Определение температуры ПС

Для оценки соответствия заданной в первом приближении температуры и полученных парциальных давлений истинным значениям воспользуемся уравнением теплового баланса

i_т = i_пс. (11)

Определим энтальпию топлива.

Из приложения работы [4 с.462] при Т_к = 2300 К выберем энтальпии входящих в ПС газов. Определим энтальпию продуктов сгорания и сравним полученное значение с энтальпией топлива.

Так как энтальпии не равны, то необходимо провести аналогичный расчет второго и третьего приближений по температурам.

Зададим температуры = 2200 К и = 2100 К. Расчеты состава ПС во втором и третьем приближениях дают значения энтальпий:

Графическое решение уравнения (11), см. рис.1, устанавливает истинную температуру продуктов сгорания: Т_к = 2210 К. Парциальные давления газов ПС имеют значения: = 0,962 МПа , ,

и .

Определение R и к

Вычислим молярную массу смеси в ПС ,

Газовая постоянная продуктов сгорания определяется как

R = = 311 Дж/(кг∙ К) .

Вычислим массовую теплоемкость смеси газов ПС при постоянном давлении.

Теплоемкость при постоянном объеме определим по уравнению Майера.

Дж/(кг∙К) .

Вычислим показатель адиабаты.

Таким образом, рассчитаны параметры продуктов горения природного газа в воздухе при давлении 50 бар, именно:

Т_к = 2210 К, R = 311 Дж/(кг∙ К), к = 1,25 .

Рис. 1. Зависимость энтальпии продуктов сгорания от температуры

Выводы.

1. Сходимость полученных значений с результатами их расчета на ЭВМ высокая.

2. Пример расчета можно применить в качестве алгоритма при определении состава и параметров ПС при использовании в ДВС различных горючих, в том числе и альтернативных, даже с присадками, изменяющими их свойства.

3. С целью более широкого анализа зависимости энергетических характеристик ДВС от состава топлива необходимо использовать численный метод расчета термодинамических и теплофизических свойств ПС с включением в горючее новых химических соединений.

Литература

1. Алемасов В.Е. Теория ракетных двигателей: учебник для вузов /

В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин / под ред. академика В.П. Глушко. - М.: Машиностроение, 1980. - 535 с.

2. Болдырев О.И. Математическая модель расчета термодинамических параметров гомогенной смеси продуктов сгорания углеводородного топлива в термодинамическом цикле газотурбинных двигателей / О.И. Болдырев // Молодой ученый. 2011. - №11. С.31-35.

3. Гаврилов А.А. Расчет циклов поршневых двигателей: учебное пособие для вузов / А.А. Гаврилов, М.С. Игнатов, В.В.Эфрос. - Владим. гос. ун-т: Владимир, 2003. - 124 с.

4. Квасников А.В. Теория жидкостных ракетных двигателей: учебное пособие для вузов. - Л.: Судпромиздат, 1959. - 541 с.

5. Кулешов А.С. Развитие методов расчета и оптимизация рабочих процессов ДВС: диссертация д-ра тех.наук / А.С. Кулешов. - М.: МГТУ им. Баумана. 2011. - 228 с.

6.Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справочник. / В.Е. Алемасов под ред. академика В.П. Глушко. Т.3.

М.: АН СССР, 1973.- 623 с.

7. Хачиян А.С. Двигатели внутреннего сгорания: учебник для вузов / А.С. Хачиян под ред. В.Н.Луканина. 2-е изд.- М.: Высш. шк., 1985.-311 с.

8. Шароглазов Б.А. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчет: учебник для вузов / Б.А. Шароглазов, М.Ф. Фарафонтов, В.В. Клементьев; под ред. Б.А. Шароглазова. - Челябинск: ЮУрГУ, 2004. - 344 с.

9. Шевелюк М.И. Теоретические основы проектирования жидкостных ракетных двигателей: учебное пособие для вузов / М.И. Шевелюк. - М.: Оборонгиз, 1960.-689 с.

10. Kalan M., Pecha L., Howard T. Исследование свойств циклов двигателя: электрон. журн. 2014.- Режим доступа к журн. URL: www.udallas.edu/ ...engineering/thermodynamic. (дата обращения: 10.09.2015).

11. Программное обеспечение разработки Lotus: URL: http://www.lesoft.co.uk (дата обращения 11.09.2015).

12. Xiaohong Wang, Qiong Lu, Guangzhi Wu, Jialing Shi, Zhi Sun. Термодинамический расчет и экспериментальные исследования синтеза сгорания: Journal of Alloys and Compounds № 8 - 2015. - Режим доступа к журн. URL:

www.sciencedirect.com/.../s092583881501069...

Calculation of the Fuel Composition and of the Parameters of the Combustion Products Condition in the Cylinders of Reciprocating IC Engines.

Mantashov Alexander T., Professor of the Perm State Agricultural Academy.

Demenev Vladislav M., Senior Lecturer of the Perm State Agricultural Academy.

Abstract.

When determining the power characteristics of ICE it is necessary to know the parameters of fuel combustion products. The use of alternative fuels as well as the use of various additives to modify the properties of fuels requires a different approach in determining the composition of the combustion products. It is supposed to solve this problem by the method used in rocket science. The article presents an algorithm and an example for calculating the combustion products composition and the determining of their condition parameters by successive approximations for such fuels as natural gas and air. The conclusions of the work are formulated.

Keywords.

conditional chemical formula, stoichiometric ratio of the fuel components, excess oxidant coefficien, combustion products, material balance equations, approximation method.

РЕЦЕНЗИЯ

на статью "Расчет состава и параметров состояния продуктов сгорания топлива в поршневых ДВС" профессора кафедры технического сервиса и ремонта машин Манташова Александра Тимофеевича и старшего преподавателя кафедры технического сервиса и ремонта машин Деменева Владислава Михайловича

Повышение энергетических характеристик ДВС, улучшение экологии при их эксплуатации требуют совершенствования методик расчета состава продуктов сгорания топлив и определения их термодинамических параметров. В авиации, ракетостроении эту задачу решают методом с использованием условной химической формулы топлива. Применение этих методов для поршневых ДВС весьма актуально, т. к. более достоверно могут быть определены параметры состояния продуктов сгорания как альтернативных горючих, так и горючих с использованием антидетонационных добавок.

Приведенный в статье пример расчета раскрывает сущность метода последовательных приближений при определении состава продуктов сгорания. Результаты расчета весьма достоверны. Содержание статьи раскрывает новый подход к тепловому расчету поршневых ДВС, выводы - соответствуют поставленной цели.

Статья рекомендуется к публикации в журнале "Пермский аграрный вестник"

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: