Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА КАК СРЕДСТВО И ПЕРСПЕКТИВА РАДИКАЛЬНОГО ОЗДОРОВЛЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА В МЕГАПОЛИСАХ 11
1.1. Масштабы загрязнения атмосферы вредными выбросами энергетических установок автотранспортных средств и пути выхода из кризиса 12
1.2. Нормирование экологических показателей автотранспортных средств 21
1.3. Альтернативные топлива для двигателей внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием 24
1.4. Водородосодержащее топливо как ближайшая альтернатива бензинам нефтяного происхождения 33
1.5. О механизмах влияния водородосодержащего топлива на протекание рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием 38
І"- Выводы по главе. Постановка задач исследования 40
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЖИ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА 44
2.1. Исследование энергетических параметров и теплового баланса процесса конверсии метанола 45
2.2. Термодинамическая интерпретация цикла с подводом теплоты при V=const и использованием теплоты отработавших газов 51
2.3. Цепной механизм окисления водородосодержащего топлива и образования оксидов азота 56
2.4. Кинетика сгорания водородосодержащего топлива на основе теории И. И. Вибе 63
2.5. Модель рабочего процесса энергоустановки водородосодержащего топлива 72
2- Выводы по главе 81
РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНВЕРСИОННОГО РЕАКТОРА МЕТАНОЛА 83
3.1 Определение температурных границ эффективности конверсионного процесса
3.2. Исследование влияния температуры на выход конверсионных продуктов 90
3.3. Требования к конверсионному реактору и повышение эф- Q, фективности его работы
3.4. Экспериментальная оптимизация параметров конверсионного реактора метанола 93
Глава 4. СТЕНДОВЫЕ И НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА 97
4.1. Концепция и техническое решение опытной энергетической установки как объекта исследования 98
4.2. Методика проведения моторных испытаний энергоустановки 110
4.3. Стенд с беговыми барабанами и методика проведения натурных испытаний энергоустановки в составе автомобиля... 117
4-4- Оценка погрешностей экспериментов 124
4.5. Результаты экспериментальных исследований 127
4.5.1. результаты моторных испытаний энергоустановки 129
4.5.2. результаты натурных испытаний в составе автомобиля на стенде с беговыми барабанами 138
Глава 5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА 144
5.1. Оценка адекватности модели рабочего процесса энергоустановки водородосодержащего топлива 145
5.2. Анализ результатов сравнительных натурных моторных испытаний энергоустановки водородосодержащего топлива и
ДВС внешнего смесеобразования, работающего на бензине ., 155
5.3. О перспективах применения энергоустановок водородосо держащего топлива на автомобильном транспортне 158
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 160
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 162
- Масштабы загрязнения атмосферы вредными выбросами энергетических установок автотранспортных средств и пути выхода из кризиса
- Исследование энергетических параметров и теплового баланса процесса конверсии метанола
- Определение температурных границ эффективности конверсионного процесса
- Концепция и техническое решение опытной энергетической установки как объекта исследования
- Оценка адекватности модели рабочего процесса энергоустановки водородосодержащего топлива
Введение к работе
Современный уровень развития мировой цивилизации характеризуется пониманием широкими слоями мировой общественности и, как следствие, лидерами большинства стран невозможностью дальнейшего поступательного развития в рамках затратно-потребительской парадигмы. Постоянное смещение хрупкого равновесия в сторону усиления отрицательного воздействия техногенных объектов и предметов производственной деятельности человека на совокупность природных тел (атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы) не может продолжаться беспредельно. Нельзя позволить этим процессам перешагнуть точку не возврата, за которой нас ожидает экологический коллапс, последствия которого просто не предсказуемы.
В соответствии с законом сохранения массы (вещества) при любом физическом или химическом изменении вещество не возникает и не исчезает, но лишь меняет свое физическое или химическое состояние. За длительное время установились, причем в очень узких диапазонах, значения параметров ОС, при которых существует жизнь. Мы привыкли говорить о потреблении или расходовании ресурсов, но мы не потребляем вещество, а только временно используем какие-то виды ресурсов Земли, перемещая их, превращая в изделия, продукты, товары. Все, что выброшено, остается с нами [1].
В полной мере все сказанное относится к АТС как наиболее массовому продукту современной цивилизации, продукту, потребляющему огромные количества сырьевых ресурсов, металлов, топлива, электроэнергии и т.д., но и отдающих обратно в ОС также огромные количества вещества в виде ОГ, изношенной резины, металла и т.д. Да, конечно дальнейшее существование человечества без АТС уже немыслимо, но в наших силах сделать это существование гармоничным, не сдвигающим указанное равновесие в нежелательном направлении. Речь идет о гармонизации отношений и снятии противоречий между отдельными составляющими ОС.
Особенно выпукло эти противоречия ощущаются в мегаполисах, где АТС с одной стороны дает подавляющее количество рабочих мест, облегчает улучшение условий труда и быта, а с другой приводит к катастрофическому локальному загрязнению атмосферы и среды обитания.
Все это происходит на фоне прогрессирующего топливного тупика (имеется в виду ископаемое углеводородное сырье), лавинообразного роста количества АТС в мегаполисах и необходимости дальнейшего совершенствования экономических показателей АТС и, в первую очередь, их силовых агрегатов (энергетических установок). Практически, поле деятельности исследователей в силу отмеченных выше объективных обстоятельств уже давно очерчено, в значительной степени сужено, что многократно усложняет задачу поисков перспективных путей выхода из кризиса.
Одним из возможных путей разрешения указанных противоречий является постепенный, но не слишком длительный по времени (15-20 лет) переход хотя бы на частичное, но в тоже время массовое внедрение альтернативных, экологичных топлив, отличающихся доступными эксплуатационными свойствами и опирающихся на существенную сырьевую базу. Вот тот минимальный набор требований, который позволит на первом этапе обеспечить выполнение указанных требований.
На сегодня известны многочисленные попытки внедрения в практику некоторых видов AT: различные виды газа, диметиловый эфир и т.д. [2,3,4,5]. Однако, их нельзя признать успешными, хотя бы по той причине, что массового применения этих видов топлив не достигнуто и не просматривается в перспективе. При всех огромных запасах газа, он также является ископаемым, а, следовательно, ограниченным видом топлива и строить долгосрочную перспективу на его основе вряд ли разумно. С другой стороны, неудовлетворительные эксплуатационные свойства газа, а по этой причине и крайне медленное развитие соответствующей инфраструктуры, не позволяют широко использовать его как моторное топливо уже сегодня, не говоря уже об отдаленной перспективе. Сказанное в полной мере можно отнести и к димети-ловому эфиру, получаемому из газа.
Отсюда следуют по крайней мере два вывода: перспективное AT для ДВС должно быть возобновляемым (достаточность сырьевой базы) и жидким (минимизация затрат на инфраструктуру).
Касаясь проблемы экологии, особенно в мегаполисах, необходимо констатировать, что основной валовый выброс газообразных ВВ обеспечивается АТС с двигателями с внешним смесеобразованием (с принудительным воспламенением), что снижает требования к характеристикам воспламеняемости топлив, т.к. мощностью электрического разряда мы можем компенсировать недостаточность этих свойств по сравнению с бензином. С другой стороны ДВС с внешним смесеобразованием более адоптированы к использованию такого уникального по своим экологическим характеристикам топлива как водород или водородосодержащие газы. Однако его хранение на борту АТС не эффективно, не безопасно и не целесообразно по причине опять таки отсутствия соответствующей инфраструктуры. Это подводит нас к выводу о необходимости получения водородосодержащего газа непосредственно на борту АТС из жидкого топлива (возможность использования инфраструктуры), имеющего невысокий температурный уровень диссоциации и теплового эффекта в эндотермических реакциях разложения (затраты тепловой энергии на преодоление внутримолекулярных связей), соизмеримые с уровнем теплового потенциала ОГ, что и обеспечит конверсию жидкого топлива.
Наиболее предпочтительными с этих позиций являются простейшие спирты и эфиры, получаемые из возобновляемого сырья (биомассы) и, в частности, метанол, как наиболее доступный и технологичный продукт [6,7,8].
Широко известно, что даже частичные добавки (присадки) водорода к основному топливу резко улучшают экологические характеристики ОГ, и этот путь может обеспечить требуемое значительное снижение локального загрязнения воздушного бассейна в мегаполисах.
Влияние водородосодержащих продуктов, получаемых при конверсии спиртового топлива на внутрицилиндровые процессы ДВС и механизм окисления азота при сгорании водородосодержащего газообразного топлива до настоящего времени во многом остаются не раскрытыми, что обуславливает необходимость в проведении углубленных теоретических исследований характера и эффективности этого влияния с применением современных методов математического моделирования.
Решение задач по социально важным проблемам, указанным выше, определяет актуальность тематики диссертации.
Настоящая работа посвящена повышению эколого-экономических показателей энергетической установки автомобиля путем применения бортовой системы конверсии водородосодержащего топлива .изметанола.
На защиту выносятся:
Концепция организации рабочего процесса энергоустановки с ДВС и конверсионным реактором преобразования метанола в водородосодержащее топливо.
Термодинамическая интерпретация рабочего процесса, осуществляемого по циклу с V=const и использующего теплоту ОГ.
Теоретически обоснованные условия согласования температурно-энергетических потенциалов греющего теплоносителя (ОГ) и эндотермического процесса химического преобразования метанола в водородосодержащее топливо.
Модель рабочего процесса энергоустановки, работающей на водородосо-держащем топливе, с определением закономерностей окисления азота при сгорании.
Аналитически установленные факторы, обуславливающие уменьшение интенсивности окисления азота при сгорании в цилиндре ДВС, водородосодержащего топлива по сравнению с традиционным топливом.
Новые данные по экологическим и топливно-экономическим показателям ДВС с внешним смесеобразованием, использующим водородосодержащее топливо на основе метанола.
Рекомендации по совершенствованию показателей работы существующих и перспективных моделей автомобильных двигателей на основе использования водородосодержащего топлива на основе метанола. Изучение указанных выше положений проводилось на основе следующих методов исследований. Методология и методика моделирования процессов преобразования энергии в ДВС при сгорании альтернативного водородосодержащего топлива представляло собой совокупное сочетание расчет-но-теоретических и экспериментальных работ. Для проведения расчетно-теоретических исследований был дан термодинамический анализ и разработана модель рабочего процесса энергоустановки, позволяющая определить энергетические и экономические показатели ДВС, а также параметры процесса, лежащие в основе образования оксидов азота. Проверка адекватности модели проводилась на основе сравнения данных моделирования и результатов экспериментальных исследований ДВС, работающего на традиционном и водородосодержащем топливах.
Объектом исследования являлась транспортная энергетическая установка, созданная на базе серийного двигателя автомобиля АЗЛК-2141 с автономной системой питания водородосодержащим топливом, получаемым на борту АТС из метанола.
Масштабы загрязнения атмосферы вредными выбросами энергетических установок автотранспортных средств и пути выхода из кризиса
Эффекты воздействия объектов транспорта на ОС определяются величинами входных и выходных потоков на всех стадиях ЖЦ, ибо используемые в процессе человеческой деятельности материалы и энергия не исчезают. Материалы идут в переработку, либо превращаются в отходы и загрязнения, а энергия рассеивается, превращаясь в теплоту или полезную работу, которые не подлежат повторному использованию. Т.о. осуществляется постоянный поток материалов и энергии от планетарных источников через экономическую подсистему к планетарным стокам, где накапливаются отходы и загрязнения. Сказанное иллюстрируется/шс/. 1. [9].
Как промышленность, так и транспорт оказывают на ОС и отдельные экосистемы как положительное, так и отрицательное воздействие. С одной стороны, нарушаются принципы функционирования экосистем, они могут терять устойчивость и деградировать, но с другой - именно транспорт обеспечивает движение материальных потоков (строительство автодорог, аэродромов, пристаней, создание транспортной техники (в т.ч. и АТС), организация и управление движением транспортных средств, хранение товаров и пр.), обеспечивает комфортабельные условия жизнедеятельности человека. АТС является источником повышенной опасности, загрязнения ОС вредными выбросами, транспортного дискомфорта, потребления природных ресурсов, но вместе с тем несет положительные социально-экономические и морально-психологические эффекты (таблица 1.1.) [10].
На рис. 1.2. схематично отображены виды воздействия АТС на ОС в процессе реализации его ЖЦ. Положительные и негативные аспекты функционирования АТС формализуются в виде вектора требований к их конструкции, функциональным и потребительским свойствам и качествам. Направленность же этого вектора подвержена флуктуации в зависимости от различных факторов, приобретающих на той или иной стадии развития АТС большую значимость. На рис. 1.3. выделены временные рубежи изменения приоритета требований к АТС [7], однако, вполне очевидно, что на долгую перспективу в качестве результирующего вектора требований останется расход ископаемых тогагав. Попробуем дать экспертную оценку масштабов выбросов ВВ и загрязнения воздушного бассейна в мегаполисах, понимая под последним населенный пункт с численностью жителей и ежедневно приезжающих свыше 2-х миллионов человек. В соответствии с классификацией АТС, принятой в странах - членах ЕС (табл. 1.2.) и обобщенными данными по выбросам ВВ и расходу топлива различными АТС (табл. 1.3.), а также, приняв среднегодовой пробег АТС равным 50 тыс.км. (без подразделения по типам АТС), подсчитаем валовые выбросы ВВ и расход топлива при условном парке АТС 1 млн.ед. в мегаполисе. Обобщенные данные приведены в табл. 1.4.
Исследование энергетических параметров и теплового баланса процесса конверсии метанола
В главе 1 отмечалось, что одним из наиболее удобных и безопасных способов получения и хранения водородосодержащего газа на борту транспортного средства является его получение из жидкого углеводородного носителя. Необходимым условием высокой эффективности способа термохимического преобразования жидких углеводородных продуктов является обеспечение необходимого энергетического (теплового) баланса и температурного режима в реакционной камере реактора с целью достижения наибольшей глубины протекания термохимического преобразования исходного продукта, в частности, метанола и максимальной степени его конверсии (рк: где G к - массовый выход не прореагировавшего продукта конверсии; GK - общая масса этого продукта, поступавшего в реактор.
В качестве исходного (сырьевого) углеводородного продукта для организации конверсии в данном исследовании использовался метанол, как наиболее емкий жидкий носитель водорода (молекулярная доля Нг в соединении составляет 2/3). Но приведенная ниже методика может быть применена для любого вида соединения с повышенным молекулярным содержанием водорода, которые по своим термохимическим характеристикам отвечают условиям реализации конверсии в выпускной системе двигателя, например, для других спиртов, простейших эфиров и т.п., в частности, (ДМЭ).
Необходимость в интенсивном подводе теплоты к реакционной зоне вызвана, прежде всего, проявлением высокого эндотермического эффекта реакции разложения метанола. Для компенсации этого эффекта необходимо обеспечить подвод эквивалентного количества теплоты в реакционное пространство от внешнего источника - греющего теплоносителя, в роли которого в данном случае выступают отработавшие газы двигателя. Следует отметить, что по условию эффективной реализации процесса конверсии требуется, чтобы теплоноситель (газовый поток в выпускной системе двигателя) располагал потенциально необходимым уровнем тепловой мощности (Онеобх). Эта мощность используется не только для реализации эндотермического эффекта химической реакции ( ), но и для организации и других этапов конверсионного процесса: на предварительное нагревание жидкого метанола до температуры кипения, на его испарение, на повышение температуры паров метанола до уровня температуры диссоциации ( 300 С), а также на компенсацию неизбежных тепловых потерь в окружающую среду через стенки реактора:
Онеобх. = GM (С"р AtM+rM + С р Л + Цхим) + Qnom. (2.2), где гм - теплота испарения метанола;
Ср, С р - средняя в рассматриваемом интервале температур теплоемкость жидкого и парообразного метанола соответственно;
Л tM - разность между температурой метанола на входе в реактор и его температурой кипения (76С);
Аіпм- разность между температурой кипения метанола и температурой диссоциации ( 300С);
Qnom, - тепловые потери, которые могут быть минимизированы путем принятия мер по теплоизоляции стенок реактора.
Анализ приведенной выше зависимости показывает, что общие затраты тепловой энергии на организацию полностью завершенного { рк 100%) процесса конверсии 1 кг метанола достигают 7 МДж. Следовательно, при расходе метанола через систему конверсии 1 кг/ч необходимая мощность теплового потока, отбираемая от теплоносителя и обеспечивающая эффективное протекание процесса, должна быть не менее 7 МДж/ч.
Основное количество тепловой энергии расходуется на компенсацию эндотермического эффекта реакции диссоциации спирта (более 60%). При организации эндотермического процесса разложения (конверсии) 1 кг метанола на катализаторе поглощается 4,2 МДж тепловой энергии.
Определение температурных границ эффективности конверсионного процесса
Как отмечалось выше, простейшие спирты, в т.ч. метанол являются наиболее предпочтительным сырьем для получения водородосодержащего топлива, включающего продукты конверсии метанола (ПКМ). Для правильного проектирования конверсионного реактора нам необходимы экспериментальные данные по установлению температурного диапазона устойчивого протекания процесса конверсии метанола и данные по составу продуктов конверсии и зависимости выхода этого состава от температуры. Причем всегда надо иметь ввиду в условиях реальной эксплуатации АТС и работы двигателя на различных скоростях и нагрузочных режимах мы будем иметь разный уровень температур ОГ, и, как следствие, разную интенсивность и эффективность процесса конверсии.
Одной из важнейших проблем нормального функционирования конверсионной системы является обеспечение ее необходимым количеством тепловой энергии и заданным уровнем рабочих температур в реакционном пространстве с целью достижения наибольшей глубины протекания процесса термохимического преобразования метанола и максимальной степени конверсии ( р .
При неполной (частичной) конверсии рк 100 % в продуктах конверсии метанола на выходе их из реактора наряду с СО и Н2 содержатся пары метанола, масса которых соответствует количеству не прореагировавшего метанола. Очевидно, что в этом случае реакционные свойства парогазовой смеси, поступающей в двигатель, и характер их воздействия на показатели процесса сгорания будут отличаться, что обуславливает необходимость дополнительной экспериментальной проверки и уточнения.
Необходимость в интенсивном подводе теплоты к реакционной камере вызвана, прежде всего, проявлением высокого эндотермического эффекта реакции разложения метанола. Для компенсации этого эффекта необходимо обеспечить подвод необходимого количества теплоты в зону реагирования от ОГ.
Энергия ОГ (греющего теплоносителя) используется не только для реализации эндотермического эффекта химической реакции, но и для организации конверсионного процесса в целом (на нагревание жидкого метанола до температуры его кипения, на его испарение, на повышение температуры паров спирта до уровня температуры диссоциации, а также на компенсацию неизбежных тепловых потерь).
Условия, при которых достигается полная конверсия метанола, оценивались экспериментально следующим образом. При установившихся режимных параметрах двигателя увеличивали расход метанола через реактор до появления следов конденсата в кварцевой смотровой трубке. После этого расход метанола уменьшали до исчезновения следов конденсата в указанной трубке. Затем расход метанола через реактор фиксировался и в течение некоторого промежутка времени поддерживался неизменным. Отсутствие конденсата в кварцевой смотровой трубке позволяло считать полученное значение расхода соответствующими условию полной диссоциации метанола, так как отсутствовали пары не прореагировавшего спирта.
К наиболее важным характеристикам каталитического реактора конверсии метанола относится зависимость степени конверсии от температурного режима в реакционной камере. Подобные характеристики могут быть получены только на основе эксперимента.
Нарис. 3.1. приведен график зависимости степени конверсии метанола от температуры в реакционном пространстве, откуда видно, что практически полная конверсия метанола достигается в опытном реакторе ( р 100 %) при температуре 310 С и выше.
Концепция и техническое решение опытной энергетической установки как объекта исследования
В соответствии с целью и задачами диссертационной работы в экспериментальной части исследования предусматривалось:
получение опытной информации, необходимой для проверки адекватности, идентификации и возможного уточнения модели рабочего процесса двигателя и образования оксидов азота при работе ДВС на традиционном топливе и ПКМ;
исследование эффективности процесса термокаталитической конверсии метанола в реакторе при различных температурах реакционного пространства;
изучение диапазона нагрузочных режимов работы ДВС, при которых обеспечиваются условия (энергетические и температурные) полного завершения реакций разложения метанола;
изучение сравнительных показателей ДВС в рабочем диапазоне варьирования его режимных параметров на моторном стенде при работе на традиционном и водородосодержащем топливе (ПКМ); снятие экологических характеристик двигателя с системой конверсии метанола в составе АТС на стенде с беговыми барабанами. Для реализации этих задач, в ходе предварительного этапа, предшествующему экспериментальному исследованию, необходимо было решить следующие методические вопросы:
разработать концепцию, осуществить изготовление и отладку опытной энергетической установки в составе ДВС и термохимического реактора, как объекта исследования;
разработать методики экспериментального исследования; провести предварительную оценку погрешностей планируемых измерений. Объектом исследования являлась опытная энергетическая установка в составе ДВС внешнего смесеобразования и термокаталитический реактор преобразования метанола, размещенного в системе питания двигателя. Технические характеристики реактора приведены в данном разделе ниже. Краткая техническая характеристика исследованного двигателя: тип двигателя - четырехтактный, iVh =1,478 л (D = 82 мм, S - 70 мм), жидкостного охлаждения; степень сжатия - 9,5;
система питания - карбюратор (при работе на бензине), газовый смеситель (при работе на продуктах конверсии метанола); номинальная мощность - 58,8 кВт при 5400 мин-1; максимальный крутящий момент -121,6 Н.м при 3000 мин-1. Исследования работы энергетической установки на различных режимах проводились на моторном стенде, оснащенном стандартным и специализированным оборудованием (риЫ.1.).
К основному стандартному оборудованию, измерительным и регистрационным приборам в соответствии с требованиями ГОСТ 14846-81 относятся:
тормозное устройство, соединенное с двигателем муфтой или карданным валом;
весовая головка для измерения крутящего момента двигателя; пульт управления, оборудованный электронно-вычислительной машиной и приборами для обработки, визуального воспроизведения и распечатки измеряемых величин;
комплекс датчиков для измерения показателей двигателя и параметров окружающей среды;
комплекс аппаратуры для отбора проб ОГ и измерения в них содержания вредных веществ; система преобразования измеряемых параметров из аналоговой в цифровую форму и передачи полученной информации в ЭВМ для обработки результатов измерений;
система хранения и подвода топлива к двигателю; система охлаждения двигателя; система отвода ОГ.
Оценка адекватности модели рабочего процесса энергоустановки водородосодержащего топлива
Соответствие модели рабочего процесса, разработанной во 2 главе диссертации реальным выходным показателям энергоустановки водородосодержащего топлива в сравнении с традиционным топливом -бензином приводится ниже. При этом в разработанную модель необходимо ввести конкретные данные по свойствам сравниваемых топлив. Эти свойства приведены в таблице 5.1.
Свойства топлив существенно отличаются, что, естественно, приводит к различию показателей сгорания и токсичности ОГ при их использовании в двигателя.
Очевидно, что состав топлив влияет на такие показатели как низшая теплота сгорания Ни, теплота сгорания топливовоздушной смеси, энтальпия продуктов сгорания Нпс, количество и состав продуктов сгорания и др. Любой из этих показателей самостоятельно или в комплексе с другими может повлиять на температуру продуктов сгорания и концентрацию атомарного кислорода, а следовательно, и на образование оксидов азота.
Для оценки влияния свойств топлив на образование оксидов азота был выполнен расчетно-теоретический анализ по сравнению основных показателей сгорания трех указанных выше топлив.
Величина удельной энтальпии продуктов сгорания зависит от уровня температуры, состава топлива и продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха при горении. В литературе имеется обширный материал для определения теплоемкости и энтальпии различных газов [128], представленный как в табличной, так и в аналитической форме.
В аналитической форме удельная энтальпия продуктов сгорания может быть определена по формуле вида: knc= ЦъЩ, Дою/моль (5.1), где: г, - молярная доля /-того компонента продуктов сгорания; hi- удельная энтальпия /-того компонента продуктов сгорания.
Известно [121], что, несмотря на сложный состав продуктов сгорания, компонентами, определяющими их удельную энтальпию, являются лишь десять компонентов, на долю которых приходится 97...99% от общего объема продуктов сгорания.
Эти компоненты: молекулярный азот (Л ), водяной пар (Я;0), диоксид и монооксид углерода (С02 и СО), молекулярный и атомарный кислород {О} и О), молекулярный и атомарный водород (Н2 и Н), оксид азота (N0) и гидроксил (ОН). В этом случае энтальпия продуктов сгорания бензина определяется следующим уравнением [121,122,123]:
Аясб= 9,66-1(ҐТ2 +(31,03+ 4,52а + 0,0473р)Т+ + 17160а-11960а2-120р-4р2+127ар-9320,Дэ/с/молъ, (5.2), где: Т- температура продуктов сгорания в интервале 900...3000 К;
