Calculul procesului de ardere

Calculul procesului de ardere

Se bazeaza pe urmatoarele ipoteze

1. In timpul procesului de ardere au loc variatii ale compozitiei chimice a fluidului motor.
2. Caldurile specifice la volum constant ale fluidului motor variaza in functie de temperatura acestuia.
3. Au loc pierderi de caldura prin peretii cilindrului
4. Arderea este un procent izocor care incepe in punctul C pana in punctul Y si un proces izobar din Y pana la punctul Y'. Punctul C corespunde momentului inceperii injectiei de combustibil in cilindru.

Calculul procesului de ardere este pentru 1kg de aer.

Caldura degajata prin arderea combustibilului se determina cu relatia :

(28)

Qi -puterea calorica a combustibilului

Caldura utila este caldura preluata de fluidul motor si reprezinta diferenta dintre caldura degajata prin arderea combustibilului si pierderile de caldura prin pereti. Se determina cu ajutorul coeficientului caldurii utile (x_u) cu relatia:

Valorile recomandate al lui

Alegem

1 Determinarea compozitiei amestecului initial

Amestecul initial de gaze aflate in cilindru la inceputul procesului de ardere este format din aer care a patruns in cilindru in procesul de admisiune si gazele reziduale ramase din ciclu anterior. Substantele care au patruns in cilindru la sfarsitul procesului de admisie se numesc substante initiale.

Cantitatea minima de aer necesar pentru arderea teoretic completa a unui kg de combustibil L_min cu relatia:

c-participatia masica a carbonului din molecula de combustibil,c=0,857

h-participatia masica a hidrogenului din molecula de combistibil,h=0,133

o-participatia masica a oxigenului din molecula de combustibil,O=0,010

Numarul de kilomoli ale substantelor initiale se determina cu relatia

Numarul de kmol de amesetc initial

2 Determinarea compozitiei produselor de ardere

Pentru ca MAC functioneaza cu amestec sarac se considera ca are loc un proces de ardere completa si gazele de ardere sunt compuse din urmatoarele substante

Numarul de kilomoli de rezultati din ardere () se determina cu relatia:

Numarul de kilomoli de H₂O rezultati din ardere () se determinata cu relatia:

Numarul de kilomoli de rezultati din ardere () se determinata cu relatia:

Numarul de kilomoli de rezultati din ardere () se determinata cu relatia:

Numarul de kilomoli de substante finale :

Numarul de kilomoli de gaze de ardere :

3 Calculul coeficientului de variatie molara ai procesului de ardere

Coeficient chimic de variatie molara:

Coeficient total de variatie molara:

4 Calculul caldurii specifice la volum constant a amestecului initial

In calculul caldurii specifice se neglijeaza influenta gazelor reziduale asupra acesteia. Pentru ca valoarea caldurii specifice depinde de temperatura se va utiliza o valoare medie corespunzatoare intervalului de temperatura ,273K..Tc

Caldura specifica a amestecului initial:

- coeficientii caldurii specifice a aerului conform [1] tabelul 4,6

5 Calculul caldurii specifice la volum constant a gazelor de ardere

Determinarea caldurii specifice se face in functie de participatiile masice ale fiecarui component.

Participatia masica a CO2:

Participatia masica a H2O:

Participatia masica a O2:

Participatia masica a N2:

Caldura specifica medie la valori constante a gazelor de ardere:

este coeficientul caldurii specifice medii a fiecarui compus din gazele de ardere pentru intervalul de temperatura 273KTmax

Tmax -temperatura maxima atinsa in cilindru in timpul procesului de ardere

6 Calculul temperaturii maxime atinse in cilindru

Tmax in cilindru in timpul arderii se determina pe baza ecuatiei de bilant energetic. La MAC se considera ca arderea decurge izocor -izobar si ecuatia de bilant energetic are expresia:

T_max- temperatura maxima atinsa in cilindru motorului corespunzator in punctul y' din diagrama indicata

P-coeficient de crestere a presiunii din cilindru la sfarsitul arderii rapide

P

alegem P

C_pga- caldura specifica la presiune constanta a gazelor de ardere

C_pga=R+C_vga (50)

C_pga=8,314+

C_pga=

R=8,314, constanta gazelor perfecte

Deoarece C_pga este functie de T_y' ecuatia 49 este ecuatie de gradul. 2 cu necunoscuta T_y' care are expresia

Observatie: Valoarea temperaturii se incadreaza in intervalul 18002200K, recomandat de literatura de specialitate.

7 Calculul parametrilor termodinamici ai procesului de ardere

Presiunea si temperatura fluidului motor corespunzator sfarsitului fazei arderii rapide, respectiv punctul Y din diagrama indicata se determina cu relatia:

Presiunea corespunzatoare punctului Y' este Py'=Py

Observatie. Valoarea Py=50..85

Ty=1500..1800K

Volum ocupat de fluidul motor la sfarsitul arderii izobare Vy' se determina cu relatia

Vc- volumul camerei de ardere