Η ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΣΤΙΣ Μ.Ε.Κ. 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 Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Ορισμοί 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; Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

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

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

Η μελέτη της διεργασίας της καύσης 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Καύσιμα 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  CO2, H  H20, S  SO2 Η παρουσία CO στα καυσαέρια υποδηλώνει ότι η καύση είναι ατελής Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Αντιδράσεις καύσης 2 Η2 + Ο2  2 Η2Ο C + O2  CO2 2 CO + O2  2 CO2 S + O2  SO2 CmHn + (m+n/4) O2  m CO2 + n/2 H2O CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O C8H18 + 25/2 O2  8 CO2 + 9 H2O Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Παράγοντες που επιδρούν στην καύση 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Προετοιμασία του μίγματος (βενζινοκινητήρες) 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. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

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

Προπορεία ανάφλεξης - Κρουστική καύση 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Ανακυκλοφορία καυσαερίων EGR: Exhaust Gas Recirculation Αποσκοπεί στη μείωση των εκπομπών NOx. Στους βενζινοκινητήρες μειώνεται η θερμοκρασία της καύσης ενώ στους πετρελαιοκινητήρες μειώνεται η περίσσεια οξυγόνου. Ποσοστό ανακυκλοφορίας Βενζινοκινητήρες: 5% - 15% Πετρελαιοκινητήρες: έως 50% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Λόγος αέρα/καυσίμου 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Λάμδα ( ) 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

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

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

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

Καύση σε βενζινοκινητήρες & πετρελαιοκινητήρες 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). Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Καύση σε βενζινοκινητήρες & πετρελαιοκινητήρες 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) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Φλόγα προανάμειξης 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). Stone, 1999 Η φλόγα προανάμειξης μπορεί να είναι στρωτή ή τυρβώδης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

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

Φλόγα διάχυσης 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. Stone, 1999 Η φλόγα διάχυσης μπορεί να είναι στρωτή ή τυρβώδης Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

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

Φλόγα λύχνου Bunsen 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

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

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

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

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

Καύση σε πετρελαιοκινητήρα (άμεσου ψεκασμού) 1b 1a 1c 2 Σειρά 1: Μέτριο φορτίο 1a 0° - 2° ATDC έγχυση καυσίμου 1b 41/2° - 61/2° ATDC έναρξη καύσης 1c 10° - 12° ATDC εξελιγμένη καύση Σειρά 2: Υψηλό φορτίο 2 10° - 12° ATDC Stone, 1999 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Ποιότητα καυσίμου – Φυσικοχημικές ιδιότητες Ιδιότητα Βενζίνη Diesel Χημικός τύπος C4 έως C12 C8 έως C25 Μοριακό βάρος 100-105 ~200 Άνθρακας/Υδρογόνο (w/w) ~6.4 ~5.9 % Άνθρακας (w/w) 85-88 84-87 % Υδρογόνο (w/w) 12-15 13-16 % Οξυγόνο (w/w) Σημείο βρασμού @ 1 atm (°C) 27 - 225 188 - 343 Σημείο πήξης @ 1 atm (°C) -40 -40 έως -30 Πυκνότητα @ 15.5 °C (kg/L) 0.72 - 0.78 0.81 - 0.89 Τάση ατμών RVP (kPa) 55 - 102 < 1 Ιξώδες @ 20 °C/1 atm (Centipoise) 0.37 - 0.44 2.6 - 4.1 Κατώτερη θερμογόνος δύναμη (kJ/kg) 40100 - 41900 42900 - 43100 Λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης @20 °C (kJ/kg) 330 - 400 ~233 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Ποιότητα καυσίμου – Φυσικοχημικές ιδιότητες Ιδιότητα Βενζίνη Diesel Αριθμός οκτανίου RON 88-98 - Αριθμός οκτανίου ΜON 80-88 Αριθμός κετανίου 5 - 20 40 - 55 Σημείο ανάφλεξης (°C) -42.8 52 Σημείο αυτανάφλεξης (°C) 257.2 ~316 Κατώτερο όριο τάσης ανάφλεξης (%vol) 1.4 1.0 Ανώτερο όριο τάσης ανάφλεξης (%vol) 7.6 6.0 Διαλυτότητα καυσίμου στο νερό Αμελητέα Διαλυτότητα νερού στο καύσιμο Ηλεκτρική αγωγιμότητα (S/m) 1.35×10-11   Στοιχειομετρική αναλογία αέρα/καυσίμου 14.7 Λόγος mol προϊόντων / moles O2+N2 1.08 1.07 kg CO2 ανά kg καυσίμου 3.18 3.26 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Θερμογόνος δύναμη Θερμογόνος δύναμη ονομάζεται η θερμότητα που εκλύεται κατά την καύση συγκεκριμένης ποσότητας στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων. Κατώτερη θερμογόνος δύναμη Ηu Ανώτερη θερμογόνος δύναμη Ho Hu = Ho - mH2O· c Στα στερεά & υγρά δίδεται ανά μονάδα βάρους kJ/kg Στα αέρια δίδεται ανά μονάδα όγκου υπό Κ.Σ. kJ/m3(n) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Κατώτερη θερμογόνος δύναμη Υγρά καύσιμα kJ/kg Βενζίνη 40100 - 41900 Diesel 42900 - 43100 Κηροζίνη 43000 Αργό πετρέλαιο 39800 - 46100 Εξάνιο 44700 Ισο-οκτάνιο 44600 Αιθανόλη 26800 Μεθανόλη 19700 Bosch, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Κατώτερη θερμογόνος δύναμη Αέρια καύσιμα kJ/m3 LPG (Liquified Petroleum Gas) 46100 Φυσικό αέριο (Βόρειος θάλασσα) 46700 Φυσικό αέριο (Ρωσία) 49100 Υδρογόνο H2 120000 Μεθάνιο CH4 50000 Προπάνιο C3H8 46300 Βουτάνιο C4H10 45800 Ακετυλένιο C2H2 48100 Bosch, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Χημεία της καύσης - Mole Μαζικός αριθμός Α (p+ & n0) Ατομικός αριθμός Ζ (p+) 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Χημεία της καύσης - Mole 1 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: ΝΑ= 6.022 x 1026 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Χημεία της καύσης - Σχετική ατομική μάζα Το mol ατόμων έχει μάζα σε γραμμάρια όσο η σχετική ατομική μάζα Αr (ατομικό βάρος) του στοιχείου. Σχετική ατομική μάζα Ar στοιχείου είναι ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του ατόμου του στοιχείου από το 1/12 της μάζας του 12C. 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 12.0107; Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Περιοδικός πίνακας στοιχείων http://go.hrw.com Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Νόμοι διατήρησης φυσικών μεγεθών 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 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Στοιχειομετρική καύση εCαHβOγNδ + (0.21 Ο2 + 0.79 Ν2)  ν1CO2 + ν2H2O + ν3Ν2 CαHβOγNδ : Χημικός τύπος καυσίμου ε : λόγος μορίων καυσίμου/αέρα Προϊόντα της στοιχειομετρικής καύσης είναι μόνο το CO2 και το H2O Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Στοιχειομετρική καύση εCαHβOγNδ + (0.21 Ο2 + 0.79 Ν2)  ν1CO2 + ν2H2O + ν3Ν2 Οι συντελεστές ε, ν1, ν2 και ν3 υπολογίζονται βάσει της αρχής διατήρησης της μάζας κάθε στοιχείου: Άτομα C εα = ν1 Η εβ = 2ν2 Ο εγ + 2 (0.21) = 2ν1 +ν2 Ν εδ + 2 (0.79) = 2ν3 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Στοιχειομετρική καύση Ορίζεται ως ισοδύναμος λόγος  (equivalence ratio) o πραγματικός λόγος καυσίμου/αέρα προς τον στοιχειομετρικό Το  έχει ήδη ορισθεί ως: Η γενική χημική αντίδραση της καύσης μπορεί να γραφεί εCαHβOγNδ + (0.21 Ο2 + 0.79 Ν2)  ν1CO2 + ν2H2O + ν3Ν2 + ν4O2 + ν5CO + ν6H2 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Επίλυση προβλημάτων καύσης φτωχού μίγματος εCαHβOγNδ + (0.21 Ο2 + 0.79 Ν2)  ν1CO2 + ν2H2O + ν3Ν2 + ν4O2 + ν5CO + ν6H2 Όταν το μίγμα είναι φτωχό (δίδεται  < 1 ή  > 1) μπορεί να γίνει η παραδοχή ότι τα καυσαέρια δεν περιλαμβάνουν CO και H2 . Είναι δηλαδή ν5 = ν6 = 0. Το ε υπολογίζεται από την στοιχειομετρική αντίδραση καύσης. Επομένως οι 4 άγνωστοι συντελεστές ν1, ν2, ν3 και ν4 μπορούν να υπολογιστούν επιλύοντας το σύστημα των 4 ισοζυγίων των ατόμων C, H, O και N. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Επίλυση προβλημάτων καύσης πλουσίου μίγματος εCαHβOγNδ + (0.21 Ο2 + 0.79 Ν2)  ν1CO2 + ν2H2O + ν3Ν2 + ν4O2 + ν5CO + ν6H2 Όταν το μίγμα είναι πλούσιο (δίδεται  > 1 ή  < 1) μπορεί να γίνει η παραδοχή ότι τα καυσαέρια δεν περιλαμβάνουν O2 . Είναι δηλαδή ν4 = 0. Το ε υπολογίζεται από την στοιχειομετρική αντίδραση καύσης. Για την εύρεση των 5 συντελεστών ν1, ν2, ν3 , ν5 και ν6 δεν αρκούν τα 4 ισοζύγια των ατόμων C, H, O και N. Θα χρησιμοποιηθεί η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης CO2 + H2  CO + H2O Τώρα έχουμε 5 εξισώσεις και 6 αγνώστους ... Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Επίλυση προβλημάτων καύσης πλουσίου μίγματος Για πλούσιο μίγμα δίδεται όπου: a = 1 – K b = 0.42 -  ε(2α-γ) + Κ [0.42( -1) + α ε] c = -0.42α ε( -1)Κ Οπότε έχουμε 9 εξισώσεις και 9 αγνώστους Αν όμως είναι γνωστή η θερμοκρασία των καυσαερίων Τ, υπάρχει συσχέτιση με τη σταθερά ισορροπίας Κ όταν 300 < Τ < 1000 K ln K = 2.743 – 1.761  t – 1.611  t2 + 0.2803  t3 και t = T  1000 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009

Βιβλιογραφία 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. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Οκτώβριος 2009