Химмотология. ДВС и переработка нефти

Константин Владимирович Ефанов
Химмотология. ДВС и переработка нефти

4. Введение ограничений в модель, таких как стенка цилиндра и др.,

5. Построение расчетной сетки из конечных элементов, в узлах которой будут решаться уравнения, описывающие совокупность протекающих процессов, составляющих общий процесс горения топливовоздушной смеси,

6. Поиск решений, проверка сходимости и др. расчетные операции.

7. Получение цветных диаграмм с результатами расчетов и интерпретация данных, выполнения заключения по результатам расчета о протекании процесса и конструкции двигателя.

Механический расчет в программе ANSYS представлен в работе [3].

Остальные факторы относятся к самому топливу и будут рассмотрены ниже.

Горение топлива в камере

Рассмотрим влияние структуры углеводородов на детонационную стойкость.

Максимальное количество энергии от сгорания единицы массы топлива может быть рассчитано при известных составе топлива и средней температуре сгорания [4]. Введем комментарий. Наиболее точные результаты получаются если использовать для теплоемкости форму степенной зависимости [5], однако для смесей углеводородов коэффициенты не всегда известны и необходим фиксированный состав фракций (учитывается вклад каждой фракции). Потому используют средние значений. В целом тепловой эффект рассчитывается по разности энтальпий сырья и продуктов.

В работе [4] приводятся данные по теплоте сгорания некоторых видов топлив в размерности кДж/г:

– водород (газ) – 286,

– метан – 56,

– н-Бутан (газ) – 50,

– н-Октан – 48,

– циклогексан – 47,

– этилен – 50,

– ацетилен – 48,

– бензол – 42,

– метанол – 23,

– этанол – 30.

Из приведенный данных следует, что наибольшую энергию выделяет водород, углеводороды алканы дают больше энергии, чем ненасыщенные углеводороды и соединения, содержание кислород.

Наилучшим топливом по критерию выделяемой энергии при сгорании является водород. К недостаткам относят его опасность при эксплуатации.

В работе [4] приводятся теплоты образования углеводородов различного строения. Авторы делают два вывода по анализу проблемы зависимости энергии от структуры углеводорода:

1. Разветвленные углеводороды более устойчивы (до 12 кДж на каждую метильную группу). Энергия связи углерод-углерод максимальна в структурах с четвертичным атомом углерода. Изомеры не эквивалентны по энергии. Разветвленные изомеры устойчивее неразветвленных линейных изомеров.

2. В разветвленных изомерах углеводородов между группами возникает отталкивание, если расстояние сокращается радиуса взаимодействия Ван-дер-Ваальса. Пространственная неустойчивость снижает стабильность разветвленных изомеров углеводородов.

Отметим, что в настоящее время расчеты молекулярных эффектов выполнятся методами квантовой механики в специальных программах, например, HyperChem [10].

На макроуровне, то есть на уровне расчета процесса горения расчет выполняется в программе ANSYS конечно-разностным методом, в котором учитываются химические реакции горения.

Рейтинг@Mail.ru