В правой части графика на фиг. 16 показано изменение величины н-о в зависимости от коэффициента а (при а > 1) для бензина, сгорающего в карбюраторном двигателе, а на фиг. 17 - изменение того же коэффициента для дизельного топлива.
При построении кривых (фиг. 16 и 17) принято:
Бензин............... С= 0,855; Н = 0,145; тг = 114
Дизельное топливо.......... С = 0,870; Н = 0,126; О = 0,004
Влияние молекулярного веса mj- на величину ДМ незначительно, так как для большинства топлив. применяемых в карбюраторных двигателях, т7->100.
Аналогично для карбюраторных двигатели, подставив выражения (30) и (25), получим
Н О J
ДМ=: - + --кгмолЫкг топлива. (34)
4 32 т-р
Выражения (33) и (34) показывают, что:
а) при сгорании жидкого топлива объем всегда увеличивается;
б) изменение объема при сгорании не зависит от коэффициента избытка воздуха а;
в) изменение объема при сгорании зависит только от содержания в топливе Н и О, а в карбюраторных двигателях, кроме того, от молекулярного веса топлива .
Влияние содержания водорода и.кислорода в топливе на величину ДУИ обусловлено следующим: кислород жидкого топлива (объемом которого пренебрегают), при обращении в газообразное состояние дает увеличение
объема, равное кгмоль.
Сгорание водорода жидкого топлива дает объем водяного пара в 2 раза больший, чем объем необходимого кислорода, вследствие чего происходит
увеличение объема продуктов сгорания на величину - /сгмоль.
Объем испаренного топлива /сгмоль в горючей смеси до сгорания
не оказывает влияния на количество продуктов сгорания, количество газов остается одним и тем же независимо от того, находится ли топливо до сгорания в жидком состоянии или в виде паров.
Относительное изменение объема при сгорании горючей смеси характеризуется так называемым коэффи циентом молекулярного изменения свежей смеси q, который представляет собой отношение количества килограмм-молей продуктов сгорания к количеству килограмм-молей горючей смеси до сгорания. Из этого определения следует, что
о = ж,-+ж-
При подстановке выражений (34), (25), (33) и (27) получим в случае полного сгорания при а>1 для карбюраторных двигателей
Н L
4 32 mj
10=1+----, (36)
а для двигателей с воспламенением от сжатия
Н О
Обе ЭТИ Кривые, как и формулы (36) и (37), показывают, что коэффициент молекулярного изменения н-о свежей смеси жидкого топлива всегда, больше единицы, но зависит от коэффициента избытка воздуха а, уменьшаясь при увеличении а. Кривые зависимости р-о от а имеют гиперболический характер: по мере увеличения а величина р-о асимптотически приближается к единице.
Увеличение объема при сгорании жидкого топлива, характеризуемое величинами АУИ и р-о» является положительным фактором, так как при этом полезная работа газов в цилгндре двигателя при расширении продуктов сгорания несколько увеличивается.
Мо 1,15
1,70
\>
DJ 08 09 10 1.1 П 1.3 а
Фиг. 16. Влияние коэффициента избытка воздуха а на коэффициент молекулярного изменения свежей горючей смеси для легких топлив:
М2 = Мсо. + Мн.о + 0,79Lo 4- (а -1) Lo = Л4„ + (а -1) L„ (41)
где Мо - количество продуктов сгорания, получающееся при сгорании
1 кгмоль (м) газового топлива при а=1; {а-1) - количество воздуха, находящегося в продуктах сгорания при
данном ос.
Изменение объема при сгорании газового топлива
ДМ = Mg - М = 2 + Т ~~ О ""Рг кгмоль/кгмоль
или м/м топлива. (42)
Из этого выражения следует, что в отличие от жидкого топлива при его рании газообразного топлива:
а) возможно как уменьшение, так и увеличение объема;
б) изменение объема зависит от природы входящих в топливо углеводородов, от количества их и соотношения между количеством углеводородов и количеством водорода и окиси углерода.
Если в соединении СНО число атомов водорода т<(4-2г), то вели-•чина ДМ отрицательна, т. е. объем при сгорании уменьшается. При т> (4-2г) величина ДМ положительна, т. е. объем увеличивается.
В генераторном газе содержание углеводородов с числом атомов водорода более четырех обычно незначительно. Поэтому при сгорании генераторного газа наблюдается уменьшение объема (ДМ-О). При сгорании природного газа обычно получается лишь незначительное увеличение объема (ДМ> >0), так как основным компонентом его является метан СН, не дающий изменения объема при сгорании (AM = 0).
Таким образом, коэффициент молекулярного изменения свежей смеси при газообразном топливе может быть меньше и больше единицы.
о=Ж.=-+-Щ- (43)
В двигателях многих типов при изменении режима работы изменяется величина коэффициента избытка воздуха а. Поэтому представляет интерес анализ зависимости состава продуктов сгорания от а.
Из формул (28) и (38) видно, что при условии полного и совершенного сгорания коэффициент избытка воздуха а не влияет на абсолютные количества СО2 и Н2О, содержащиеся в продуктах сгорания. Однако с увеличением коэффициента а в продуктах сгорания увеличивается количество двухатомных газов (N2 и О2), а следовательно, увеличивается и величина Мг. Вследствие этого в зависимости от изменения коэффициента избытка воз-.духа а меняется объемный состав продуктов сгорания.
Объемные доли отдельных компонентов продуктов сгорания легко находятся делением выражений (28) и (38) на выражение (31) или (41) суммарного количества килограмм-молей продуктов сгорания. Если через COg,
