Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Идеальные циклы и тепловые процессы в двигателях Тепловой эффект реакции сгорания и коэффициент использования тепла в двигателе
Тепловой эффект реакции сгорания и коэффициент использования тепла в двигателе

Тепло, выделяемое при реакции сгорания, зависит от начальной тем­пературы реагирующих веществ. Данная зависимость определяется зако­ном Кирхгофа, согласно которому тепловой эффект сгорания топлива при начальной температуре Тс будет равен

Термодинамический расчет параметров цикла двигателя ведется от 0? К, поэтому рассматриваемое приращение внутренней энергии определим как разность приращений в интервалах температур от 0° К до Тс и от 0? К до 288° К.

получим выражение теплового эффекта реакции сгорания при начальной температуре Тс

где Qн' —значение низшей теплотворной способности топлива, условно отнесенное к абсолютному нулю температуры, которое пример­но на 2% больше значения Qн. Обычно в тепловых расчетах принимают Qн' = Qн.

Как отмечалось ранее, в процессе сгорания топлива в цилиндре двига­теля температура газов достигает значения выше 2000° К, а потому происхо­дит диссоциация продуктов сгорания. Вследствие этого количество распо­лагаемого (выделяемого) тепла уменьшается.

Неполнота сгорания топлива также уменьшает количество выделяемого тепла в цилиндре двигателя.

Оценка количества выделяемого тепла в цилиндре производится коэф­фициентом выделения тепла ?

который представляет собой долю теплотворности топлива, выделяемую в цилиндре двигателя к рассматриваемому моменту времени. Коэффициент ? учитывает потери тепла вследствие неполноты сгорания Qн.с и диссоциации продуктов сгорания Qдис. Коэффициент выделения тепла характеризует совершенство процесса сгорания топлива.

Кроме указанных потерь тепла, имеются потери тепла в воду, охлаж­дающую цилиндр Q?. Доля теплотворной способности топлива Qн, которая идет на повышение внутренней энергии газов в цилиндре и на совершение работы в период процессов сгорания и расширения, называется коэффи­циентом использования тепла при сгорании

Таким образом, коэффициент использования тепла учитывает рее по­тери тепла в период протекания процессов сгорания и расширения. Опыт­ные данные показывают, что к концу третьей фазы сгорания топлива в ди­зелях величина коэффициента использования тепла составляет ?z= 0,60 ? 0,85 (меньшие значения ?z относятся к быстроходным дизелям, работаю­щим с малым значением ?). Ухудшение процесса смесеобразования (износ сопловых отверстий форсунок и др.) также производит уменьшение значе­ния коэффициента ?z.

Характер изменения ? на линии расширения зависит от количества тепла, отдаваемого стенкам цилиндра и выделяемого вследствие догорания топлива. В момент, когда количество тепла, выделяемого от догорания топ­лива на линии расширения, будет полностью отдано стенкам цилиндра, ко­эффициент использования тепла достигает своего максимального значе­ния ?тах.

При дальнейшем процессе расширения значение ? будет уменьшаться (в отдельных случаях может быть, что максимальное значение коэффициент достигает только в конце расширения) и в конце расширения составляет ?в = 0,80 ? 0,90.