Хімічні реакції при згорянні палива

Для повного згоряння палива необхідна визначена кількість повітря, що називається теоретично необхідною і визначається по елементарному складу палива.

Для рідких палив

- теоретично необхідна кількість повітря в кілограмах для згоряння 1 кг палива.

[ l₀ ] = кг/кг.

- теоретично необхідна кількість повітря в кіломолях для згоряння 1кг палива.

[ L₀ ] = кмоль/кг.

Ці дві величини зв'язані між собою співвідношенням

,

де m_в = 28.96 кг/кмоль - удавана молярна маса повітря.

Для газоподібних палив

,

де [L^’₀ ] = кг/кг = кмоль/кмоль.

Відношення дійсної кількості повітря до теоретично необхідної для спалювання 1 кг палива називається коефіцієнтом надлишку повітря.

a = l/l₀ = L/L₀.

Для карбюраторних двигунів a лежить у межах 0.8...0.96, для дизелів коливається від 1.3 до 2.2.

Навіть при a = 1 неможливо домогтися повного згоряння палива, тому звичайно a > 1. Зниження коефіцієнта надлишку повітря a веде до підвищення потужності двигуна, однак при цьому підвищується його теплова напруженість і знижується економічність.

Маса пальної суміші в карбюраторних двигунах визначається з вираження

M₁ = aL₀ + 1/m_т,

де m_т - молекулярна маса парів палива, кг/кмоль.

Для бензинів m_т = 110...120 кг/кмоль, для дизельних палив m_т = 180...200 кг/кмоль.

Для дизельних двигунів масу пальної суміші приймають без врахування маси палива, тому що паливо в камеру згоряння надходить тільки після процесу стиску. Для них

M₁ = aL₀.

При повному згорянні палива (a ³ 1) кількість основних компонентів продуктів згоряння в молях визначається зі співвідношень

Тоді загальна кількість продуктів згоряння складе

При неповному згорянні палива (a < 1) кількість продуктів згоряння визначається наступними залежностями

У приведених вираженнях K - постійна, що обумовлена відношенням кількості водню до окису вуглецю в продуктах неповного згоряння. Для бензину K = 0.45...0.50.

Тоді загальна кількість продуктів згоряння складе

При a = 1 обидва вираження для M₂ дають однаковий результат.

Зміна кількості молей при згорянні визначається вираженням

Відносна зміна об'єму характеризується коефіцієнтом молекулярної зміни суміші

Ця величина завжди більше одиниці і її залежність від коефіцієнта надлишку повітря a має вид, представлений на малюнку 3.1.

Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші враховує наявність залишкових газів і обчислюється з вираження

Для карбюраторних двигунів m=1.02...1.1; для дизелів m=1.02...1.06.

Малюнок 3.1 – Коефіцієнт молекулярної зміни суміші для карбюраторних і дизельних двигунів