Коэффициент избытка воздуха: Запрашиваемый документ не найден | АвиаПорт.Ru

Содержание

Коэффициент избытка воздуха - это... Что такое Коэффициент избытка воздуха?

Коэффициент избытка воздуха
Коэффициент избытка воздуха
отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания (см. Стехиометрический состав горючей смеси). В зависимости от типа двигателя и режима его работы К. и. в. в камере сгорания может изменяться от значений меньше единицы до нескольких десятков.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.

.

  • Коэффициент давления в аэродинамике
  • Коэффициент надёжности

Смотреть что такое "Коэффициент избытка воздуха" в других словарях:

  • Коэффициент избытка воздуха — (альфа) отношение массы воздуха, приходящейся на 1 кг топлива в данной смеси, к массе воздуха в нормальной горючей смеси …   Википедия

  • коэффициент избытка воздуха — коэффициент избытка воздуха, λ Безразмерная величина, представляющая собой отношение массы воздуха, поступившей в цилиндр двигателя, к массе воздуха, теоретически необходимой для полного сгорания поданного в цилиндр топлива, рассчитываемая …   Справочник технического переводчика

  • коэффициент избытка воздуха — 3. 43 коэффициент избытка воздуха: Отношение фактического объема воздуха для горения к стехиометрическому. Источник: ГОСТ Р 51847 2001: Аппараты водонагревательные проточные газовые бытовые типа А и С. Общие технические условия …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Коэффициент избытка воздуха — отношение фактически затраченного на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому. Коэффициент избытка воздуха при сжигании жидкого и газообразного топлива 1,02 1,15, угольной пыли до 1,25, твёрдого топлива в слое 1,3 1,6. Недостаток… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА — отношение фактически затраченное на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому. Коэффициент избытка воздуха при сжигании жидкого и газообразного топлива 1,02 1,15, угольной пыли до 1,25, твердого топлива в слое 1,3 1,6. Недостаток… …   Металлургический словарь

  • коэффициент избытка воздуха, — 3. 3 коэффициент избытка воздуха, l: Безразмерная величина, представляющая собой отношение массы воздуха, поступившей в цилиндр двигателя, к массе воздуха, теоретически необходимой для полного сгорания поданного в цилиндр топлива, рассчитываемая… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • коэффициент избытка воздуха — oro pertekliaus koeficientas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Tikrojo degimui tiekiamo oro ir teoriškai degimui reikalingo oro tūrių santykis. Erdvinėse kūryklose deginant skystąjį ar dujinį kurą, oro pertekliaus koeficientas 1,02–1,1,… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • коэффициент избытка воздуха — [excess ratio] расход воздуха при полном сжигании топлива, отнесенный к теоретически необходимому; Смотри также: Коэффициент фабрикационный коэффициент температурный …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • коэффициент избытка воздуха — коэффициент избытка воздуха — отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания (см.  Стехиометрический состав горючей смеси). В зависимости от типа двигателя и режима его работы… …   Энциклопедия «Авиация»

  • коэффициент избытка воздуха — коэффициент избытка воздуха — отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ее полного сгорания (см. Стехиометрический состав горючей смеси). В зависимости от типа двигателя и режима его работы… …   Энциклопедия «Авиация»

Коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива

    Практически для обеспечения полноты сгорания топлива в печь необходимо подавать некоторый избыток воздуха. Для жидкого топлива этот избыток превышает теоретическое количество на 15— 40 %, для газообразного в печах с беспламенными панельными горелками на 5—10 %. Этот избыток обозначают буквой а и называют коэффициентом избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха выражается в долях единицы. При теоретическом количестве воздуха а = 1,00, при избытке воздуха, например, 25% а = 1,25.[c.93]
    Нормальная работа горелок обеспечивается при качественном смешении топлива и воздуха, а также некотором избытке воздуха по сравнению с теоретически необходимым его количеством (коэффициент избытка воздуха а = 1,02- 1,4 в зависимости от типа горелок, вида топлива и способа распыления жидкого топлива). Недостаток воздуха приводит к неполному сгоранию топлива и снижению КПД печи, избыток воздуха — к снижению температуры и увеличению объема дымовых газов, что 
[c.76]

    Большой избыток воздуха в топке облегчает горение топлива, однако при этом охлаждается и удлиняется факел и более интенсивно окисляется металл труб, увеличиваются потери тепла с отходящими дымовыми газами. Недостаточная подача воздуха ведет к неполному сгоранию топлива с образованием сажи и копоти в камере радиации, что вызывает перерасход топлива. Коэффициент избытка воздуха для трубчатых печей составляет 1,1 —1,4. [c. 146]

    Для обеспечения полного сгорания газообразного топлива приходится вводить большее количество воздуха, чем это требуется по теоретическому расчету, однако этот избыток должен быть минимальным, так как при увеличении объема продуктов сгорания повышаются потери тепла с уходящими газами. Для сжигания газообразного топлива коэффициент а избытка воздуха принимают не более 10—15% от теоретического расхода. Увеличение а ускоряет процесс сжигания газа в горелках, а при недостатке воздуха и плохом смешении кислорода с газом происходит неполное сгорание. 

[c.37]

    Коэффициент избытка воздуха. Для обеспечения полноты сгорания топлива практически приходится подавать в топку некоторый избыток ьоздуха по сравнению с теоретически необходимым расходом. [c.277]

    Отходящие газы, содержащие твердые частицы или другие компоненты, которые должны удаляться промывкой, часто сжигаются в факельных печах. Если в газе нет достаточного количества углеводородов для поддержания горения, применяют вспомогательные горелки и дополнительное топливо. Отходящий газ можно сжигать в печи для сжигания жидких отходов, а также в других топочных устройствах, если его теплота сгорания и объем соответствуют данной печи. Полное сгорание отходящих газов в факельной печи происходит при температурах 540— 815 °С. Избыток воздуха для полного сгорания отходящих газов равен 40% по сравнению с 75% избытка, требуемого в многоподовых печах. Этот способ повышает экономичность процесса сжигания, так как уменьшение коэффициента избытка воздуха резко снижает потери тепла. [c.143]

    Необходимость сжигать топливо полностью при коэффициенте избытка воздуха, равном или чуть большем 1,0, вызывается стремлением обеспечить наиболее экономичную и эффективную работу котла или печи. Чем меньше будет избыток воздуха в топке, тем меньше тепла унесут отходящие газы. Кроме того, увеличение избытка воздуха снижает температуру газов в топке, отчего топливо горит менее активно и сгорание может стать неполным. Отсюда следует, что работа топки с большим избытком воздуха не только приводит к перерасходу топлива, но и ухудшению работы агрегата, 

[c. 141]

    Если ограничить подачу воздуха теоретически необходимым его количеством, то лри полном сгорании топлива конечная концентрация кислорода оказалась бы равной нулю. Но это означало бы, что завершение выгорания топлива должно происходить при концентрации кислорода, близкой к нулю, а следовательно, близкой к нулю и скорости горения. В подобных условиях завершение полного сгорания топлива могло бы достигаться только за пеограниченно большое время. Этим обусловливается необходимость подачи воздуха в количестве, превышающем теоретическое с тем расчетом, чтобы избыток воздуха обеспечивал 3 в конце сгорания концентрацию кислорода, отличную от нуля. На рис. 7 показана концентрация кислорода в продуктах полного сгорания топлива в зависимости от коэффициента избытка воздуха. Выбор необходимой величины избытка воздуха определяется конструктивными характеристиками топочного устройства, что будет рассмотрено в следующих главах. Отметим, только, что неравномерность поля концентраций кислорода по сечению факела (или топочной камеры Б целом) может существенно ухудшать сгорание топлива даже при достаточно большом среднем избытке воздуха.

Поэтому организации смесеобразования в топочном устройстве должно уделяться самое серьезное внимание. [c.30]

    Коэффициент избытка кислорода в этом случае не] может быть определеи по балансу азота и нужно исходить пз следующего, более общего вывода. Если коэффцциеит избытка воздуха (кислорода) а. меньше единицы, то имеется недостаток кислорода при а большем единицы — избыток кислорода. а = 1 соответствует стехиометрическим соотношениям реакций полного горения составных частей данного топлива. Согласно формуле (2. 24), весовое количество кислорода, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, составит 

[c.42]

    Так как смесь топлива с воздухом недостаточно однородв(Ь распылена в потоке окружающего воздуха и часть кислорода, содержащегося в смеси, не успевает прореагировать с топливом,/ теоретически необходимого количества воздуха недостаточно для полного сгорания данной порции топлива, т. е. практически требуется некоторый избыток воздуха. Отношение действительного количества воздуха, поступившего для сгорания 1 кг топлива, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания 1 кг топлива, называется коэффициентом избытка воздуха а и выражается формулой  [c.14]


    Для полного сгорания топлива с образованием углекислого газа и паров воды необходимо обеспечить в любом месте пламени достаточное количество кислорода. Поэтому практически воздуха подается больше, чем теоретически необходимо для горения. Избыток воздуха зависит от качества топлива, способа сжигания, конструкции печи, конструкции горелок и условий сжигания. Избыток воздуха выражается чаще в процентах или как безразмерный коэффициент а, определяющий отношение количества действительно необходимого воздуха к теоретическому. Вообще рекомендуется принимать при газовых топливах 5—35%, при жидких топливах 20—50% избыточного воздуха. Современные горелки с керамическими камнями практически работают с теоретическим количеством воздуха, т.
е. с нулевым избытком. У автоматически регулируемых больших печей избыток воздуха берется меньше, чем у печей, регулируемых вручную. [c.53]

    В турбореактивных двигателях (рис. 1) встречный поток воздуха сжимается компрессором и поступает в камеры сгорания, куда подается топливо. При сверхзвуковых скоростях полета значительное сжатие воздуха происходит при торможении потока. Процесс сгорания топлива, в зависимости от конструкции двигателя, может протекать в нескольких камерах сгорания (что имеет место в многокамерных двигателях) или в одной кольцевой камере. В результате сгорания топлива в первичной зоне горения при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице, развивается температура 1900—2200°. Чтобы снизить температуру продуктов сгорания, во вторичную зону камеры подается избыток воздуха, который омывает камеру и разбавляет продукты сгорания. В результате этого температура продуктов сгорания с воздухом в конце камеры снижается до 750—850 . После этого продукты сгорания при температуре 650—800° попадают на лопатки газовой турбины и приводят ее во вращение.

Турбина находится на одном валу с компрессором. Число оборотов вала турбины достигает 8000— 16000 об/мин. [c.9]

    Объем воздуха, затрачиваемого на горение топлива, и газов, образующихся в результате горения, обычно измеряют в кубических метрах объема, приведенных к нормальным условиям (0°С и 760 мм рт. ст.). Для полного сгорания топлива требуется некоторый избыток воздуха против теоретического расхода этот избыток воздуха, характеризуемый коэффициентом избытка воздуха lO, зависит от способа сжигания топлива, качества смешения топлива с воздухом и ряда других факторов. [c.136]

    Полнота сгорания отходов зависит от многих факторов, но основными являются высокая температура в топке и необходимый избыток воздуха. Температура 1200—1300 °С достаточна для полного сгорания отходов выще 1350°С температуру поднимать не рекомендуется из-за возможного разрущения кирпичной футеровки. Коэффициент избытка воздуха должен быть 1,1—1,2 увеличивать его не рекомендуется, так как возрастет количество инертного газа (азота), что ухудшит условия абсорбции хлористого водорода (кислота получится менее концентрированной). Оптимальное соотношение между подаваемыми в топку воздухом, топливом и отходами устанавливают опытным путем и затем регулируют автоматически. Во избежание образования в топке взрывоопасных смесей имеется автоматическая система блокировки при внезапном снижении расхода топлива прекращается подача воздуха и отходов. [c.148]

    Для обеспечения полного сгорания обычно приходится давать некоторый избыток воздуха сверх теоретически необходимого (для 1 кг жидкого топлива требуется в зависимости от его состава 10—10,5 м3 воздуха). Отношение количества воздуха, фактически введенного в топку, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке а. Высокое значение а указывает на ненормальности в эксплуатации печи (подсос воздуха через неплотности печной кладки) й приводит к повышенным потерям тепла с газами, уходящими в дымовую трубу. [c.99]

    Если бы при таком ходе процесса сгорания стенки топки поднимали свою температуру вслед за газами до того же уровня и были бы абсолютно нетеплопроводны, то все тепло, выделяемое топливом, пошло бы только на нагрев топочных газов. Тогда в каждой отдельной зоне топки температура этих газов достигла бы теоретического уровня, соответствующего местному (зонному) избытку воздуха. В последних зонах топки, где избыток воздуха в топочных газах перестал бы меняться (выгорело все топливо), перестала бы меняться и теоретическая температура горения, как это показывает горизонтальный участок кривой подъема теоретической температуры процесса на фиг. 34, соответствующий такому же горизонтальному участку кривой, изображающей последовательное падение коэффициента избытка воздуха в топочщ х газах, прекращающееся только в конце достаточно развитой в длину топочной камеры. [c.106]

    Многочисленные испытания котельных агрегатов малой мощности с различными горелками, проведенные под руководством автора, показали, что при номинальной нагрузке агрегата зависимость потерь тепла с химическим недожогом от коэффициента избытка воздуха имеет одинаковый характер. Аналогичные результаты были получены А. К- Внуковым [Л. 17] при обобщении испытаний котлов электростанций, работающих на природном газе. При этом можно считать установленным, что оптимальный коэффициент избытка воздуха на выходе из топки численно равен минимальному, при котором начинает появляться химический недожог. Исходя из полученных результатов, в упомянутой работе делается вывод о том, что исчерпывающей характеристикой топочно-горе-лочного устройства является этот минимальный избыток воздуха, названный критическим. Также в работе указывается, что сопоставление приращения потерь тепла на тягу и дутье в зависимости от принятого при выборе машин коэффициента избытка воздуха показало при уменьшении а на 0,1 происходит понижение расхода электроэнергии, эквивалентное 0,2—0,3% от низшей теплоты сгорания газа. Кроме того, изменение сопротивления горелки по воздушной стороне на 100 мм вод. ст. эквивалентно потере 0,14Уо топлива. [c.191]

    МИ газами б) понижается температура факела, что уменьшает коэффициент отдачи, т. е. долю тепла, поглощенного трубами, по отношению ко всему теплу, полученному от сгорания топлива в) свободный, не участвующий в реакциях горснпя кислород воздуха окисляет наружные поверхности труб в печп и ускоряет их разрушение г) избыточное количество газов излишне загружает дымовые каналы. Поэтому нельзя рекомендовать постоянный ввод избытка воздуха для снижения температуры в топке. Избыток воздуха должен быть минимальным, обеспечивающим, однако, химическую полноту горения. [c.88]

    Некоторый избыток воздуха в топке необходим для предотвращения неполного сгорания топлива, однако с увеличением избытка воздуха температура продуктов сгорания снижается и очень значительно. Так, жаронроизводительпость природного газа при а = 1,0 составляет —2020° С. Температура продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,1, будет уже 1880° С, а при двойном избытке воздуха — всего 1170° С. [c.142]

    Горелки для сжигания угольной пыли. В печах применяются горелки типа труба в трубе (рис. 9-39). В таких горелках с угольной пылью подаетсл 25—35% воздуха (первичный воздух) при общем коэффициенте избытка воздуха 0=1,15- 1,20. Скорость пылевоздушной смеси выбирается в зависимости от качества топлива и конструкции печи. При сжигании угольной пыли тонкого помола с большим выходом летучих веществ в пе- д.зэ пылеугольная горелка типа труба чах с большими размерами трубе , рабочего пространства (если это пространство используется для сгорания пыли) выбираются скорости истечения пылевоздушной смеси из горелки порядка 20—30 м/сек. При угольной пыли более крупного помола с малым выходом летучих эта скорость принимается 10—15 м/сек. Во вращающихся печах для обжига цементного клинкера, имеющих большую длину (70— 150 м), эта скорость доходит до 60—70 м/сек. При всех условиях скорость истечения пылевоздушной смеси должно быть выше скорости горения. Скорость аэросмеси в подводящих трубопроводах в 2—4 раза более скорости горения. Во избежание выпадения пыли на горизонтальных участках скорость пылевоздушной смеси доводится до 18—25 м/сек. В тех случаях, когда невозможно выдержать указанную скорость, например из-за частого отключения некоторой части работающих печей, трубопроводы делаются не тупиковыми, а циркуляционными при этом избыток аэропыли включается на вентилятор, подающий первичный воздух. Во избежание быстрого износа ротор вентилятора изготовляется из специальной стали. [c.135]

    Сгорание топлива, необходимого для нагрева сырья, является химической реакцией соединения органических веществ (находящихся в топливе) с кислородом воздуха. Полное сгорание элементов топлива сопровождается образованием углекислоты, сернистого газа и водяного пара. При неполном сгорании образуются также окись углерода и свободный углерод или сажа. Для обеспечения полного сгорания обычно приходится давать некоторый избыток воздуха сверх теоретически необходимого (на 1 кг жидкого топлива требуется в зависимости от его состава 10—10,5 м воздуха). Отношение количества воздуха, фактически введенного в топку, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха а. Высокое значение а указывает на ненормальности в эксплуа-тяции печи (подсос воздуха через неплотности печной кладки) и приводит к повышенным потерям тепла с газами, уходящими в дымовую трубу. Значение а зависит от многих причин. При нормальной эксплуатации оно находится в пределах 1,2—1,5 при использовании газа, для печей с беспламенным горением снижается до 1,02—1,05. [c.64]


ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА СОСТАВ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ

Полная библиографическая ссылка: Панамарев В. Е. ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА СОСТАВ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ / В. Е. Панамарев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - №2(21). - C. 44-52. DOI: 10.21821/2309-5180-2013-5-2-44-52


ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА СОСТАВ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ

Аннотация

В настоящее время существуют утвержденные требования к выбросам вредных веществ в атмосферу с отработанными газами двигателей внутреннего сгорания [1]. Данные требования не распространяются на котельные установки, мощность и потребление топлива которых превышает порой суммарную мощность и ежедневный расход топлива на главные и вспомогательные двигатели одного и того же судна. Главная идея статьи состоит в том, чтобы проанализировать потребление топлива котельными установками и возможность снижения концентрации вредных выбросов путем изменения коэффициента избытка.

Ключевые слова

коэффициент избытка воздуха, вспомогательная котельная установка, выбросы SO , NO , CO

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ). — Пересмотр. изд. — СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2009. — Кн. III. — 304 с. = International Convention for Prevention of Pollution from Ship (MARPOL). — Rev. ed. — B. III.
Instruction Manual for boiler plant. — Aalborg Industries, 2005. — Vol. 1, 2: Boiler type 2xMISSION OL model 25000, Burner type KBSD 1900.
Панамарев В. Е. Опыт контроля состава отработавших газов современных судовых дизельных и котельных установок танкеров / В. Е. Панамарев, Н. И. Николаев, Н. Н. Зиненко // Материалы Всерос. межотр. науч.-техн. конф. / С.-Петерб. гос. морской техн. ун-т. — СПб., 2012. — С. 136–140.
Пат. 110068 РФ. Система мониторинга энергоэффективности и экологической безопасности судов (S3ES-Novoship). Зарег. 10.11.2011.
ГОСТ 17.2.4.06-90. Межгосударственный стандарт. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — 16 с.
Панамарев В. Е. Контроль состава отработавших газов судовых двигателей и котлов в эксплуатации / В. Е Панамарев., Н. И. Николаев, Н. Н. Зиненко // XI конф. по судостроению судоходству, деятельности портов, освоению океана и шельфа «Нева–2011», 21–23 сентября 2011 г. — СПб.: Издат.-полиграф. комплекс ЛЕНЭКСПО, 2011.
Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива в котлах производительностью до 30 т/ч. — М.: Гидрометеоиздат, 1985.

Об авторах

Панамарев В. Е.

ФГБОУ ВПО «Государственный морской университет им. адм. Ф. Ф. Ушакова»

Влияние коэффициента избытка воздуха на расход топлива дизельными ДВС Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Транспорт

УДК 629.3

DOI: 10.12737/article_58f9c4d93ed083.05626092

И.В. Карнаухова, В.Н. Карнаухов, Д.А. Захаров, О.В. Карнаухов, О.В. Рындина

ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА НА РАСХОД ТОПЛИВА ДИЗЕЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В результате исследования были получены численные значения динамики влияния коэффициента избытка воздуха на расход топлива дизельными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Были определены причинно-следственные связи между коэффициентом избытка воздуха и процессом смесеобразования, определены оптимальные интервалы коэффициента избытка воздуха, температуры и

давления воздуха во впускном коллекторе, которые обеспечивают оптимальный расход топлива. Предложена математическая модель определения расхода топлива в зависимости от коэффициента избытка воздуха.

Ключевые слова: коэффициент избытка воздуха, расход топлива, процесс смесеобразования.

I.V. Karnaukhova, V.N. Karnaukhov, D.A. Zakharov, O.V. Karnaukhov, O.V. Ryndina

INFLUENCE OF THE EXCESS AIR FACTOR ON FUEL CONSUMPTION BY DIESEL

INTERNAL COMBUSTION ENGINES

According to the results of the study numeric values of influence dynamics of the excess air factor on fuel consumption by diesel internal combustion engine have been received. Cause and effect relationships between the excess air factor and formation of a mix have been defined, optimum intervals of the excess air factor, temperature and air pressure in an intake manifold which provide optimum fuel consumption have been given.

The mathematical model of fuel consumption depending on the excess air factor has been introduced.

Studies carried out at the department "Operation of motor vehicles" of the Tyumen Industrial University show that the heating of air in an intake manifold of internal combustion engine KAMAZ 740 up to +67°C the temperature interval of the minimum fuel < 2,05 that gives fuel economy consumption increases from-25 to + 77 ° C when to 30 %, especially, at cars operation in severe climatic conditions.

Keywords: excess air factor, fuel consumption, formation of a mix.

Введение

Одним из главных направлений развития автомобильного двигателестроения является повышение энергетических показателей двигателей в целом за счет совершенствования рабочего процесса. 0,045 секунды, поэтому процессы интенсификации смешивания топлива и воздуха имеет первостепенное значение, при этом полнота и скорость сгорания топлива регулируется коэффициентом избытка воздуха а. Увеличение скорости диффузии способствует турбулентности внутри топливных факелов. В современных дизелях распределение топлива в камерах сгорания отличается большой неравномерностью,

поэтому и применяются высокие коэффициенты избытка воздуха а = 1,15 - 2,4.

В начальных стадиях процесса сгорания и больших значениях а смесеобразование идет быстро и скорость сгорания топлива зависит от скорости поступления топлива в камеры сгорания. При низких значениях коэффициент избытка воздуха необходимо более равномерное распределение топлива по всему объему воздушного заряда. В связи с этим на дизельных ДВС необходимо применять качественное регулирование мощности с изменением количества подаваемого топлива при неизменном количестве, поступающего через впускной коллектор, воздуха и необходимого при этом подогреве воздуха во впускном коллекторе с целью поддержания его оптимальной температуры для обеспечения минимального расхода топлива в ДВС. Получаемое при этом значительное увеличение общего коэффициента избытка воздуха не только не приводит к замедлению сгорания, но делает его более быстрым и полным, потому что все большее количество капель топлива встречает на своем пути сжатый и нагретый воздух. В результате этого процесса экономия топлива в условиях эксплуатации достигает в среднем 30 - 35 %,что было подтверждено в результате испытаний автомобиля КА-МАЗ-5410, проведенных на кафедре Эксплуатации автомобильного транспорта Тюменского индустриального университета (деле - кафедра ЭАТ ТИУ). Особенно, подогрев воздуха необходим при работе двигателя на малых и средних нагрузках, так как снижается температура стенок камеры сгорания и это приводит к увеличению в задержках воспламенения смеси. Для устранения этого недостатка необходимо применять уменьшение количества воздуха в камере сгорания или нагрев воздуха с применением нагревателей мощностью 3 - 5 кВт (в зависимости от расхода воздуха). Поэтому наличие подогрева воздуха при высоких степенях сжатия в дизельных ДВС в интервале 17 - 22 кг/см2 позволяют снизить коэффициент избытка воздуха до а = 1,11, обеспечивая удовлетворительное сгорание смеси в достаточно

широком диапазоне условий работы двигателя.

Так же на кафедре ЭАТ ТИУ было установлено, что для средних нагрузок при работе на бедной смеси а>1,1 концентрация углеводородов в выпускных газах дизельных ДВС достигает минимума. Лучшую экономичность двигатель КАМАЗ-740 имеет при а = 1,07 - 1,53.

Отклонение состава смеси от оптимального значения а, как в сторону обогащения, так и в сторону обеднения, приводит к резкому повышению концентрации углеводородов в выпускных газах автомобилей. Понижение максимальной температуры в камерах сгорания происходит при работе ДВС на очень богатой (а < 0,88) и на бедной смеси (а > 0,135).

В дизельных ДВС скорость сгорания смеси от значения а проявляется менее четко вследствие большой неоднородности и времени сгорания смеси по объему камеры сгорания.

Давление на впуске в ДВС, однозначно влияет на среднее эффективное давление цикла (рг) и это позволяет совершенствовать двигатели уменьшением потерь на впуске. . В дизельных двигателях концентрационные пределы распространения пламени отсутствуют, поэтому можно применять как количественное, так и качественное регулирование. При этом коэффициент наполнения не меняется, а изменяется коэффициент избытка воздуха, характеризующий качество горючей смеси. Коэффициент избытка воздуха зависит от многих факторов, в том числе и от температуры воздуха во впускном коллекторе ДВС. Температура воздуха относится к факторам типа (-ю, +ю). Следовательно, зависимость расхода топлива q будет иметь симметричный и - образный вид, то есть искомая модель является квадратичной:

q = qo + • («ф -«с)2

(1)

где q - расход топлива; q0 - минимальный (оптимальный) расход топлива; £ - параметр чувствительности расхода топлива от коэффициента избытка воздуха а; аф-коэффициент избытка воздуха фактический; ао - оптимальный коэффициент.

«ф = «0 + £2 • (tф - О

(2)

где £2 - параметр чувствительности £2 = 1/ оС; tф - фактическая температура воздуха во впускном коллекторе; tо - оп-

тимальная температура (определяется при проведении исследований).

Фактическая температура воздуха определяется с учетом температуры воздуха во впускном коллекторе, давления и его плотности по формуле Менделеева-Клапейрона:

Ч =

Р • Т • 0 а 0 - 273 (3)

о • Рп

где Ра - давление во впускном коллекторе ДВС; То - оптимальная (минимальная температура) во впускном коллекторе; Рф - фактическая плотность воздуха в коллекторе; ро - оптимальная плотность воздуха в коллекторе.

Подставляя формулу (3) в уравнение (2) получаем:

« =

«0 + £2

у

Л

• Рп

- 273

-

у

(4)

Результаты экспериментальных исследований и выводы

В результате экспериментальных исследований получена зависимость коэффициента избытка воздуха от температуры и давления воздуха во впускном коллекторе для двигателя КАМАЗ-740. У дизельных двигателей без наддува при постоянном давлении аопт находится в интервале 0,75-1,45, а при постоянной температуре -0,75-2,1 (рис. 1).

Ю-1 1-2 "2-3 ■ 3-4

2

2

4 3 2 1 0

Температура, °С

Давление, кг/кв.см.

Рис. 1. Зависимость коэффициента избытка воздуха от температуры и давления воздуха во впускном

коллекторе ДвС КАМАЗ-740

В результате исследований получена следующая зависимость для определения коэффициента избытка для двигателя КАМАЗ-740:

а = 0,7 + 0,0006 •

Р • Т • Р0

Р* • Рп

Л

- 273

- 21

у

По результатам экспериментов получены следующие математические модели расхода топлива для двигателя

КАМАЗ-740:

- без подогрева воздуха во впускном коллекторе g = go+ 1,15 (аф-0,7)2;

- с применением подогрева воздуха во впускном коллекторе до оптимальной температуры 67° С g = 25 + 2 (аф-1,4)2.

Подставляя, полученные в результате экспериментов, значения аф в данные математические формулы, вычисляем расход топлива q для двигателя КАМАЗ-740. Полученные результаты представлены на рис. 2 и 3.

-50

-10

30

Рис. 2. Расход топлива ДВС КАМАЗ-740

Ю.4

0,5 Ю,б Ю.7 0.8 0,9 0,95 1

Рис.3. Расход топлива ДВС КАМАЗ-740 с применением подогрева воздуха во впускном коллекторе

до оптимальной температуры

Расход топлива увеличивается при отрицательных температурах, особенно, при понижение давления воздуха во впускном коллекторе от Ра <0,65 и уменьшается при а < 1,85. Оптимальный расход топлива (рис. 2) достигает при а < 1,5 дав-

лении Ра> 0,75 в интервале температур I = +10 - + 67 °С во впускном коллекторе.

При подогреве воздуха во впускном коллекторе ДВС КАМАЗ 740 до +67 °С температурный интервал минимального расхода топлива увеличивается от -25 до + 77оС приа < 2,05.

2

При поддержании вышеизложенных параметров в современных ДВС с помощью применяемых в автомобилестроении датчиков и бортовых компьютеров можно получить экономию топлива до 30 %.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Буров, А.Л. Тепловые двигатели: учеб. пособие / А.Л. Буров; 2-е изд., измен. и доп. - М.: МГИУ, 2008. - 224 с.

2. Дьяченко, В.Г. Теория двигателей внутреннего сгорания. Учебник/ В.Г. Дьяченко. Перевод с украинского языка. - Харьков, ХНАДУ, 2009. - 500 с.

3. Двигатели внутреннего сгорания / Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др., под ред. А.С. Ор-лина, М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

Сведения об авторах:

Карнаухова Инна Владимировна

аспирант кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта» ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет» E-mail: karnaukhovainna 13 @gmail .com

Карнаухов Владимир Николаевич

д-р техн. наук, профессор кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта» ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет» тел.: 8(3452) 28-33-42, 28-33-87 E-mail: [email protected] ru

Захаров Дмитрий Александрович

канд. техн. наук, доцент,

заведующий кафедрой «Эксплуатация

автомобильного транспорта» ФГБОУ ВО «Тюменский

индустриальный университет»

тел.: 8(3452) 28-33-42, 28-33-87

E-mail: [email protected]

Карнаухов Олег Владимирович

канд. социол. наук, доцент

кафедры «Бизнес-информатика и математика»

ФГБОУ ВО «Тюменский

индустриальный университет»

тел. : 8(3452) 28-30-47

E-mail: [email protected]

Рындина Ольга Владимировна

канд. социол. наук,

доцент кафедры «Бизнес-информатика и математика» ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет», тел.: 8(3452) 28-30-47

При этих параметрах кривые расхода топлива превращаются почти в прямые, то есть имеет место линейная зависимость расхода топлива при различных параметрах ДВС, которые легко регулируется.

1. Burov, A.L. Heat engines: Manual /A.L. Burov, 2-d Edition, revised and supplemented - M.: MGIU, 2008. - 224 p.

2. Dyachenko, V. G. Theory of internal combustion engines. Text-book / V.G. Dyachenko. Translation from Ukrainian - Kharkiv, HNADU, 2009. - 500 p.

3. Internal combustion engines / D.N. Vyrubov, N.A. Ivashchenko, V.I. Ivin, etc., under the editorship of A.S. Orlin, M.G. Kruglov. - M.: Mechanical engineering, 1983. - 372 p.

Статья поступила в редколлегию 18.07.2016. Рецензент: д-р техн. наук, профессор ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»

Ш.М. Мерданов

Karnaukhova Inna Vladimirovna

Post graduate student

of the Dep. "Operation of motor vehicles"

of FSBEI HE "Tyumen Industrial University"

Karnaukhov Vladimir Nikolaevich

D. Eng., Prof. of the Dep.

"Operation of motor vehicles"

of FSBEI HE "Tyumen Industrial University"

Zakharov Dmitry Aleksandrovich

Can.Eng., Assistant Prof.,

Head of the Dep. "Operation of motor vehicles"

of FSBEI HE "Tyumen Industrial University"

Karnaukhov Oleg Vladimirovich

Can.Soc., Assistant Prof. of the Dep. "Business Informatics and Mathematics" of FSBEI HE "Tyumen Industrial University"

Ryndina Olga Vladimirovna

Can.Soc., Assistant Prof.

of the Dep. "Business Informatics and Mathematics" of FSBEI HE "Tyumen Industrial University"

Коэффициент - избыток - воздух

Коэффициент - избыток - воздух

Cтраница 4

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топлива, способа его сжигания, конструкции топки и принимается на основании опытных данных.  [46]

Коэффициент избытка воздуха устанавливается на основании следующих соображений. На современных двигателях устанавливают многокамерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси.  [47]

Коэффициент избытка воздуха, отнесенный к газо-воздушной смеси предварительного ( внутреннего) смешения, характеризует собою взаимопереход от кинетического к диффузионному горению: а.  [48]

Коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки аг показывает, какое количество теоретически необходимого воздуха поступает непосредственно через смесительное устройство горелки. Так, например, если коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки аг 1 20, то это означает, что через горелку проходит первичного воздуха на 20 % больше, чем необходимо теоретически.  [49]

Коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки аг показывает, какое количество теоретически необходимого воздуха поступает непосредственно через смесительное устройство горелки. Так, например, если коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки аг 1 20, то это означает, что через горелку проходит первичного воздуха на 20 0 больше, чем необходимо теоретически.  [50]

Коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки а показывает, какое количество теоретически необходимого воздуха поступает непосредственно через смесительное устройство горелки. Так, например, если коэффициент избытка воздуха на выходе из горелки а 1 20, то это означает, что через горелку проходит первичного воздуха на 20 % больше, чем необходимо теоретически.  [51]

Коэффициент избытка воздуха а, определяющий соотношение количеств воздуха и топлива в горючей смеси, характеризует ее качество. При увеличении коэффициента избытка воздуха а смесь делается более бедной, так как уменьшается относительное количество топлива в смеси; наоборот, при уменьшении коэффициента избытка воздуха а смесь становится богаче.  [52]

Коэффициент избытка воздуха а, являющийся основной характеристикой условий горения топлива, показывает величину отно-шения количества воздуха, затрачиваемого на сжигание топлива, к минимально необходимому количеству воздуха для полного сгорания этого топлива.  [53]

Коэффициент избытка воздуха а изменяется более полого. На дизеле с высоким противодавлением характер протекания изменений суммарных коэффициентов избытка воздуха менее крутой, чем при работе по обычной характеристике.  [54]

Коэффициент избытка воздуха а принимается при работе на мазуте 1 1 - 1 15, а температура газов за циклоном на 50 - 100 град выше температуры плавления солей. Величина температуры газов за циклоном проверена не только на легкоплавких солях ( Na2SO4, NaCl и др.), но и при разложении CaFs SiOa с температурой плавления - 1500 С или при обесфторивании природных фосфатов.  [55]

Страницы:      1    2    3    4

9 Определение коэффициента избытка воздуха

по газовому анализу продуктов сгорания.

Коэффициент избытка воздуха  - есть отношение действительного количества воздуха Vд поданного в топочную камеру котла к теоретически необходимому для горения Vо

(16)

Величина  зависит от состава и вида топлива, топочного режима, степени совершенства смешения топлива с воздухом и т.п. Если известен химический состав газов, получаемых при сгорании топлива, коэффициент избытка воздуха может быть определён по "азотной" формуле, которая для случая полного горения топлива записывается следующим образом:

. (17)

где N2 – содержание азота в сухих продуктах горения, %.

При наличии химической неполноты горения формула приобретает следующий вид:

. (18)

Если замерено содержание кислорода О2 в дымовых газах по кислородомеру, то величина  может быть определена приближённо по "кислородной" формуле:

. (19)

Количество азота в продуктах сгорания может быть подсчитано по формуле:

, % (20)

В таком виде "азотная" формула справедлива для топлив, в которых содержится азота меньше 3%.

10 Определение тепловых потерь котла.

1) Потери тепла с уходящими газами определяются разницей энтальпий газов на выходе из последней поверхности нагрева котла и холодного воздуха, поступающего в котёл.

Величины энтальпий имогут быть определены в соответствии с рекомендациями нормативного расчета котельных агрегатов /1/.

, % (21)

2) Потери тепла от химической неполноты сгорания определяются суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в уходящих газах.

При наличии в продуктах сгорания потери тепла с химической неполнотой сгорания находят по формуле:

, кДж/кг (22)

где - объем сухих газов, м3/кг (м33)

Эта потеря может быть выражена в % от располагаемого тепла

, % (23)

Величина может быть рассчитана по формуле:

Для жидкого топлива:

, м3/кг (24)

Для газового топлива:

33 (25)

В формулах (24) и (25) CO2, SO2, CO – содержание в продуктах сгорания двуокиси углерода, сернистого газа и окиси углерода, %; - содержание в исходном топливе двуокиси углерода, окиси углерода, сероводорода и различных углеводородов, %.

Процентное содержание Н2, СО, СН4 определяется на хроматографе.

3) Потери тепла в окружающую среду за счет естественной конвекции и излучения наружными поверхностями агрегата изменяются в зависимости от тепловой нагрузки котла.

Экспериментальное определение потерь тепла от наружного охлаждения представляет значительные трудности. Для стационарных котлов величина q5 принимается по данным рис. 5 для парового котла и рис.4 для водогрейного котла.

При нагрузках, отличающихся от номинальной более чем на 25 %, величина q5 уточняется по формуле:

, % (26)

При испытании котлов на твердом топливе необходимо производить дополнительные замеры для определения потерь теплоты от механического недожога q4 и физического тепла шлаков q6.

Балансовые испытания на различных нагрузках проводятся после выхода котлоагрегата из ремонта для выявления оптимальных эксплуатационных характеристик. Кроме того, по данным таких испытаний можно судить о качестве ремонта. Результаты измерений этих испытаний заносятся в специальную режимную карту (табл.3).

Таблица 3

РЕЖИМНАЯ КАРТА

Котлоагрегата типа___ при сжигании ст№

"Утверждаю" главный инженер" "

Наименование величин

Разм.

1

2

3

4

5

6

Паропроизводительность

т/ч

Перегретый пар

Давление

кг/см2

Температура

оС

Топливо

Расход

Давление

Температура

оС

В

О

З

ДУХ

Сопротивление воздухоподогревателя

ЛЕВ.

мм в.ст.

ПРАВ

-"-

Давление воздуха

-"-

Давление воздуха на горелки

-"-

Температура воздуха за калорифером

оС

Содержание О2 за

%

Коэффициент избытка воздуха за

-

Норма работающих горелок

1 ярус

2 ярус

3 ярус

Разряжение

В топке

мм в. ст.

Перед дымососом

ЛЕВ.

-"-

ПРАВ

-"-

Температура

дымовых

газов

оС

Уходящих

ЛЕВ.

оС

ПРАВ

оС

Температура питательной воды

оС

Амперная загрузка и скорость вращения электродвигателей

ДС

А

а

Б

а

ДВ

А

а

Б

а

УП Регулирующих клапанов

ДС

А

%

Б

%

ДВ

А

%

Б

%

Примечания: Начальник

Начальник ПТО службы наладки

Начальник котельного цеха Руководитель

Инженер группы режимов котельной группы

Руководитель испытаний

Коэффициент избытка воздуха.

Подсчитано, что для полного сгорания:

1кг мазута надо 10,9м3 воздуха(теоретически)

1 м3 газа надо 9,52 м3 воздуха(теоретически)

При сжигании топлива очень важно правильно регулировать поступление воздуха в топку котла.

Если воздуха в топку котла будет поступать мало, то кислорода не будет хватать для полного сгорания топлива, и часть горючих газов, образующихся в топке котла (например, окись углерода СО), и несгоревшие частицы угля будут уноситься с продуктами горения в дымовую трубу. Неполноту сгорания топлива можно заметить по появлению черного дыма из дымовой трубы. Очевидно, что такое сжигание вызывает излишнюю трату топлива.

Чтобы обеспечить полное сгорание кускового топлива, практически приходиться подавать воздуха в топку в несколько раз больше, чем требуется по расчету (например, в полтора раза).

Подсчитано, что для полного сгорания:

1кг мазута надо 10,9м3 воздуха(теоретически)

1 м3 газа надо 9,52 м3 воздуха(теоретически)

Но чрезмерный избыток воздуха в топке котла недопустим, так как много тепла при этом тратится на нагревание излишнего воздуха перед его подачей в топку котла, а также много тепла уносится в дымовую трубу.

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим теоретиче­ского, так как при практическом сжигании топлива не все количе­ство теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате не­достаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку котла, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке

αт = Vвд / Vв°,

где Vвд — действительный объем воздуха, поданного в топку котла на 1 кг топлива,

Vв°— теоретический объем воздуха,

тогда

Vвд = αт ּ Vв° (40)

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топ­лива, способа его сжигания, конструкции топки котла и принимается на основании опытных данных.

αт=1,05 (газ)

αт=1,15( мазут)

При работе топок всех видов необходимо постоянно наблюдать за исправным ведением топочных процессов по контрольно-измери­тельным приборам. На экономичность работы котельной установки значительное влияние оказывают потери тепла от химической не­полноты сгорания топлива. Величина потерь зависит в основном от количества воздуха, поступающего в топку.

Для поддержания нормального горения нужно подводить возду­ха в топку столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, что достигается постоянным контролем за составом дымовых газов. Наиболее важно определение содержания в дымовых газах двуокиси и окиси углерода.

В случае неполного сгорания при недостатке воздуха в составе уходящих газов из топки котла будут углеводороды, окись углерода СО, а иногда и чистый водород Н, а при чрезмерном избытке воздуха создаются условия для удаления из топки котла несгоревших летучих го­рючих веществ и уноса частичек твердого топлива. Поэтому при эксплуатации топки следует сводить неполноту сгорания к возмож­ному минимуму. Как правило, котельный агрегат работает или при полном сгорании, или с незначительной химической неполнотой сгорания.

При присосе холодного воздуха в газоходы котла экономичность его работы снижается, поэтому персонал, обслуживаю­щий котлоагрегат, должен постоянно следить за исправностью обмуровки, плотным закрытием заслонок, дверок, гляделок и пр.


Узнать еще:

Коэффициент избытка воздуха - обзор

3.3.2 Сжигание

Обезвоженный осадок сточных вод, который обрабатывается, может достигнуть достаточно сухого состояния с содержанием твердых веществ около 15–30%, который может быть переработан либо на свалке, либо в сельском хозяйстве. удобрения или сжигание (Fränzle et al., 2012). Органические вещества в иле полностью сжигаются с большим количеством кислорода и превращаются в CO 2 , H 2 O и некоторые другие газообразные продукты в процессе сжигания (Wang et al. , 2016). Эта операция включает в себя ряд сложных изменений и реакций, включая испарение, улетучивание, разложение, спекание, плавление и окислительно-восстановительные реакции, сопровождаемые соответствующими комплексными физическими и химическими реакционными процессами массопереноса и теплопередачи (Hirose et al., 2009 ; Li et al., 2013). Рекуперация энергии посредством сжигания в первую очередь относится к системе рекуперации электроэнергии и тепла (Hong et al., 2009; Xu et al., 2014). Дополнительная обработка остатков состоит из обработки золы, содержащей нелетучие ионы тяжелых металлов, и удаления выхлопных газов (Wang et al., 2016). На примере технологии сжигания в псевдоожиженном слое процесс показан на рис. 3.5.

Рисунок 3.5. Технологическая схема системы сжигания осадка сточных вод в псевдоожиженном слое.

Источник : Изменено из Zhao, J., 2018. Несколько видов технологий обработки ила при сжигании (на китайском языке). Ind. Furn. 40, 1–6.

Существует два режима сжигания: прямое сжигание и смешанное сжигание. В зависимости от содержания влаги и теплотворной способности прямое сжигание может применяться с дополнительным топливом или без него.В таблице 3.1 перечислены несколько требований для прямого сжигания, которые помогают поддерживать потребление топлива и затраты в приемлемом диапазоне. Смешанное сжигание означает сжигание осадка вместе с другими горючими материалами, при котором отсутствует этап сушки, что означает, что это относительно простой и удобный рабочий процесс по сравнению с прямым сжиганием. Более подробные характеристики этих двух технологий были обобщены Li et al. (2013) и Zhou et al. (2008).

Таблица 3.1. Требования к характеристикам шлама для сжигания (Li et al., 2013).

Категория pH Содержание влаги (%) Низкая теплотворная способность (кДж / кг) Содержание органических веществ (%)
Самостоятельное сжигание 5–10 & lt; 50 & gt; 5000 & gt; 50
Сжигание топлива & lt; 80 & gt; 3500
Сжигание сушки

Примечание : Содержание влаги для сушки сжигания означает влажность осадка, поступающего в систему сушки. Содержание песка - важный аспект, который следует учитывать при выборе типа мусоросжигательной установки.

Факторы, влияющие на процесс сжигания, включают время удерживания осадка, рабочую температуру, коэффициент избытка воздуха и свойства осадка. Горение - это процесс, который требует достаточно времени, чтобы реагенты полностью прореагировали. Время удерживания связано с размером частиц осадка, поскольку более мелкие частицы способствуют сгоранию с более высокой скоростью и меньшим временем удержания (Yao and Naruse, 2005).В общем случае повышение температуры может способствовать процессу сжигания, позволяя ему полностью протекать в течение очень короткого промежутка времени. Однако сжигание при слишком высокой температуре может привести к увеличению инвестиций в топливо и вторичному загрязнению в результате увеличения содержания оксинитридов в выхлопных газах. Скорость реакции была чувствительна к температуре во время низкотемпературной фазы, но не могла быть значительно увеличена при высокой температуре (Li et al., 2005). Коэффициент избытка воздуха может быть выражен в формуле.(3.7),

(3.7) α = VV0

, где α представляет собой коэффициент избытка воздуха. V и V0 означают количество фактического и теоретического притока воздуха соответственно.

Достаточная подача кислорода является необходимым условием для обеспечения полного сгорания органических веществ в иле, что также вносит большой вклад в процесс сушки и сжигания. Однако, если коэффициент превышает допустимый диапазон, это также может вызвать снижение температуры и увеличение выбросов выхлопных газов (Wang et al., 2016).

Оборудование, применяемое для сжигания, включает печь с псевдоожиженным слоем, печь с несколькими колосниками, ленточную печь, плавильную печь и вращающуюся печь. Псевдоожиженный слой является наиболее распространенным оборудованием для сжигания осадка и занимает основную долю, составляющую более 90% рынка. Ли и др. (2013) обобщили основные характеристики псевдоожиженного слоя и представили краткое описание печи с несколькими колосниками и вращающейся печи. Чжао (2018) дал подробное описание технологии сжигания во вращающейся печи, сжигания в псевдоожиженном слое и технологии сжигания на решетке.

Сжигание - это традиционный метод обработки осадка с очевидными преимуществами по сравнению с захоронением отходов и сельскохозяйственным использованием, что привело к его признанию в качестве широко распространенного варианта утилизации в Европе. Достоинства в основном проявляются в следующих аспектах: (1) значительное уменьшение объема, которое, как сообщается, составляет около 10% от объема обезвоженного осадка; (2) эффективное удаление токсичных веществ, содержащихся в иле; (3) теплотворная способность, сопоставимая с теплотворной способностью бурого угля, что обеспечивает реальный способ одновременной рекуперации энергии; и (4) слабое образование запаха (Fytili and Zabaniotou, 2008).Обработка осадка, основанная на сжигании, может обеспечить наиболее тщательную переработку осадка сточных вод с точки зрения уменьшения количества, стабилизации, безвредной обработки и повторного использования.

Хотя сжигание считается одним из наиболее многообещающих методов обработки осадка, наличие нескольких проблем ограничивает его развитие. К ним относятся высокие эксплуатационные расходы, вторичное загрязнение выхлопным газом (Li et al., 2005), ограниченная скорость рекуперации энергии и неудовлетворительная стабильность сгорания шлама (Li et al., 2013). Оценка затрат на сжигание варьируется в зависимости от выбранных регионов, а также показывает высокую зависимость от применяемых технологий и допущений в отношении отпускных цен на рекуперированную энергию (Qin et al., 2011; Tarpani and Azapagic, 2018). В будущих исследованиях сжигания осадка сточных вод следует дополнительно рассмотреть оптимизацию рабочих условий для достижения цели низкого энергопотребления, рентабельности, высокой степени рекуперации энергии и низкого уровня выбросов, чтобы соответствовать требованиям устойчивого развития.

Воздействие избытка воздуха |

Многие операторы промышленных печей теряют значительное количество энергии из-за слишком большого количества воздуха, поступающего в печь, что приводит к потере тепла через дымовые газы. Избыток воздуха приводит к образованию кислорода, который не расходуется во время горения, и этот кислород поглощает тепло, которое можно использовать в других случаях, и выносит его из трубы. Химически идеального количества воздуха, поступающего в печь, достаточно, чтобы израсходовать весь кислород, содержащийся в воздухе.Однако этого идеального (известного как стехиометрическое соотношение воздуха и топлива) трудно достичь, потому что топливо и воздух не смешиваются полностью, а это означает, что для полного сгорания всегда потребуется определенное количество избыточного воздуха. Фактически, слишком мало избыточного воздуха приводит к неэффективному сжиганию топлива, накоплению сажи и ненужным выбросам парниковых газов.

Оптимальный уровень избытка воздуха будет варьироваться в зависимости от печей и применений, но обычно 10-15% избытка воздуха является достижимой и оптимальной целью при поддержании либо текущей температуры на входе, либо уровня производительности производства, в зависимости от того, что требуется.Если у вас есть печь с более высоким избытком воздуха, чем 10-15%, у вас есть четкая возможность снизить затраты на электроэнергию за счет уменьшения поступления воздуха в горелку и закрытия любых утечек в печи. Когда соотношение воздух / топливо оптимизировано, результирующая экономия энергии обычно составляет от 5% до> 25%.

Количество избыточного воздуха в системе можно определить путем анализа количества кислорода в дымовых газах. В качестве примера возьмем сжигание природного газа. Предполагая, что уровень CO в дымовых газах очень низок и можно пренебречь неполным сгоранием, содержание кислорода в дымовых газах можно измерить двумя числами: сухое показание A% или влажное показание B%.С помощью этих измерений можно использовать следующие формулы для расчета избытка воздуха: Например, если показание сухого кислорода в дымовых газах составляет 2,5%, то расчет избытка воздуха будет: 0,895 x 0,025 / (0,21-0,025) = 12,1 % избытка воздуха. Слишком большой избыток воздуха приводит к снижению температуры пламени. Это означает, что в систему попадает меньше тепла. Кроме того, избыточный воздух должен нагреваться до температуры дымовых газов, что потребляет дополнительную энергию. Используя диаграмму избытка воздуха (Рисунок A), вы можете определить возможное увеличение доступного тепла, уменьшив избыток воздуха до минимального уровня, при котором все еще достигается полное сгорание в вашей печи.Доступное тепло обычно выражается в процентах, представляющих количество тепла, остающегося в печи (т. Е. Не теряемого с дымовыми газами или утечками), как часть подводимого тепла.

Затем вы можете определить экономию затрат, которая будет достигнута за счет уменьшения количества избыточного воздуха для увеличения доступного тепла. На общую экономию энергии влияют избыток воздуха, температура воздуха для горения, температура дымовых газов, стоимость топлива и т. Д. (Рисунок B).

На самом деле, содержание кислорода в дымовых газах изменяется при изменении интенсивности сжигания.Например, рассмотрим горелку на 100 миллионов БТЕ / час с диапазоном изменения 10: 1. Когда он работает со скоростью 100 миллионов БТЕ / час, избыток воздуха составляет 15%. Однако при минимальной мощности сжигания 10 миллионов БТЕ / час избыток воздуха может составлять 100%. Чтобы получить точную оценку экономии энергии, необходимо проводить систематические измерения и расчеты. Если вы хотите получить более точную оценку, свяжитесь с Firebridge по адресу [email protected]


Понравилось то, что вы читаете? Будьте в курсе нового контента, подписавшись ниже!

Стехиометрическое сгорание

Стехиометрическое или теоретическое сгорание - это идеальный процесс сгорания, при котором топливо сгорает полностью.

Полное сгорание - это процесс сжигания всего углерода (C) до (CO 2 ), всего водорода (H) до (H 2 O) и всей серы (S) до (SO 2 ).

С несгоревшими компонентами в выхлопном газе, такими как C, H 2 , CO, процесс сгорания не завершен и не стехиометрический.

Процесс горения может быть выражен:

[C + H (топливо)] + [O 2 + N 2 (воздух)] -> (Процесс горения) -> [CO 2 + H 2 O + N 2 (тепло)]

где

C = углерод

H = водород

O = кислород

N = азот

Чтобы определить избыток воздуха или избыток топливо для система сгорания , мы начинаем со стехиометрического воздух -соотношение топлива .Стехиометрическое соотношение - это идеальное соотношение топлива при правильном соотношении химического состава. При сгорании всего топлива и воздуха расходуется без остатка излишка .

Оборудование для технологического нагрева редко используется таким образом. Сгорание с "включенным соотношением" , используемое в котлах и высокотемпературных технологических печах, обычно включает небольшое количество избыточного воздуха - примерно на 10-20% больше, чем необходимо для полного сгорания топлива.

Если в горелку подается недостаточное количество воздуха, из котла выходит несгоревшее топливо, сажа, дым и окись углерода, что приводит к загрязнению поверхности теплопередачи, загрязнению, снижению полноты сгорания, нестабильности пламени и вероятности взрыва .

Во избежание неэффективных и небезопасных условий котлы обычно работают с избыточным воздухом. Этот избыточный уровень воздуха также обеспечивает защиту от недостаточного количества кислорода, вызванного изменениями в составе топлива и "рабочими перебоями" в системе управления топливом и воздухом. Типичные значения избыточного воздуха указаны для различных видов топлива в таблице ниже.

  • , если содержание воздуха выше стехиометрического соотношения - смесь называется обедненной топливом
  • , если содержание воздуха меньше стехиометрического соотношения - смесь богатая топливом

Пример - стехиометрический Сжигание метана - CH

4

Самый распространенный окислитель - воздух.Химическое уравнение стехиометрического горения метана - CH 4 - с воздухом может быть выражено как

CH 4 + 2 (O 2 + 3.76 N 2 ) -> CO 2 + 2 H 2 O + 7,52 N 2

Если подается больше воздуха, часть воздуха не будет участвовать в реакции. Дополнительный воздух обозначен как избыточный воздух , но также можно использовать термин теоретический воздух . 200% теоретического воздуха - это 100% избыток воздуха.

Химическое уравнение для метана, сжигаемого с 25% избытком воздуха, может быть выражено как

CH 4 + 1,25 x 2 (O 2 + 3,76 N 2 ) -> CO 2 + 2 H 2 O + 0,5 O 2 + 9,4 N 2

Избыточный воздух и O

2 и CO 2 в дымовых газах

Приблизительные значения для CO 2 и O 2 дюймов дымовой газ в результате избытка воздуха оценивается в таблице ниже:

Избыточный воздух
%
Углекислый газ - CO 2 - в дымовых газах (% объема ) Кислород в дымовых газах Газ для всех видов топлива (% объема )
Природный газ Пропан Бутан Мазут Битуминозный уголь Уголь антрацит
0 12 14 15.5 18 20 0
20 10,5 12 13,5 15,5 16,5 3
40 9 10 12 13,5 14 5
60 8 9 10 12 12,5 7,5
80 7 8 9 11 11.5 9
100 6 6 8 9,5 10 10

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Лучшие практики для достижения идеального соотношения воздух-топливо

Топливное отопительное оборудование - это то, от чего зависят все объекты. Итак, очень важно, чтобы ваше предприятие получало максимальную отдачу от ваших горелок. Что, если бы существовал способ повысить эффективность вашей горелки, а также сократить расходы на электроэнергию? Хорошие новости: есть.При правильной настройке соотношения воздух-топливо в горелке ваша система может работать намного эффективнее и обходиться вам дешевле.

Знаете ли вы, сколько вы могли бы сэкономить благодаря соотношению воздуха и топлива #burners? @RasMech поделился новостями в своей последней статье: Click To Tweet

Что такое соотношение воздуха и топлива?

Первый шаг к пониманию того, как сократить расходы на энергию горелки, - это понять, что такое соотношение воздуха и топлива. Проще говоря, соотношение воздух-топливо - это мера воздуха по сравнению с топливом, участвующим в процессе сгорания.

По соображениям безопасности критически важно знать, какова кривая соотношения воздух-топливо в вашей системе горелки. Эта кривая измеряет минимальное количество избыточного воздуха, которое может содержаться в дымовых газах без образования окиси углерода. У каждой горелки есть такая кривая, и понимание вашей имеет первостепенное значение для безопасности вашей команды.

Запустите горелку с оптимальной эффективностью

Чтобы ваша горелка работала с максимальной эффективностью, вам необходимо знать, какой процент избыточного воздуха лучше всего подходит для вашей горелки.При расчете необходимо учитывать несколько факторов, например:

  • С какими растворителями работает ваша горелка
  • Сколько угарного газа производит ваша горелка

Чтобы предотвратить выбросы окиси углерода и образование сажи на нагревательном оборудовании, включите горелку с избытком воздуха примерно 10-20% при сильном огне. Даже при том, что многие горелки сделаны и работают по-разному, работа горелки в пределах этого диапазона должна работать для вашей системы (это еще одна причина знать кривую соотношения воздух-топливо).

Будьте осторожны при регулировке количества избыточного воздуха. Слишком много или слишком мало может снизить эффективность вашей горелки. Уменьшение избытка воздуха, как правило, снижает температуру дымовой трубы, что увеличивает сгорание и эффективность котла, но это не означает, что вы должны полностью уменьшить количество избыточного воздуха. Если вы отключите слишком много, вы можете оказаться в плохой ситуации.

В некоторых случаях уменьшение количества избыточного воздуха может вызвать потенциально опасные реакции.Если вы используете в горелке легковоспламеняющиеся растворители, убедитесь, что вы используете достаточно избыточного воздуха для разбавления растворителей. Это не только обеспечивает адекватную скорость сушки и унос паров из горелки, но также поддерживает нормальный темп процесса и устраняет риск взрыва.

Что влияет на избыточный уровень воздуха?

На уровень избытка воздуха могут влиять разные факторы - например, сильное пламя или слабое пламя. Каждая горелка будет отличаться от других, что является основным фактором, влияющим на уровень возгорания.Из-за различий в каждой горелке имеет смысл, что каждая отдельная система имеет разные уровни высокого и низкого пламени.

Из-за этих факторов сложно отслеживать изменения избыточного уровня воздуха, но это не так. Если вы можете измерить содержание кислорода и горючих веществ в дымовых газах, то все готово.

Ваши #burners работают максимально эффективно? @RasMech дает совет, чтобы держать их в рабочем состоянии. Подробнее здесь: Нажмите, чтобы твитнуть

Измерение соотношения воздух-топливо

Есть два основных способа измерения соотношения воздух-топливо.Первый заключается в анализе дымовых газов на содержание кислорода и горючих веществ. Лучше всего измерять кислород в процентах, поскольку угарный газ измеряется в частях на миллион (или сокращенно PPM). В большинстве случаев оборудование, которое измеряет кислород, лучше, чем оборудование, которое измеряет углекислый газ, поскольку оно имеет тенденцию быть более точным.

Если у вас возникли проблемы с точным измерением уровня избыточного воздуха или настройкой горелки, разумным выбором будет нанять профессионала. В среднем завод, на котором работает квалифицированный поставщик продуктов для сжигания, позволяет сэкономить более двух человек.2% от стоимости топлива.

После того, как вы учли все различные факторы при измерении соотношения воздух-топливо, вы можете точно рассчитать свою потенциальную экономию.

Советы по сокращению расходов на отопительную систему

Безусловно, есть больше способов снизить затраты на электроэнергию вашей горелки, кроме управления соотношением воздух-топливо. Вот несколько дополнительных советов по дальнейшему сокращению расходов:

  • Эксплуатация горелок на проектной мощности или близкой к ней
  • Уменьшить количество избыточного воздуха, используемого для горения
  • Очистить поверхности теплопередачи
  • Уменьшить радиационные потери от проемов
  • Используйте надлежащую изоляцию горелки для уменьшения потерь тепла от стены
  • Надлежащим образом изолируйте поверхности с воздушным или водяным охлаждением, соприкасающиеся с печью и паропроводами, выходящими из горелки
  • Установить оборудование рекуперации тепла
  • Улучшить водоподготовку для минимизации продувки горелки
  • Устранить утечки пара
  • Минимизация выпуска пара
  • Осуществить программу обслуживания конденсатоотводчика
  • Использовать турбину противодавления вместо редукционных или выпускных клапанов
  • Сведите к минимуму утечку воздуха в горелку, закрыв отверстия
  • Поддерживать надлежащее и слегка положительное давление в горелке
  • Утилизация части тепла выхлопных газов горелки для использования в низкотемпературных процессах

Может показаться, что нужно отслеживать много информации, но это поможет вашим горелкам работать эффективно, а вы сэкономите деньги.Когда дело доходит до оптимизации отопительного оборудования, компания RasMech гарантирует, что ваше отопительное оборудование работает эффективно и экономит ваши деньги. Как всегда, следуйте рекомендациям производителя и обязательно обратитесь к профессионалу. Если вы не уверены в своей горелке, не стесняйтесь обращаться к нашим специалистам и назначить консультацию, чтобы убедиться, что вы работаете с максимальной эффективностью.

стр.9

Введение

Типичные вопросы, которые адресованы в этом разделе, посвященном горению:

Ссылка на: апплет продуктов сгорания
Ссылка на: Приложение параметров производительности двигателя с типом топлива
Ссылка на: апплет параметрического исследования

Воздушно-топливная смесь в поршневом цилиндре образует реагенты сгорания.Если предположить, что все топливо будет израсходовано во время реакции, при температурах менее 1000 К, химическая реакция может написано как:

Где:
знак равно коэффициент эквивалентности
знак равно молярное соотношение топливо / воздух
a, b, c, d = компоненты топлива
v 's = моль продукта на моль воздуха

Равновесные продукты сгорания

Если температура конечного продукта ниже 1000 K, продуктами являются CO2, h3O, N2, O2, CO и h3 с точными концентрациями в зависимости от температуры реакции и соотношения топливо / воздух.При высоких соотношениях топливо / воздух, недостаточно кислорода для превращают весь углерод в топливе в диоксид углерода, в результате чего образуется монооксид углерода.

При температурах выше 1000 К диссоциация реакции в процессе горения приведет к появлению дополнительных частиц, включая OH, NO, H и O. В двигателе внутреннего сгорания NO образуется в период горения, когда температуры реакции выше 2000 К. Скорость разложения NO очень медленно идет при температурах ниже 2000 K, поэтому концентрации NO «замерзают» при концентрациях выше равновесные значения при более низких температурах.

Определения

Соотношение топливо / воздух

    Молярное соотношение топливо / воздух (для 21% кислорода и 79% азота):

Коэффициент эквивалентности

    Коэффициент эквивалентности определяется как отношение фактического соотношения топливо / воздух к стехиометрическому. соотношение топливо / воздух. Стехиометрическое горение происходит, когда израсходуется весь кислород. в реакции, и в продуктах отсутствует молекулярный кислород (O2).

    Если коэффициент эквивалентности равен единице, горение стехиометрическое.Если он равен 1, сгорание богатое с неполным сгоранием.

    Топливо

    Шесть распространенных видов топлива:

      CH 4 Метан CH 3 OH Метанол

      C 3 H 8 Пропан C 2 H 5 OH Этанол

      C 8 H 18 Октановое число H 2 Водород

    Низкотемпературный (T

    Решение для молей CO на моль воздуха, v5 , составляет выдает:

Таблица I.Решения для мольных коэффициентов продуктов

Соотношение воздух-топливо, лямбда и характеристики двигателя - x-engineer.org

Тепловые двигатели используют топливо и кислород (из воздуха) для выработки энергии за счет сгорания. Чтобы гарантировать процесс сгорания, в камеру сгорания необходимо подавать определенное количество топлива и воздуха. Полное сгорание происходит, когда все топливо сгорает, в выхлопных газах не будет несгоревшего количества топлива. Соотношение воздух-топливо (AF или AFR) - это соотношение между массой воздуха м a и массой топлива м f , используемой двигателем при работе:

\ [\ bbox [# FFFF9D ] {AFR = \ frac {m_a} {m_f}} \ tag {1} \]

Обратное соотношение называется топливно-воздушным соотношением (FA или FAR) и рассчитывается как:

\ [FAR = \ frac {m_f} {m_a} = \ frac {1} {AFR} \ tag {1} \]

Идеальное (теоретическое) соотношение воздух-топливо для полного сгорания называется стехиометрическим соотношением воздух-топливо .Для бензинового (бензинового) двигателя стехиометрическое соотношение воздух-топливо составляет около 14,7: 1. Это означает, что для полного сжигания 1 кг топлива нам необходимо 14,7 кг воздуха. Возгорание возможно даже в том случае, если AFR отличается от стехиометрического. Для процесса сгорания в бензиновом двигателе минимальное значение AFR составляет около 6: 1, а максимальное может достигать 20: 1.

Когда соотношение воздух-топливо выше стехиометрического отношения, топливовоздушная смесь называется обедненной .Когда воздушно-топливное соотношение ниже стехиометрического, воздушно-топливная смесь называется богатая . Например, для бензинового двигателя AFR 16,5: 1 - обедненный, а 13,7: 1 - богатый.

В таблице ниже мы можем увидеть стехиометрическое соотношение воздух-топливо для нескольких видов ископаемого топлива.

Топливо Химическая формула AFR
Метанол CH 3 OH 6.47: 1
Этанол C 2 H 5 OH 9: 1
Бутанол C 4 H 9 OH 11,2: 1
Дизель C 12 H 23 14,5: 1
Бензин C 8 H 18 14,7: 1
Пропан C 3 H 8 15.67: 1
Метан CH 4 17.19: 1
Водород H 2 34,3: 1

Источник: wikipedia.org

Например, Чтобы полностью сжечь 1 кг этанола, нам нужно 9 кг воздуха, а чтобы сжечь 1 кг дизельного топлива, нам нужно 14,5 кг воздуха.

Двигатели с искровым зажиганием (SI) обычно работают на бензине (бензине). AFR двигателей SI варьируется в диапазоне от 12: 1 (богатая) до 20: 1 (бедная), в зависимости от условий эксплуатации двигателя (температура, скорость, нагрузка и т. Д.).). Современные двигатели внутреннего сгорания работают в максимально возможной степени со стехиометрическим AFR (в основном по причинам доочистки газа). В таблице ниже вы можете увидеть пример AFR двигателя SI, функцию частоты вращения и крутящего момента двигателя.

Изображение: Пример функции воздушно-топливного отношения (AFR) частоты вращения и крутящего момента двигателя

Воспламенение от сжатия (CI) Двигатели обычно работают на дизельном топливе. Из-за характера процесса сгорания двигатели CI всегда работают на обедненных смесях с AFR от 18: 1 до 70: 1.Основное отличие от двигателей SI заключается в том, что двигатели CI работают на слоистых (негомогенных) воздушно-топливных смесях, а SI работают на гомогенных смесях (в случае двигателей с распределенным впрыском).

Приведенная выше таблица вводится в скрипт Scilab и создается контурный график.

 EngSpd_rpm_X = [500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500];
EngTq_Nm_Y = [10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130; 140];
EngAFR_rat_Z = [14 14,7 16.4 17,5 19,8 19,8 18,8 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1 18,1;
                14 14,7 14,7 16,4 16,4 16,4 16,5 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8;
                14 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 15,7 15,7 15,3 14,9 14,9 14,9;
                14,2 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 13,9 13,3 13,3 13,3;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,5 12,9 12,9 12,9;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,3 13,3 12,6 12,1 11,8;
                14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14.7 14,7 14,7 13,6 12,9 12,2 11,8 11,3;
                14,1 14,2 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 13,3 12,5 11,9 11,4 10,9;
                13,4 13,4 13,8 14,3 14,3 14,7 14,7 13,6 13,1 12,2 11,5 11,1 10,7;
                13,4 13,4 13,4 13,4 13,4 13,6 13,6 12,1 12,1 11,6 11,2 10,8 10,5;
                13,4 13,4 13,4 13,4 13,1 13,1 13,1 11,8 11,8 11,2 10,7 10,5 10,3;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11,6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11.6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2;
                13,4 13,4 13,4 13,4 12,9 12,9 12,5 11,6 11,3 10,5 10,4 10,3 10,2];
контур (EngSpd_rpm_X, EngTq_Nm_Y, EngAFR_rat_Z ', 30)
xgrid ()
xlabel ('Скорость двигателя [об / мин]')
ylabel ('Крутящий момент двигателя [Нм]')
название ('x-engineer.org')
 

Выполнение приведенных выше инструкций Scilab сгенерирует следующий контурный график:

Изображение: контурный график воздух-топливо с помощью Scilab

Как вычисляется стехиометрическое соотношение воздух-топливо

Чтобы понять, как рассчитывается стехиометрическое соотношение воздух-топливо , нам нужно посмотреть на процесс сгорания топлива.Сжигание - это в основном химическая реакция (называемая окислением ), в которой топливо смешивается с кислородом и производит двуокись углерода (CO 2 ), воду (H 2 O) и энергию (тепло). Учтите, что для протекания реакции окисления необходима энергия активации (искра или высокая температура). Кроме того, результирующая реакция сильно экзотермична (с выделением тепла).

\ [\ text {Топливо} + \ text {Кислород} \ xrightarrow [высокая \ text {} температура \ text {(CI)}] {искра \ text {(SI)}} \ text {Углекислый газ} + \ text {Water} + \ text {Energy} \]
Пример 1.

Для лучшего понимания давайте посмотрим на реакцию окисления метана . Это довольно распространенная химическая реакция, поскольку метан является основным компонентом природного газа (примерно 94%).

Шаг 1 . Запишите химическую реакцию (окисление)

\ [CH_4 + O_2 \ rightarrow CO_2 + H_2O \]

Шаг 2 . Сбалансируйте уравнение

\ [CH_4 + {\ color {Red} 2} \ cdot O_2 \ rightarrow CO_2 + {\ color {Red} 2} \ cdot H_2O \]

Шаг 3 .Запишите стандартный атомный вес для каждого атома.

\ [\ begin {split}
\ text {Hydrogen} & = 1.008 \ text {amu} \\
\ text {Carbon} & = 12.011 \ text {amu} \\
\ text {Oxygen} & = 15.999 \ text {amu}
\ end {split} \]

Шаг 4 . Вычислите массу топлива, равную 1 моль метана, состоящему из 1 атома углерода и 4 атомов водорода.

\ [m_f = 12.011 + 4 \ cdot 1.008 = 16.043 \ text {g} \]

Шаг 5 . Вычислите массу кислорода, состоящую из 2 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

\ [m_o = 2 \ cdot 15.999 \ cdot 2 = 63.996 \ text {g} \]

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, который содержит расчетную массу кислорода, учитывая, что воздух содержит около 21% кислорода.

\ [m_a = \ frac {100} {21} \ cdot m_o = \ frac {100} {21} \ cdot 63.996 = 304.743 \ text {g} \]

Шаг 7 . Рассчитайте соотношение воздух-топливо, используя уравнение (1)

\ [AFR = \ frac {m_a} {m_f} = \ frac {304.743} {16.043} = 18.995 \]

Расчетный AFR для метана не совсем такой, как указано в литература.Разница может быть связана с тем, что в нашем примере мы сделали несколько предположений (воздух содержит только 21% кислорода, продуктами сгорания являются только углекислый газ и вода).

Пример 2.

Тот же метод можно применить для сжигания бензина. Учитывая, что бензин состоит из изооктана (C 8 H 18 ), рассчитайте стехиометрическое соотношение воздух-топливо для бензина .

Шаг 1 . Запишите химическую реакцию (окисление)

\ [C_ {8} H_ {18} + O_2 \ rightarrow CO_2 + H_2O \]

Шаг 2 .Сбалансируйте уравнение

\ [C_ {8} H_ {18} + {\ color {Red} {12.5}} \ cdot O_2 \ rightarrow {\ color {Red} 8} \ cdot CO_2 + {\ color {Red} 9} \ cdot H_2O \]

Шаг 3 . Запишите стандартный атомный вес для каждого атома.

\ [\ begin {split}
\ text {Hydrogen} & = 1.008 \ text {amu} \\
\ text {Carbon} & = 12.011 \ text {amu} \\
\ text {Oxygen} & = 15.999 \ text {amu}
\ end {split} \]

Шаг 4 . Вычислите массу топлива, которая представляет собой 1 моль изооктана, состоящего из 8 атомов углерода и 18 атомов водорода.

\ [m_f = 8 \ cdot 12.011 + 18 \ cdot 1.008 = 114.232 \ text {g} \]

Шаг 5 . Вычислите массу кислорода, которая состоит из 12,5 моль, каждый моль состоит из 2 атомов кислорода.

\ [m_o = 12,5 \ cdot 15,999 \ cdot 2 = 399,975 \ text {g} \]

Шаг 6 . Вычислите необходимую массу воздуха, который содержит расчетную массу кислорода, учитывая, что воздух содержит около 21% кислорода.

\ [m_a = \ frac {100} {21} \ cdot m_o = \ frac {100} {21} \ cdot 399.975 = 1904.643 \ text {g} \]

Шаг 7 . Рассчитайте соотношение воздух-топливо, используя уравнение (1)

\ [AFR = \ frac {m_a} {m_f} = \ frac {1904.643} {114.232} = 16.673 \]

Опять же, рассчитанное стехиметрическое соотношение воздух-топливо для бензина равно немного отличается от приведенного в литературе. Таким образом, результат приемлем, поскольку мы сделали множество предположений (бензин содержит только изооктан, воздух содержит только кислород в пропорции 21%, единственными продуктами сгорания являются углекислый газ и вода, сгорание идеальное).

Коэффициент эквивалентности воздушно-топливного отношения - лямбда

Мы видели, что такое стехиометрическое (идеальное) соотношение воздух-топливо и как рассчитать его. На самом деле двигатели внутреннего сгорания работают не с идеальным AFR, а с близкими к нему значениями. Таким образом, у нас будет идеальный и реальный АСО на воздушном топливе. Соотношение между фактическим соотношением воздух-топливо (AFR , фактическое ) и идеальным / стехиометрическим соотношением воздух-топливо (AFR , идеальное ) называется эквивалентным соотношением воздух-топливо , эквивалентным соотношением воздух-топливо или лямбда (λ).

\ [\ bbox [# FFFF9D] {\ lambda = \ frac {AFR_ {actual}} {AFR_ {ideal}}} \ tag {3} \]

Например, идеальное соотношение воздух-топливо для бензина (бензин ) двигатель 14,7: 1. Если фактический / реальный AFR равен 13,5, лямбда-коэффициент эквивалентности будет:

\ [\ lambda = \ frac {13.5} {14.7} = 0,92 \]

В зависимости от значения лямбда двигателю предлагается работать с бережливым двигателем. , стехиометрическая или богатая топливовоздушная смесь.

Коэффициент эквивалентности Тип топливовоздушной смеси Описание
λ <1.00 Rich Недостаточно воздуха для полного сжигания топлива; после сгорания в выхлопных газах остается несгоревшее топливо
λ = 1,00 Стехиометрический (идеальный) Масса воздуха точна для полного сгорания топлива; после сгорания в выхлопных газах нет избытка кислорода и несгоревшего топлива
λ> 1,00 Бедная Кислорода больше, чем требуется для полного сжигания топлива; после сгорания в выхлопных газах присутствует избыток кислорода

В зависимости от типа топлива (бензин или дизельное топливо) и типа впрыска (прямой или непрямой) двигатель внутреннего сгорания может работать с обедненным, стехиометрическим или богатым воздухом -топливные смеси.

Изображение: 3-цилиндровый бензиновый двигатель Ecoboost с прямым впрыском (лямбда-карта)
Кредит: Ford

Например, 3-цилиндровый двигатель Ford Ecoboost работает со стехиометрическим соотношением воздух-топливо для холостых и средних оборотов двигателя и полного диапазона нагрузок. и с богатой топливовоздушной смесью на высоких оборотах и ​​нагрузках. Причина, по которой он работает на богатой смеси при высоких оборотах двигателя и нагрузке, - охлаждение двигателя . Дополнительное топливо (которое останется несгоревшим) впрыскивается для поглощения тепла (за счет испарения), таким образом снижая температуру в камере сгорания.

Изображение: Дизельный двигатель (лямбда-карта)
Кредит: wtz.de

Двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) постоянно работает на обедненной топливовоздушной смеси , значение коэффициента эквивалентности (λ) зависит от рабочая точка двигателя (частота вращения и крутящий момент). Причина этого - принцип работы дизельного двигателя: управление нагрузкой не через массу воздуха (которая всегда в избытке), а через массу топлива (время впрыска).

Помните, что коэффициент стехиометрической эквивалентности (λ = 1.00) означает соотношение воздух-топливо 14,7: 1 для бензиновых двигателей и 14,5: 1 для дизельных двигателей.

Влияние воздушно-топливного отношения на характеристики двигателя

Характеристики двигателя с точки зрения мощности и расхода топлива сильно зависят от соотношения воздух-топливо. Для бензинового двигателя наименьший расход топлива достигается при обедненном AFR. Основная причина в том, что имеется достаточно кислорода, чтобы полностью сжечь все топливо, что переводится в механическую работу. С другой стороны, максимальная мощность получается на богатых топливовоздушных смесях.Как объяснялось ранее, подача большего количества топлива в цилиндр при высокой нагрузке и скорости двигателя охлаждает камеру сгорания (за счет испарения топлива и поглощения тепла), что позволяет двигателю создавать максимальный крутящий момент двигателя, а значит, максимальную мощность.

Изображение: мощность двигателя и функция расхода топлива воздушно-топливного отношения (лямбда)

На рисунке выше мы видим, что мы не можем получить максимальную мощность двигателя и самый низкий расход топлива при том же соотношении воздух-топливо. . Самый низкий расход топлива (лучшая экономия топлива) достигается при использовании обедненных топливовоздушных смесей с AFR 15.4: 1 и коэффициент эквивалентности (λ) 1,05. Максимальная мощность двигателя достигается при использовании богатых топливовоздушных смесей с AFR 12,6: 1 и коэффициентом эквивалентности (λ) 0,86. При стехиометрической топливовоздушной смеси (λ = 1) существует компромисс между максимальной мощностью двигателя и минимальным расходом топлива.

Двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) всегда работают на бедных топливовоздушных смесях (λ> 1,00). Большинство современных дизельных двигателей работают с λ от 1,65 до 1,10. Максимальный КПД (наименьший расход топлива) достигается около λ = 1.65. Увеличение количества топлива выше этого значения (до 1,10) приведет к образованию большего количества сажи (несгоревших частиц топлива).

Есть интересное исследование, выполненное Р. Дугласом на двухтактных двигателях. В своей докторской диссертации «Исследования замкнутого цикла двухтактного двигателя » Р. Дуглас дает математическое выражение функции коэффициента эквивалентности (λ) полноты сгорания λ ).

Для искрового зажигания (бензиновый двигатель) с коэффициентом эквивалентности от 0.3; сюжет (lmbd_g, eff_lmbd_g, 'b', 'LineWidth', 2) держать сюжет (lmbd_d, eff_lmbd_d, 'r', 'LineWidth', 2) xgrid () xlabel ('$ \ lambda \ text {[-]} $') ylabel ('$ \ eta _ {\ lambda} \ text {[-]} $') название ('x-engineer.org') легенда ('бензин', 'дизель', 4)

При выполнении приведенных выше инструкций Scilab выводится следующее графическое окно.

Изображение: Функция эффективности сгорания от коэффициента эквивалентности

Как вы можете видеть, двигатель с воспламенением от сжатия (дизельный) при стехиометрическом соотношении воздух-топливо имеет очень низкую эффективность сгорания.Наилучшая полнота сгорания достигается при λ = 2,00 для дизельных двигателей и λ = 1,12 для двигателей с искровым зажиганием (бензиновых).

Калькулятор соотношения воздух-топливо (лямбда)

Наблюдение : КПД сгорания рассчитывается только для дизельного и бензинового (бензинового) топлива с использованием уравнений (4) и (5). Для других видов топлива расчет эффективности сгорания недоступен (NA).

Влияние воздушно-топливного отношения на выбросы выхлопных газов двигателя

Выбросы выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания сильно зависят от воздушно-топливного отношения (коэффициент эквивалентности).Основные выбросы выхлопных газов в ДВС сведены в таблицу ниже.

Выбросы выхлопных газов Описание
CO монооксид углерода
HC углеводород
NOx оксиды азота
неработающее топливо частицы

Для бензинового двигателя на выбросы CO, HC и NOx выхлопных газов сильно влияет соотношение воздух-топливо .CO и HC образуются в основном из богатой топливовоздушной смеси, а NOx - из бедных. Таким образом, не существует фиксированной воздушно-топливной смеси, для которой мы можем получить минимум для всех выбросов выхлопных газов.

Изображение: функция эффективности катализатора бензинового двигателя в соотношении воздух-топливо

Трехкомпонентный катализатор (TWC), используемый для бензиновых двигателей, имеет наивысшую эффективность, когда двигатель работает в узком диапазоне около стехиометрического отношения воздух-топливо. TWC преобразует от 50… 90% углеводородов до 90… 99% окиси углерода и окислов азота, когда двигатель работает с λ = 1.00.

Лямбда-регулирование сгорания с обратной связью

Чтобы соответствовать требованиям по выбросам выхлопных газов, для двигателей внутреннего сгорания (особенно бензиновых) критически важно иметь точный контроль воздушно-топливного отношения. Таким образом, все современные двигатели внутреннего сгорания имеют замкнутый контур управления воздушно-топливным соотношением (лямбда) .

Изображение: Лямбда-регулирование с обратной связью двигателя внутреннего сгорания (бензиновые двигатели)

  1. датчик массового расхода воздуха
  2. первичный катализатор
  3. вторичный катализатор
  4. топливная форсунка
  5. передний лямбда-датчик
  6. нижний лямбда-датчик датчик
  7. цепь подачи топлива
  8. впускной коллектор
  9. выпускной коллектор

Важнейшим компонентом для работы системы является лямбда-датчик .Этот датчик измеряет уровень молекул кислорода в выхлопных газах и отправляет информацию в электронный блок управления двигателем (ЭБУ). На основе значения показания датчика кислорода ЭБУ бензинового двигателя регулирует уровень массы топлива, чтобы поддерживать соотношение воздух-топливо около стехиметрического уровня (λ = 1,00).

Например (бензиновые двигатели), если уровень молекул кислорода выше порогового значения для стехиметрического уровня (следовательно, у нас бедная смесь), при следующем цикле впрыска количество впрыскиваемого топлива будет увеличено, чтобы использовать избыток воздуха.Имейте в виду, что двигатель всегда будет переходить от смеси обедненной смеси к смеси богатой смеси между циклами впрыска, что будет давать «среднее» стехиометрическое соотношение топливовоздушных смесей.

Для дизельных двигателей, поскольку он всегда работает на обедненной смеси воздух-топливо, лямбда-регулирование выполняется по-другому. Конечная цель остается прежней - контроль выбросов выхлопных газов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *