Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Η ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Η ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Η ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΣΤΙΣ Μ.Ε.Κ. Μερκούριος Γώγος Εργαστηριακός Συνεργάτης

2 2  Καύση ονομάζεται η εξώθερμη χημική αντίδραση κάθε καυσίμου υλικού με το οξυγόνο, που συντελείται με μεγάλη ταχύτητα και με μεγάλη απόδοση θερμότητας έτσι ώστε αυτή να είναι τεχνικά εκμεταλλεύσιμη.  Μετατροπή της χημικής ενέργειας που περικλείεται στο καύσιμο σε θερμική.  Στις Μ.Ε.Κ. μέρος της παραγόμενης θερμότητας μετατρέπεται στη συνέχεια σε μηχανικό έργο.  Διαφορά με την οξείδωση; Ορισμοί Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

3 3 Μετατροπές ενέργειας Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΧΗΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΜΗΧΑΝΙΚΟ ΕΡΓΟ ΚΑΥΣΗ Μ.Ε.Κ.

4 4 Η διεργασία της καύσης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΚΑΥΣΑΕΡΙΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΚΑΥΣΙΜΟ ΟΞΥΓΟΝΟ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

5 5 Κατά τη διεργασία της καύσης λαμβάνουν ταυτόχρονα χώρα πολύπλοκα φαινόμενα  Μεταφοράς μάζας  Μεταφοράς θερμότητας  Μεταφοράς ορμής  Χημικής κινητικής Η μελέτη της διεργασίας είναι σύνθετη και προϋποθέτει γνώσεις Θερμοδυναμικής, Αεροδυναμικής και Χημείας Η μελέτη της διεργασίας της καύσης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

6 6  Τα καύσιμα υλικά μπορεί να είναι στερεά, υγρά ή αέρια.  Τα στοιχεία του καυσίμου που καίγονται είναι κυρίως ο άνθρακας, το υδρογόνο και κατά δεύτερο λόγο το θείο.  Γιατί τα αέρια καύσιμα υπερτερούν των υγρών;  Τέλεια καύση ονομάζεται αυτή που τα προϊόντα της δεν μπορούν να καούν περαιτέρω. C  CO 2, H  H 2 0, S  SO 2  Η παρουσία CO στα καυσαέρια υποδηλώνει ότι η καύση είναι ατελής Καύσιμα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

7 7 Αντιδράσεις καύσης 2 Η 2 + Ο 2  2 Η 2 Ο C + O 2  CO 2 2 CO + O 2  2 CO 2 S + O 2  SO 2 C m H n + (m+n/4) O 2  m CO 2 + n/2 H 2 O CH O 2  CO H 2 O C 8 H /2 O 2  8 CO H 2 O Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

8 8 Παράγοντες που επιδρούν στην καύση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009  Διαμόρφωση θαλάμου καύσης και κεφαλής του κυλίνδρου  Είδος ροής του καυσίμου μίγματος στο θάλαμο καύσης - σπειροειδής ροή (στροβιλισμός) & τυρβώδης ροή - πλήθος, σχήμα, μέγεθος, θέση & χρονισμός βαλβίδων  Χρόνος ανάφλεξης ή έγχυσης, θέση αναφλεκτήρα ή εγχυτήρα  Λόγος συμπίεσης  Λόγος αέρα/καυσίμου  Ιδιότητες καυσίμου  Προετοιμασία του μίγματος  Ανακυκλοφορία καυσαερίων (EGR)  Βαθμός ψύξης τοιχωμάτων θαλάμου και εμβόλου

9 9 Προετοιμασία του μίγματος (βενζινοκινητήρες) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009  Στόχος είναι η παρασκευή ομογενούς μίγματος αέρα- καυσίμου στην επιθυμητή αναλογία.  Για τη δημιουργία ομογενούς μίγματος τα συστατικά πρέπει να βρίσκονται στην ίδια φάση. Το καύσιμο δηλαδή πρέπει να έχει εξατμιστεί πριν την ανάφλεξη.  Τι συμβαίνει στην κρύα εκκίνηση;  Ρύθμιση της ροπής του κινητήρα μέσω του συστήματος προετοιμασίας με στραγγαλισμό του ρεύματος εισαγωγής.  Ομοιόμορφη διανομή στους κυλίνδρους.  Υπεροχή συστημάτων ψεκασμού πολλαπλών σημείων.  Σημαντικός είναι ο σχεδιασμός της πολλαπλής εισαγωγής.

10 10 Ανάφλεξη Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009  = 1/ Επίδραση του λ και της ταχύτητας ροής του μίγματος στην απαιτούμενη ενέργεια έναυσης σε μίγμα προπανίου- αέρα σε πίεση 0.17 atm Heywood, 1988

11 11 Προπορεία ανάφλεξης - Κρουστική καύση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Heywood, 1988 Η μεγαλύτερη δυνατή προπορεία της ανάφλεξης καθορίζεται από το σημείο που αρχίζει η κρουστική καύση, ενώ η ελάχιστη από το όριο καύσης ή από τη μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία των καυσαερίων

12 12 Ανακυκλοφορία καυσαερίων Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 EGR: Exhaust Gas Recirculation Αποσκοπεί στη μείωση των εκπομπών NO x. Στους βενζινοκινητήρες μειώνεται η θερμοκρασία της καύσης ενώ στους πετρελαιοκινητήρες μειώνεται η περίσσεια οξυγόνου. Ποσοστό ανακυκλοφορίας  Βενζινοκινητήρες: 5% - 15%  Πετρελαιοκινητήρες: έως 50%

13 13 Λόγος αέρα/καυσίμου Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Ο λόγος αέρα/καυσίμου είναι ο λόγος της μάζας του αέρα προς τη μάζα του καυσίμου (AFR ή A/F)  περίσσεια οξυγόνου  φτωχό μίγμα  περίσσεια καυσίμου  πλούσιο μίγμα Στοιχειομετρικός λόγος αέρα/καυσίμου είναι αυτός που η ποσότητα του περιεχομένου στον αέρα οξυγόνου είναι όση ακριβώς χρειάζεται για την πλήρη καύση του καυσίμου (τέλεια ή στοιχειομετρική καύση). Στοιχειομετρικός λόγος βενζίνης: 14.7:1 περίπου Στοιχειομετρικός λόγος αιθανόλης: 9:1

14 14 Λάμδα ( ) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Ορίζεται ως ο λόγος της αναλογίας αέρα/καυσίμου που λειτουργεί η μηχανή προς τον στοιχειομετρικό λόγο.  < 1  πλούσιο μίγμα  = 1  στοιχειομετρικό μίγμα  > 1  φτωχό μίγμα Στους βενζινοκινητήρες: 0.6 < < 1.6

15 15 Επίδραση του σε βενζινοκινητήρα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Καμπύλη αγκίστρου a φτωχότερο μείγμα λειτουργίας μηχανής b καλύτερος θερμικός βαθμός απόδοσης c στοιχειομετρικός λόγος ( =1) d μέγιστη ισχύς e πλουσιότερο μείγμα λειτουργίας μηχανής Plint & Martyr, 1999

16 16 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Μέση πίεση και ειδική κατανάλωση Επίδραση του λόγου αέρα/καυσίμου στη μέση πίεση και την ειδική κατανάλωση σε βενζινοκινητήρα Plint & Martyr, 1999

17 17 Λόγος αέρα καυσίμου σε κινητήρες Diesel Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Στα ετερογενή μείγματα, ο λόγος αέρα καυσίμου εκτείνεται από καθαρό αέρα στην περιφέρεια των σταγονιδίων (   ) έως καθαρό καύσιμο στον πυρήνα των σταγονιδίων ( = 0) Bosch, 2007

18 18  Η βασική διαφορά μεταξύ των βενζινοκινητήρων (ανάφλεξη με σπινθήρα) και των πετρελαιοκινητήρων (αυτανάφλεξη με συμπίεση) έγκειται περισσότερο στο είδος της καύσης και λιγότερο στον θεωρητικό κύκλο λειτουργίας (Otto ή Diesel).  Στην πραγματικότητα η διεργασία της καύσης στις Μ.Ε.Κ. δεν γίνεται ούτε υπό σταθερό όγκο (κύκλος Otto) ούτε υπό σταθερή πίεση (κύκλος Diesel). Καύση σε βενζινοκινητήρες & πετρελαιοκινητήρες Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

19 19 Βενζινοκινητήρες  Ομογενές καύσιμο μίγμα - Φλόγα προανάμειξης  Στοιχειομετρική αναλογία για αξιόπιστη ανάφλεξη και καλή καύση  Έλεγχος της αποδιδόμενης ισχύος μέσω στραγγαλισμού της ροής του μίγματος αέρα-καυσίμου (μείωση απόδοσης) Πετρελαιοκινητήρες  Ετερογενές καύσιμο μίγμα - Φλόγα διάχυσης  Στοιχειομετρική αναλογία μόνο στο μέτωπο της φλόγας  Έλεγχος της αποδιδόμενης ισχύος με τον έλεγχο της ποσότητας του εγχυομένου καυσίμου (οικονομία καυσίμου) Καύση σε βενζινοκινητήρες & πετρελαιοκινητήρες Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

20 20 Φλόγα προανάμειξης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Όταν τα αντιδρώντα (καύσιμο και αέρας) έχουν αναμειχθεί εκ των προτέρων, το μέτωπο της φλόγας κινείται διαχωρίζοντας τα αντιδρώντα (καύσιμο μίγμα) από τα προϊόντα (καυσαέρια). Η φλόγα προανάμειξης μπορεί να είναι στρωτή ή τυρβώδης Stone, 1999

21 21 Φλόγα προανάμειξης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Οξυγονοκόλληση

22 22 Φλόγα διάχυσης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Η φλόγα εκδηλώνεται στη διεπιφάνεια μεταξύ καυσίμου και οξειδωτικού. Τα προϊόντα της καύσης (καυσαέρια) διαχέονται στο οξειδωτικό και αντίστροφα το οξειδωτικό διαχέεται στα καυσαέρια. Το ίδιο συμβαίνει και στην πλευρά του καυσίμου. Η φλόγα διάχυσης μπορεί να είναι στρωτή ή τυρβώδης Stone, 1999

23 23 Φλόγα διάχυσης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Κερί

24 24 Φλόγα λύχνου Bunsen Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Το είδος της φλόγας εξαρτάται από την παροχή οξυγόνου 1.Πλούσιο μίγμα χωρίς προανάμειξη: Ατελής καύση και παραγωγή αιθάλης στην οποία οφείλεται το κίτρινο χρώμα. 4.Φτωχό μίγμα με πλήρη προανάμειξη: Τέλεια καύση χωρίς παραγωγή αιθάλης. Το γαλάζιο χρώμα οφείλεται στη διέγερση μοριακών ριζών. Διάφοροι τύποι φλόγας ενός λύχνου Bunsen

25 25 Καύση σε βενζινοκινητήρα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Stone, 1999

26 26 Καύση σε βενζινοκινητήρα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Stone, 1999

27 27 Καύση σε βενζινοκινητήρα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Stone, 1999

28 28 Καύση σε βενζινοκινητήρα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

29 29 Καύση σε πετρελαιοκινητήρα (άμεσου ψεκασμού) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Σειρά 1: Μέτριο φορτίο 1a 0° - 2° ATDC έγχυση καυσίμου 1b 4 1 / 2 ° / 2 ° ATDC έναρξη καύσης 1c 10° - 12° ATDC εξελιγμένη καύση Σειρά 2: Υψηλό φορτίο 2 10° - 12° ATDC εξελιγμένη καύση 1b1b1a1a1c1c2 Stone, 1999

30 30 Ποιότητα καυσίμου – Φυσικοχημικές ιδιότητες Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΙδιότηταΒενζίνηDiesel Χημικός τύποςC4 έως C12C8 έως C25 Μοριακό βάρος ~200 Άνθρακας/Υδρογόνο (w/w)~6.4~5.9 % Άνθρακας (w/w) % Υδρογόνο (w/w) % Οξυγόνο (w/w)00 Σημείο 1 atm (°C) Σημείο 1 atm (°C) έως °C (kg/L) Τάση ατμών RVP (kPa) < 1 20 °C/1 atm (Centipoise) Κατώτερη θερμογόνος δύναμη (kJ/kg) Λανθάνουσα θερμότητα °C (kJ/kg) ~233

31 31 Ποιότητα καυσίμου – Φυσικοχημικές ιδιότητες Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΙδιότηταΒενζίνηDiesel Αριθμός οκτανίου RON Αριθμός οκτανίου ΜON Αριθμός κετανίου Σημείο ανάφλεξης (°C) Σημείο αυτανάφλεξης (°C)257.2~316 Κατώτερο όριο τάσης ανάφλεξης (%vol) Ανώτερο όριο τάσης ανάφλεξης (%vol) Διαλυτότητα καυσίμου στο νερόΑμελητέα Διαλυτότητα νερού στο καύσιμοΑμελητέα Ηλεκτρική αγωγιμότητα (S/m)1.35×10-11 Στοιχειομετρική αναλογία αέρα/καυσίμου14.7 Λόγος mol προϊόντων / moles O 2 +N kg CO 2 ανά kg καυσίμου

32 32 Θερμογόνος δύναμη Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Θερμογόνος δύναμη ονομάζεται η θερμότητα που εκλύεται κατά την καύση συγκεκριμένης ποσότητας στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων. Κατώτερη θερμογόνος δύναμη Η u Ανώτερη θερμογόνος δύναμη H o H u = H o - m H2O · c Στα στερεά & υγρά δίδεται ανά μονάδα βάρους kJ/kg Στα αέρια δίδεται ανά μονάδα όγκου υπό Κ.Σ. kJ/m 3 (n)

33 33 Κατώτερη θερμογόνος δύναμη Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Υγρά καύσιμαkJ/kg Βενζίνη Diesel Κηροζίνη43000 Αργό πετρέλαιο Εξάνιο44700 Ισο-οκτάνιο44600 Αιθανόλη26800 Μεθανόλη19700 Bosch, 2007

34 34 Κατώτερη θερμογόνος δύναμη Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Αέρια καύσιμαkJ/m 3 LPG (Liquified Petroleum Gas)46100 Φυσικό αέριο (Βόρειος θάλασσα)46700 Φυσικό αέριο (Ρωσία)49100 Υδρογόνο H Μεθάνιο CH Προπάνιο C 3 H Βουτάνιο C 4 H Ακετυλένιο C 2 H Bosch, 2007

35 35 Χημεία της καύσης - Mole Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Mole: Μονάδα ποσότητας ύλης  Το mole είναι η ποσότητα ύλης συστήματος που περιέχει τόσες στοιχειώδεις οντότητες όσα είναι τα άτομα που υπάρχουν σε 0,012 kg άνθρακος 12.  Εφ' όσον χρησιμοποιείται το mole, οι στοιχειώδεις οντότητες πρέπει να καθορίζονται και μπορεί να είναι άτομα, μόρια, ιόντα, ηλεκτρόνια, άλλα σωματίδια ή καθορισμένα συγκροτήματα τέτοιων σωματιδίων.  Στο Διεθνές Σύστημα η πρότυπη μονάδα είναι το kmol Μαζικός αριθμός Α (p + & n 0 ) Ατομικός αριθμός Ζ (p + )

36 36 Χημεία της καύσης - Mole Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος mol σιδήρου περιέχει τον ίδιο αριθμό ατόμων με 1 mol χρυσού 1 mol αιθανόλης περιέχει τον ίδιο αριθμό μορίων με 1 mol νερού Ο αριθμός ατόμων ενός mol σιδήρου είναι ίδιος με τον αριθμό μορίων ενός mol νερού Σταθερά Avogadro: Ν Α = x kmol -1 Πόση ποσότητα είναι 1 mol σπόρων καλαμποκιού; Τόση, ώστε να καλύψει ομοιόμορφα όλη την έκταση των Η.Π.Α.... σε ύψος 15 km

37 37 Χημεία της καύσης - Σχετική ατομική μάζα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Το mol ατόμων έχει μάζα σε γραμμάρια όσο η σχετική ατομική μάζα Α r (ατομικό βάρος) του στοιχείου. Σχετική ατομική μάζα A r στοιχείου είναι ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του ατόμου του στοιχείου από το 1/12 της μάζας του 12 C. Η σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου είναι καθαρός αριθμός και συμπίπτει πρακτικά με το μαζικό αριθμό του (A). Γιατί όμως οι σχετικές ατομικές μάζες των στοιχείων δεν είναι ακέραιοι αριθμοί; Το άτομο του C δεν είναι 12 φορές το 1/12 του; Γιατί στον περιοδικό πίνακα η σχετική ατομική του μάζα αναγράφεται ;

38 38 Περιοδικός πίνακας στοιχείων Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

39 39 Νόμοι διατήρησης φυσικών μεγεθών Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Τα φαινόμενα καύσης υπακούουν στην αρχή της διατήρησης των φυσικών μεγεθών. Οι σχετικοί νόμοι είναι:  Διατήρηση της συνολικής μάζας  Διατήρηση της μάζας ενός χημικού στοιχείου  Ισοζύγιο μάζας των χημικών συστατικών  Ισοζύγιο ενέργειας  Ισοζύγιο ορμής σε διάφορες κατευθύνσεις

40 40 Στοιχειομετρική καύση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 εC α H β O γ N δ + (0.21 Ο Ν 2 )  ν 1 CO 2 + ν 2 H 2 O + ν 3 Ν 2 C α H β O γ N δ : Χημικός τύπος καυσίμου ε : λόγος μορίων καυσίμου/αέρα Προϊόντα της στοιχειομετρικής καύσης είναι μόνο το CO 2 και το H 2 O

41 41 Στοιχειομετρική καύση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 εC α H β O γ N δ + (0.21 Ο Ν 2 )  ν 1 CO 2 + ν 2 H 2 O + ν 3 Ν 2 Οι συντελεστές ε, ν 1, ν 2 και ν 3 υπολογίζονται βάσει της αρχής διατήρησης της μάζας κάθε στοιχείου: Άτομα Cεα =ν 1 Ηεβ =2ν 2 Οεγ + 2 (0.21) =2ν 1 +ν 2 Νεδ + 2 (0.79) =2ν 3

42 42 Στοιχειομετρική καύση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Ορίζεται ως ισοδύναμος λόγος  (equivalence ratio) o πραγματικός λόγος καυσίμου/αέρα προς τον στοιχειομετρικό Το έχει ήδη ορισθεί ως:  εC α H β O γ N δ + (0.21 Ο Ν 2 )  ν 1 CO 2 + ν 2 H 2 O + ν 3 Ν 2 + ν 4 O 2 + ν 5 CO + ν 6 H 2 Η γενική χημική αντίδραση της καύσης μπορεί να γραφεί

43 43 Επίλυση προβλημάτων καύσης φτωχού μίγματος Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009  εC α H β O γ N δ + (0.21 Ο Ν 2 )  ν 1 CO 2 + ν 2 H 2 O + ν 3 Ν 2 + ν 4 O 2 + ν 5 CO + ν 6 H 2 Όταν το μίγμα είναι φτωχό (δίδεται  1) μπορεί να γίνει η παραδοχή ότι τα καυσαέρια δεν περιλαμβάνουν CO και H 2. Είναι δηλαδή ν 5 = ν 6 = 0. Το ε υπολογίζεται από την στοιχειομετρική αντίδραση καύσης. Επομένως οι 4 άγνωστοι συντελεστές ν 1, ν 2, ν 3 και ν 4 μπορούν να υπολογιστούν επιλύοντας το σύστημα των 4 ισοζυγίων των ατόμων C, H, O και N.

44 44 Επίλυση προβλημάτων καύσης πλουσίου μίγματος Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009  εC α H β O γ N δ + (0.21 Ο Ν 2 )  ν 1 CO 2 + ν 2 H 2 O + ν 3 Ν 2 + ν 4 O 2 + ν 5 CO + ν 6 H 2 Όταν το μίγμα είναι πλούσιο (δίδεται  > 1 ή < 1) μπορεί να γίνει η παραδοχή ότι τα καυσαέρια δεν περιλαμβάνουν O 2. Είναι δηλαδή ν 4 = 0. Το ε υπολογίζεται από την στοιχειομετρική αντίδραση καύσης. Για την εύρεση των 5 συντελεστών ν 1, ν 2, ν 3, ν 5 και ν 6 δεν αρκούν τα 4 ισοζύγια των ατόμων C, H, O και N. Θα χρησιμοποιηθεί η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης CO 2 + H 2  CO + H 2 O Τώρα έχουμε 5 εξισώσεις και 6 αγνώστους...

45 45 Επίλυση προβλημάτων καύσης πλουσίου μίγματος Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Αν όμως είναι γνωστή η θερμοκρασία των καυσαερίων Τ, υπάρχει συσχέτιση με τη σταθερά ισορροπίας Κ όταν 300 < Τ < 1000 K ln K = –  t –  t  t 3 και t = T  1000 Για πλούσιο μίγμα δίδεται όπου:a = 1 – K b =  ε(2α-γ) + Κ [0.42(  -1) + α  ε] c = -0.42α  ε(  -1)Κ Οπότε έχουμε 9 εξισώσεις και 9 αγνώστους

46 46 Βιβλιογραφία Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009 Bosch (2007). Bosch Automotive Handbook, 7th Edition. Robert Bosch GmbH, Plochingen, Germany. Ferguson Colin (1986). Internal combustion engines, applied thermosciences. John Wiley & Sons, Inc., U.S.A. Heywood, John (1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Book Co., U.S.A. Plint Michael & Martyr Anthony (1999). Engine testing: Theory and Practice, 2nd Edition. Butterworth-Heinemann, Oxford, United Kingdom. Stone Richard (1999). Introduction to Internal Combustion Engines, 3rd Edition. Palgrave, New York, U.S.A. Τριανταφύλλης Ιωάννης (1998). Διδακτικές σημειώσεις εργαστηριακού μαθήματος Μ.Ε.Κ. ΙΙ. Τμήμα Οχημάτων, Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών, Τ.Ε.Ι. Θεσσαλονίκης.


Κατέβασμα ppt "Σίνδος, Οκτώβριος 2009 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Η ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google