汽车拖拉机发动机 第３版 作者 董敬 庄志 常思勤编课件 第三章 燃料与燃烧.ppt

2 燃烧产物的数量 在α1是完全燃烧产物有CO2、H2O、O2、N2 1kg 燃料完全燃烧时， gc生成gc/12 kmol CO2, gH 生成gH/2 kmol 的水蒸气， 消耗了(gc/12+gh/4-go/32)的氧气 3 α1燃烧前后的产物变化量 柴油机 汽油机 燃烧后物质量的增加对循环做功是有利的。 四、燃料热值与混合气热值 1 燃料热值 定义：1kg燃料完全燃烧放出的热量 高热值： 低热值：汽油: 44000 [ kJ/kg ]；柴油: 42500 [ kJ/kg ] 2 混合气热值 可燃混合气的热值以：kJ/kmol kJ/m3 1kg 燃料形成可燃混合气的数量为M1,它所产生的热量是燃料的低热值hμ α=1时理论混合器热值3750kJ/m3（汽、柴油机） 第四节 燃烧的基本知识 一、着火过程 着火——是指混合气自动地反应加热，并产生温升，以致引起空间某一位置或最终在某一时刻有火焰出现的过程 方式：自燃和点燃 1．烃的氧化过程 烃的氧化反应 可以用链锁反应机理来解释中间反应过程 烃的这种氧化反应需要经历：链引发、链传播、链的中断等过程。 1）链引发——是反应物分子受到某种外部因素的激发（受热裂解、光辐射等）分解成分自由原子或自由基（H、O、OH）, 原子或自由基具有很强的反应能力，成为反应中心。 2）链的传播——是指生成的自由原子和自由基与反应物作用，一方面将反应推进一步，另一方面同时生成新的自由原子和自由基的过程。 直链反应：一个活性中心与反应物作用产生一个新的活性中心 支链反应：一个活性中心与反应物作用产生两个以上新的活性中心 由一个H原子在一分支的链锁反应正生成2H2O和3H H+O2 →OH+O 2OH+ 2H2 →2H2O+2H +) O+H2 →OH+H H+3H2+O2 →2H2O+3H 烃烃的这种氧化反应经历: 退化的支链反应 退化的支链反应——不少烃的氧化反应是先直链反应，产生过氧化物或高级醛，然后过氧化物引起新的支链反应，总的速度比支链的慢，例如：柴油机的着火过程。 3）链中断——具有很大反应能力自由原子或自由基与容器壁或惰性气体碰撞，是反应能力减小，不再引起反应。 每次链的中断都会引起反应总体速度的降低。 烃的反应过程特点 1）在反应开始有一个形成与积累活性中心的过程，这一段时间称为诱导期。 诱导期与反应物的温度、压力、容器的形状与材料有关。 2）即使在低温下，如果能激发出活性中心，便能激发链锁反应。 3）反应速度自动加速，开始快（A-B)，随着浓度的降低，速度变慢(B-C)。 4）在反应气体中加入惰性气体，反应速度变慢。 2 自燃 自燃——是指具有适当温度、压力的可燃混合气，在没有外部能量引入的情况下，依靠自身的反应自动加速，并自动引起火焰的过程 自燃的原因在于热量的积累， 着火临界条件：反应放热曲线与散热曲线相切(放热速度≥散热速度) 根据热着火理论分析着火条件，可知： 1）着火温度Tc不仅与可燃混合气的物理化学性质有关，而且与环境温度、压力、容器形装及散热情况有关。 2）临界的温度与压力明显地影响到着火区域 。如图3-7 3）存在一个可燃混合物着火的浓度上限（富油极限）与下限（贫油极限）。 柴油机——低温多级自燃 （1）冷焰诱导期（τ1） 在压缩过程终了时，燃料喷入汽缸内形成可燃混合气。燃料遇到温度较高的空气，开始氧化，但速度缓慢，示功图上的压缩线没有明显的变化。混合阶段，为着火做准备。 （2）冷焰期τ2 经过τ1时间后，反应加剧，出现冷火焰，反应生成醛，过氧化物和一氧化碳等中间产物类，缸内压力超过压缩压力。要求混合气较浓，? = 0.4～0.5。 （3）蓝焰τ3 甲醛到达一定的浓度，发生支链反应，产生CO,发出蓝焰光，蓝焰阶段较短,在蓝焰阶段末期,当积累的活性中心和CO达到一定浓度,以及温度升高到一定程度后,反应开始明显加速,大量CO被进一步氧化成C02,释放出大量热量,形成高温热焰,即燃烧开始 （4 ） τ1 +τ2+τ3时间后 活性中心剧增，化学 反应加速，热积累剧烈， 发生爆炸，出现热火焰。 τ1 +τ2+τ3 ——着火延迟期 在高温的温度下，参与反应的退化支链物质主要是甲醛。 这一阶段的反应不经过冷焰过程，而直接进入蓝焰-热焰的反应过程。这两个过程很难区分，通称为高温单阶段着火。 柴油机的自燃具有低温多阶段着火的特点。 汽油机的爆震现象，也是低温多阶段着火的结果。 3