发动机课件第四章课件.ppt

例如：氢的燃烧化学方程：2H2+O2→2H2O 实际过程是： 链引发： H2 →2H 链传播(链爆炸)： H+O2 →OH+O O+H2→OH+H 2OH+H2 →2H2O+2H 链中断： H+H+M →H2+M（M是惰性气体分子） H+OH+M →H2O+M H+O+M →OH+M 反应物分子分解为自由原子或自由基，形成活化中心。 反应进一步推进，生成新的自由原子或自由基。 具有反应能力的自由原子或自由基与冷的壁面或惰性气体碰撞,使反应能力减小。 CH+N2 →HCN+N CH2+N2→HCN+NH 例如：柴油机燃烧过程中有两种NOx 混合气的着火往往不是单一机理进行，二者机理同时存在相互促进。一般说，在高温下以热爆炸为主，在低温下以链锁反应为主。 快速NO的产生是个典型的连锁反应过程 热力NOx 快速NOx 很容易与O结合生成快速NOx 链锁反应特点： 1）诱导期?i：积累活性中心过程，量变； 2）链爆炸的原因，是能激发活性中心，不一定高温; 3）反应自动加速；随温度急剧增高（A~B）;随反应度浓度的减少而降低（B~C） 4）加入惰性气体时， 反应速度迅速下降； 而加入添加剂时： 使反应速度加速。 与反应物物性参数、浓度、温度、容器形状有关 3、点燃 点燃是指利用电火花等外部能量在可燃混合气中产生火焰核心并而引起火焰传播的过程。 能够可靠着火所需要的最小能量称为最低点火能量。 燃料的种类 混合气的含量 空气的氧含量 压力和温度 点火处气流的运动状况 电火花的性质 电极的几何形状和距离 燃料 汽油 酒精 苯 醚 上限 0.5 0.4 0.4 0.4 下限 1.3 1.7 1.25 1.25 可燃混合气范围或者着火界限 电极间隙与点火能量关系： 电极间隙过大?需点火能量越大； 间隙过小?能量在大也不能着火。 熄火距离：指不能着火的最小电极间隙。 混合气浓度限制： 超出着火界限，不能着火。 汽油机循环变动： 火焰核形成过程中条件的随机性 造成。 4.4.2 内燃机的燃烧方式 预混合燃烧 扩散燃烧 均质压燃 1．预混燃烧 着火之前，燃料蒸汽和空气已经充分混合，这种混合气称为预混合气，这种混合气的燃烧方式称为预混合燃烧。 特点 燃烧室空间各点上的压力和温度是不均匀的，所以在局部地区点燃后形成火焰核，然后在预混合气中以火焰传播形式完成燃烧过程。 燃烧室内气体分为燃烧产物相和未燃混合气相两个相 燃烧速度取决于火焰的传播速度 预混合气中的火焰传播和气体流动情况有很大关系，可分为层流火焰传播和湍流火焰传播 根据混合气的气流特性将预混合气的火焰传播过程分为层流火焰传播和湍流火焰传播过程。 1）层流火焰传播: 特点：火焰前锋为球面，且很薄=1/10mm~1/100mm 层流火焰将燃烧室分为已燃和未燃区 传播原理：层流火焰面内温度梯度和浓度梯度很大; ?引起强烈的传热和传质现象； ?促使邻近混合气快速化学反应； ?造成火焰空间移动现象?火焰传播 影响层流火焰传播的因素：生成HC的主要原因 混合气性质： ?当?a=0.8~0.9时，反应温度高，传播速度最快； ?当?a==1~1.15时，传播速度约降低10%~15%； ?过浓或过稀：反应温度过低不能维持火焰传播 缝隙：火焰不能传播的最小缝隙称为淬熄距离； 如气缸间隙、火花塞缝隙等火焰不能传播； 温度：火焰传播到壁面时，T过低不能传播。 汽油机一般： 2）湍流火焰传播 湍流：气流中不同尺寸涡旋不断形成、发展、分解与消失的不稳定过程。 产生原因：粘性气流速度增加到一定值后，由于边界阻碍、外部干扰等，气流内部形成许多涡旋而造成。 特点：涡旋套涡旋，各种不同尺寸的涡旋组成连续的涡旋谱。 空间时间上紊乱无序变化，但有随机性质； 评价方法：湍流尺度和湍流强度 湍流尺度：指涡旋翻滚一个周期所作用的范围 宏观湍流：决定其力学性质； 微观湍流：在流体的粘性作用下将湍流能转化为热能而消失。 宏观?微观?分子运动?热能 湍流强度：用脉动速度的均方根来表示湍流的能量，主要影响湍流火焰传播速度。 湍流对火焰传播的作用： 宏观湍流：使火焰前锋皱折，增大反应面积，但层流火焰前锋结构不变； 微观湍流：加强传质传热（扩散）—相对层流导热系数增大100倍，