Расчет сгорания топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАДАНИЕ 1

Дано:Q_в = 37800 кДж/кг, Н^р = 14,45 %, W^p = 0,6 %.

Определить: низшую теплоту сгорания рабочего топлива.

Как производится определение теплоты сгорания топлива опытным путем?

Решение:

Низшую теплоту сгорания рабочего топлива определим по формуле:

Q_н = Q_в - 25 (9Н + W)

Q_н = 37800 - 25 (9* 14,30 + 0,6) = 34567,5 (кДж/кг)

Для определения теплоты сгорания топлива опытным путем используют калори метрическую установку. Сущность метода за ключается в сжигании навески испытуемого жидкого топлива в калориметрической бомбе (при постоянном объеме) в среде сжатого кислорода и определении коли чества теплоты, выделившейся при сгорании.

Испытание разделяется на три периода: начальный, который предшествует сжи ганию топлива и служит для учета теплообмена калори метрической системы с окру жающей средой в условиях начальной температуры испытания; главный, в котором происходит сгорание топлива, передача выделившейся теплоты калориметрической системе и выравнивание температуры всех ее частей; конечный, который служит для учета теплообмена калориметрической системы с окружающей средой в условиях конечной температуры испытания.

Температуру во время испытаний по термометру от считывают в целых и дольных частях деления шкалы. В начальном периоде после нулевого отсчета температу ры делают пять отсчетов по шкале термометра с интер валом в 1 мин. При отсчете температур используют секундомер. При последнем отсчете замыкают цепь электрического тока, подсоединенную к клеммам бом бы. Происходит запал топлива. После этого начинается главный период, в котором отсчеты температуры прово дят через каждые 0,5 мин. Интервал между последним отсчетом в начальном периоде и первым отсчетом в главном периоде является первым интервалом главного пе риода.

Главный период заканчивается с наступлением рав номерного изменения температуры воды в калориметрическом сосуде. Интервал с равномерным изменением температуры относят к конечному периоду. За последним отсчетом главного периода следует первый полуминутный интервал конечного периода. Всего в конечном периоде проводят десять отсчетов температуры через каждые 0,5 мин.

Удельная теплота сгорания в бомбе находится по формуле:

,

где С - теплостойкость калориметрической системы, кДж/с;

t₁, t₂ - соответственно начальная и конечная температура воды;

?t - поправка к показаниям термометра, учитывающая теплообмен калориметра с окружающей средой;

q - удельная теплота сгорания запальной проволоки, кДж/кг;

m₁ - масса проволоки для запала, кг;

m - масса навески (нефтепродукт), кг;

m₂ - масса пленки, кг;

Q_пл - удельная теплота сгорания пленки.

ЗАДАНИЕ 2

Дано:

Марка автомобильного бензина АИ-92.

Октановое число бензина по моторному методу 77/М.

Температура перегонки 10% - 71⁰ С.

Температура перегонки 50% - 117⁰ С.

Температура перегонки 90% - 182⁰ С.

Давление насыщенных паров - 66800 Па.

Определить: оценить детонационную стойкость бензина, его пусковые свойства, приемистость двигателя при работе на этом бензине, полноту испарения и склонность к шлакообразованиям? Будет ли происходить смыв масла со стенок цилиндра при работе двигателя? Возможность образования в жаркие дни в системе питания паровых пробок?

Детонационная способность бензина АИ-92 ниже нормы, т.к. октановое число данное в задаче и равное 77 ниже нормы, тогда как данное число должно быть не менее 85.

Температура перегонки 10% бензина характеризует пусковые свойства топлива. Чем ниже температура выкипания этой фракции, тем лучше пуск двигателя. Для бензина летних сортов необходимо, чтобы 10% топлива выкипало при температуре не выше 70⁰ С. По условию задачи температура перегонки 10% - 71⁰ С. Следовательно, бензин будет испаряться меньше во впускной системе двигателя, увеличиться продолжительность пуска и подача смазочного масла к трущимся деталям будет хуже, это приведет к пусковым износам. сгорание топливо бензин двигатель

Температура перегонки 50% бензина характеризует скорость прогрева и приемистость двигателя. Температура перегонки 50% летнего бензина должна быть не более 115⁰ С. По условию задачи температура 117⁰С. Следовательно, быстрый прогрев и хорошая приемистость двигателя во время эксплуатации автомобиля будет под вопросом.

Температура перегонки 90% характеризует полноту его испарения. Температура перегонки 90% летнего бензина должна быть не более 180⁰ С. По условию задачи - температура 182⁰С. Следовательно, будет износ двигателя, наблюдаться смыв смазочного масла и, как следствие, на деталях образуется некоторое количество отложений.

Давление насыщенных паров летнего бензина всех марок должно быть не более 66700 Па. По условию задачи давление насыщенных паров составляет 66800 Па. Таким образом, образование паровых пробок в жаркое время не исключено.

ЗАДАНИЕ 3

Дано: Температура окружающего воздуха - 0⁰С.

Цетановое число - 44.

Массовая доля серы - 0,1%.

Концентрация фактических смол 27 мг на 100 см³ топлива.

Определить: Установить марку дизельного топлива, предназначенного для работы в тракторах и автомобилях при заданной температуре окружающего воздуха. Определить вид топлива, если содержание серы в нем известно. Как отразится величина цетанового числа на работе дизельного двигателя и содержание фактических смол на его техническое состояние? Укажите для установленной марки дизельного топлива температуру помутнения, застывания и вспышки. Как влияет величина этих параметров на качество топлива?

Решение:

Марка топлива будет Л-0,2-40. Летнее топливо, по содержанию серы относится к первому виду, значение температуры вспышки было взято из справочника.

Цетановое число представляет собой процентное содержание (по объему) цетана в смеси его с альфаметилнафталином, которая по самовоспламенямости равноценна испытуемому в стандартном двигателе топливу.

Цетановое число дизельного топлива влияет на запуск двигателя. Для нормального пуска и плавной работы дизеля необходимо, чтобы топливо летних сортов имело цетановое число 40 … 45, а зимних сортов - 45 … 50 ед. По условию задания цетановое число равно 44.

Фактические смолы - это остаток, образовавшийся в стеклянной чашке после испарения определенного объема испытуемого топлива на водяной бане в струе воздуха. Концентрация фактических смол влияет на способность топлива противостоять повышенному образованию нагара и закоксовыванию форсунок. Концентрация для летнего дизельного топлива не должна превышать 40 мг на 100 см³. По условию задачи концентрация фактических смол 27 мг на 100 см³ топлива, что соответствует норме.

Температура помутнения - это температура, при которой меняется фазовый состав топлива, парафиновые углеводороды переходят в твердое состояние. При этой температуре топливо в условиях испытания начинает мутнеть. Появившиеся кристаллы забивают топливные фильтры, что ведет к нарушению или прекращению подачи топлива. Для летних дизельных топлив температура помутнения не должна превышать -5⁰ С.

Температура застывания - это температура, при которой топливо полностью теряет подвижность. При температуре застывания топлива кристаллическая структура настолько упрочняется, что топливо теряет текучесть и приобретает студнеобразный вид. Температура застывания для летних топлив не ниже - 10 град.

Температура вспышки - это минимальная температура, до которой необходимо нагреть топливо, чтобы пары, образующиеся над его поверхностью, вспыхивали при поднесении открытого пламени. По температуре вспышки (не ниже 40 град.) оценивают огнеопасность нефтепродуктов, а также количество фракций с высоким давлением паров.

ЗАДАНИЕ 4

Дано:

Тип двигателя - карбюраторный.

Группа масел по эксплуатационным свойствам - В₁.

Класс вязкости - 10.

Кинематическая вязкость при 100⁰ С - 10 сСт.

Кинематическая вязкость при 40⁰ С - 102,5 сСт.

Определить: В соответствии с классификацией моторных масел установить марку масла для конкретного типа двигателя и указать величину индекса вязкости. Содержит ли это масло загущенную вязкостную присадку? Указать выпускается ли она в настоящее время и допускается ли к назначению в вновь разрабатываемую и модернизированную технику? Как определяется кинематическая вязкость масла?

Решение: Судя по условиям данным в задаче марка моторного масла: М-10- В₁: для среднефорсированных бензиновых двигателей, работающие в условиях, способствующих окислению масла и образованию всех видов отложений. Используется данное масло в летнее время. Применяется для бензиновых двигателей, не имеющих особых ценностей. Не рекомендуется применять в вновь разрабатываемую и модернизированную технику.

Метод определения кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема жидкости под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозометр. Для вискозометров используют стекла с малым коэффициентом температурного расширения.

В качестве термостата или бани вискозиметра используют прозрачный сосуд. Нефтепродукт, находящийся в вискозиметре, погружают не менее чем на 20 мм ниже уровня жидкости в бане и на 20 мм над дном сосуда. Баню вискозиметра снабжают устройством для регулирования температуры жидкости.

Для заполнения термо стата используют следую щие жидкости: технический этиловый спирт -- для тем пературы от --60 до +15 °С; дистиллированную воду -- для температуры от 15 до 60°С; глицерин или раствор глицерина с водой 1:1 или светлое нефтяное масло - для температуры свыше 60⁰С.

Перед проведением испыта ния подбирают вискозиметр с пределами измерения, со ответствующими ожидаемой вязкости испытуемого неф тепродукта. Вискозиметр должен быть сухим и чистым. Между определениями вискозиметр промывают раство рителем и сушат воздухом. В качестве растворителей применяют бензин-растворитель для резиновой промыш ленности, нейтральный эфир, ацетон, толуол и т.п. Пе риодически вискозиметр промывают хромовой смесью, затем прополаскивают дистиллированной водой, ацето ном и сушат воздухом.

Пробу нефтепродукта фильтруют через сито, стеклян ный или бумажный фильтр. При необходимости нефте продукт сушат безводным сульфонатом натрия или про каленной крупнокристаллической поваренной солью и затем фильтруют через бумажный фильтр. Если вяз кость нефтепродукта определяют при температуре ниже 95°С, то его предварительно подогревают. Вискозиметр заполняют испытуемым нефтепродуктом и помещают в баню, где устанавливают нужную температуру.

Рассчитывают кинематическую вязкость испытуемого нефтепродукта по формуле:

н = с*t,

где н - кинематическая вязкость, сСт;

с - калибровочная постоянная вискозометра, сСт/с;

t - среднее арифметическое значение времени истечения, с.

ЗАДАНИЕ 5

Установить группу и марку моторного масла, предназначенного для работы двигателя указанной форсированности в определенный период года. Оцените вязкостно-температурные свойства масла по величине индекса. Вязкость и склонность его к лако- и нагарообразованию по назначению термоокислительной стабильности.

Дано:

Двигатель - среднефорсированный дизельный.

Время года - лето.

Индекс вязкости - 80.

Термоокислительная стабильность при 250⁰С - 50 мин.

Ответ.

По данным задачи марка масла - М-10В₂. Летнее масло для среднефорсированных дизельных двигателей для эксплуатации в нормальных условиях, масло обладает не высокой вязкостно-температурной характеристикой, т.к. его индекс вязкости составляет 80, по норме не менее 85.

Термоокислительная стабильность моторного масла выражается временем, в течении, которого испытуемое масло при температуре 250⁰С превращаться в остаток, состоящий из 50% рабочей фракции и 50% лака. По условию задачи термоокислительная способность моторного масла М-10В₂ при 250⁰С составляет 50 мин.

Термоокислительная стабильность характеризует свойство масла под действием высокой температуры образовывать на поверхности поршневой группы двигателей лаковые отложения. Моторное масло должно обладать высокой термоокислительной стабильностью.

Размещено на Allbest.ru