трения. Поставленная задача может оказаться невыполнимой, если хотя бы один из агрегатов топливной или масляной системы не будет работать надежно и эффективно. [c.202] В химических ДВС потенциальная энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию газов, а затем — в механическую работу. Во всех типах машин с химическими двигателями в топливных и масляных системах происходит движение жидких или газообразных рабочих тел. В камерах сгорания и в сопловых аппаратах обычно образуются гетерогенные продукты сгорания, которые представляют собой многофазные смеси газообразных, жидких и твердых компонентов. Соотношение этих компонентов зависит от типа и конструкции двигателей. [c.202] Во всех типах двигателей топливо подается из топливного бака подкачивающим насосом через фильтр в командный агрегат (регулятор подачи топлива) и основной насос, а затем через распыливающее устройство или наддувом — в камеру сгорания двигателя. В реактивных, ракетных, дизельных двигателях в качестве распыливающего устройства используют форсунки. В некоторых типах поршневых двигателей с принудительным воспламенением наряду с форсунками в качестве рас-пыливающих и испарительных устройств применяют карбюраторы и инжекторы. [c.202] Тепловые процессы протекают при нагреве и охлаждении рабочих тел в топливных, масляных, гидравлических, тормозных и других системах. Топливо нагревается при сверхзвуковых полетах летательных аппаратов вследствие аэродинамического торможения, охлаждения различных агрегатов, сжатия в насосе при перекачке. Масло нагревается при подаче к горячим узлам трения, охлаждающие жидкости — при охлаждении камер сгорания поршневых двигателей и др. [c.203] Нагрев топлива при использовании в качестве хладагента может быть значительным, например при охлаждении камеры сгорания жид-коетно-реактивного двигателя (ЖРД) температура топлива может повыситься на 100—250°. [c.203] Топливо, масла, специальные жидкости охлаждаются при длительных полетах самолетов на дозвуковых скоростях в верхних слоях атмосферы, эксплуатации техники зимой, а также при длительных полетах спутников и межпланетных кораблей в космическом пространстве. При охлаждении рабочих жидкостей высокоплавкие компоненты могут выделяться в виде твердой фазы. Выпавшая при низких температурах твердая фаза ухудшает процессы подачи рабочих жидкостей и иногда приводит к нарушению нормальной работы соответствующих систем. [c.203] При движении рабочих жидкостей-диэлектриков по системам в них накапливаются заряды статического электричества. Электризация топлив и масел в определенных условиях приводит к взрывам, пожарам и понижает эффективность использования техники. [c.203] Накопление статического электричества при перекачке топлив-диэлектриков обусловлено их полярностью и присутствием мелких ( 1 мкм) твердых частиц, которые легко ионизируются. Электрический потенциал топлив возрастает под влиянием повышенных температур, ультрафиолетового и ионизирующего излучений. [c.203] На скорость деструкции влияет и каталитическая активность металлов, при этом сами металлы могут разрушаться, а продукты коррозии загрязняют топливо. [c.204] При движении топлив по топливной системе напор теряется из-за гидравлических сопротивлений фильтров, регулирующего агрегата, трубопровода, распыливающих устройств и т. д. Этот, чисто физический, процесс оказывает большое влияние на процессы подачи топлива. [c.204] Надежная работа топливной системы будет обеспечена в том случае, если воздействие внешних факторов не будет нарушать гомогенность топлива выше допустимых пределов, а физико-химические свойства топлива будут обеспечивать его нечувствительность к внешним воздействиям. [c.204] Во всех типах двигателей рабочий процесс включает распыливание топлива, прогрев и испарение капель, перемешивание горючего и окислителя, воспламенение и горение, образование газообразных продуктов горения, совершающих механическую работу. Несмотря на общность стадий превращений топлива, рабочие процессы в ЖРД, ВРД, поршневых и газотурбинных двигателях, котельных установках имеют характерные особенности, которые существенно влияют на эффективную и надежную работу силовых установок. [c.204] Основными узлами ЖРД являются камеры (камера) сгорания, системы регулирования и подачи компонентов топлива, исполнительные устройства для создания управляюш их моментов, соединительные магистрали и т. д. В ЖРД используются насосные и вытеснительные системы подачи. Наиболее мощные ЖРД оборудованы насосной системой подачи. Эти двигатели конструктивно выполняют с дожиганием и без дожигания продуктов генерации, выходящих из турбонасосного агрегата. Типичная схема ЖРД с дожиганием продуктов газогенерации представлена на рис. 5.3. [c.205] Создаваемая головкой определенная неравномерность в расходонапряженности служит причиной возникновения обратных токов, обеспечивающих стабильное поджигание впрыскиваемых порций топлива. С этой точки зрения она является полезной для рабочего процесса в камере ЖРД. [c.207] Пары компонентов топлива, перемешиваясь в результате молекулярной и турбулентной диффузии, образуют очаги гомогенной смеси, способной гореть. Смесь в этих очагах воспламеняется обратными токами и выгорает. Последующее испарение топлива осуществляется одновременно с его сгоранием. [c.207] По мере испарения и выгорания капель скорость газа возрастает и становится близкой к скорости капель. Поэтому поток газа уменьшается, снижается интенсивность обратных токов и приток тепла с ними из глубины камеры. При дальнейшем движении скорость капель становится равной скорости газа. Капли испаряются только за счет местных источников тепла — очагов сгорающей гомогенной смеси. Затем скорость капель становится меньше скорости газа, и капли увлекаются этим газом. Процесс интенсифицируется и приобретает лавинообразный характер. К этому моменту капли оказываются прогретыми, местные источники также сильно нагревают капли. Они испаряются на очень коротком участке. [c.207] В ядре потока распыление, испарение, смешение, воспламенение и горение завершаются в основном на расстоянии от головки камеры порядка 100 мм. В пристеночном слое выгорание происходит медленнее, поскольку здесь топливо плохо раздроблено и подвод тепла для его испарения менее интенсивен, чем в ядре потока (рис. 5.4). [c.207] Горение в ЖРД происходит в некотором объеме камеры и сопровождается испарением капель и смешением паров компонентов топлива. Расстояние между начальной и конечной границами зоны горения в ядре потока меньше, чем в пристеночном слое. Если топлива самовоспламеняющиеся, то на температурный ход процесса влияет теплота взаимодействия компонентов топлива. [c.207] Время преобразования жидкого топлива в продукты горения определяется скоростью отдельных элементарных этапов. [c.207] Вернуться к основной статье