Bài giảng Lý thuyết động cơ đốt trong - Chương 5

quá trình cháy5.1. khái niệm chung Cháy ở ĐCĐT là một quá trình hoá học có kèm theo toả nhiệt. Phương trình phản ứng hoá học giữa các phân tử nhiên liệu và không khí ở ĐCĐT có thể được biểu diễn như sau :m r? ? C n H m O r + ? n + - ? ã (O 2 + 3,76 N 2 ) = 4 2? ?m m r? ? H 2 O + 3,76 ã ? n + - ? N 2 (5.1) 2 4 2? ? Ví dụ, phương trình (5.1) viết cho...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Lý thuyết động cơ đốt trong - Chương 5 Ch¬ng 5 qu¸ tr×nh ch¸y 5.1. kh¸i niÖm chung Ch¸y ë §C§T lµ mét qu¸ tr×nh ho¸ häc cã kÌm theo to¶ nhiÖt. Ph¬ng tr×nh ph¶n øng ho¸ häc gi÷a c¸c ph©n tö nhiªn liÖu vµ kh«ng khÝ ë §C§T cã thÓ ®îc biÓu diÔn nh sau :  m r C n H m O r +  n + −  ⋅ (O 2 + 3,76 N 2 ) =  4 2  m r m nCO 2 + H 2 O + 3,76 ⋅  n + −  N 2 (5.1)  4 2 2 VÝ dô, ph¬ng tr×nh (5.1) viÕt cho nhiªn liÖu lµ octane (C8H18) sÏ cã d¹ng :  18   ⋅ (O 2 + 3,76 N 2 ) = 8CO 2 + 9 H 2 O + 47 N 2 C 8 H 18 +  8 + (5.2)  4 Tõ ph¬ng tr×nh (5.2) ta thÊy, ®Ó ®èt ch¸y hoµn toµn 1 ph©n tö octane cÇn ph¶i cã Ýt nhÊt 12,5 ph©n tö oxy, t¬ng ®¬ng víi 59,5 ph©n tö kh«ng khÝ. NÕu tÝnh theo khèi lîng th× cÇn ph¶i cã Ýt nhÊt 15,03 kg kh«ng khÝ ®Ó ®èt ch¸y hoµn toµn 1 kg octane. NÕu sö dông lîng kh«ng khÝ nhiÒu h¬n lîng kh«ng khÝ lý thuyÕt ®Ó cã thÓ ®èt ch¸y hoµn toµn nhiªn liÖu trong ®iÒu kiÖn thùc tÕ th× trong khÝ th¶i sÏ cã oxy d. VÝ dô ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña qu¸ tr×nh ch¸y octane víi lîng kh«ng khÝ d 20 % sÏ cã d¹ng :  18   C8 H 18 + 1,2  8 + (O2 + 3,76 N 2 ) → 8CO 2 + 9 H 2 O + 56, 4 N 2 + 2,5O2  4  (5.3) NÕu lîng kh«ng khÝ n¹p vµo ®éng c¬ Ýt h¬n lîng kh«ng khÝ lý thuyÕt th× nhiªn liÖu sÏ ch¸y kh«ng hoµn toµn vµ trong khÝ th¶i sÏ cã thªm c¸c s¶n phÈm kh¸c, nh : CO, H2, CnHm, C,v.v. VÝ dô : ph¬ng tr×nh ch¸y octane víi lîng kh«ng khÝ b»ng 80 % lîng kh«ng khÝ lÝ thuyÕt sÏ cã d¹ng :   18  C 8 H 8 + 0,8 ⋅  8 + (O 2 + 3,76 N 2 ) → aCO + bCO 2 + cH 2 + dH 2 O  4  + eC+ 37,6N2 (5.4) trong ®ã : a, b, c, d vµ e lµ sè kmol cña mçi lo¹i s¶n phÈm ch¸y.PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com C¸c ph¶n øng ho¸ häc gi÷a c¸c ph©n tö nhiªn liÖu vµ oxy giíi thiÖu ë trªn lµ sù thÓ hiÖn kÕt qu¶ cuèi cïng cña hµng lo¹t qu¸ tr×nh lý-ho¸ diÔn ra tõ thêi ®iÓm c¸c ph©n tö nhiªn liÖu vµ oxy chÞu t¸c ®éng cña nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt ®ñ cao ®Ó cã thÓ diÔn ra c¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc. KÕt qu¶ nghiªn cøu qu¸ tr×nh ch¸y nhiªn liÖu ë §C§T chØ ra r»ng, c¸c ph¶n øng oxy ho¸ c¸c ph©n tö nhiªn liÖu diÔn ra víi nhiÒu giai ®o¹n vµ theo kiÓu ph¶n øng d©y chuyÒn, trong ®ã sù h×nh thµnh c¸c phÇn tö ho¹t tÝnh trung gian ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh trong sù më ®Çu vµ ph¸t triÓn cña c¸c ph¶n øng oxy ho¸. Ch¸y hay næ nhiÖt lµ giai ®o¹n c¸c ph¶n øng oxy ho¸ nhiªn liÖu diÔn ra víi tèc ®é lín víi sù tån t¹i cña ngän löa nãng lan truyÒn tõ khu vùc ch¸y sang khu vùc hçn hîp khÝ c«ng t¸c cha ch¸y. Sù ch¸y cña nhiªn liÖu thêng b¾t ®Çu tõ nh÷ng trung t©m ch¸y ®Çu tiªn . Chóng ta qui íc gäi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn nh÷ng t©m ch¸y ®Çu tiªn lµ thêi ®iÓm ph¸t ho¶. C¬ chÕ h×nh thµnh nh÷ng trung t©m ch¸y ®Çu tiªn, tøc lµ c¬ chÕ cña sù ph¸t ho¶ ë §C§T vÉn cha ®îc lý gi¶i mét c¸ch hoµn chØnh. PhÇn díi ®©y sÏ giíi thiÖu mét sè lý thuyÕt ®îc thõa nhËn t¬ng ®èi réng r·i [1], [4], [5] vµ c¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n liªn quan ®Õn sù ph¸t ho¶ vµ ch¸y cña nhiªn liÖu ë §C§T ®Ó lµm c¬ së cho viÖc ph©n tÝch diÔn biÕn vµ ¶nh hëng cña nh÷ng yÕu tè kh¸c nhau ®Õn chÊt lîng cña qu¸ tr×nh ch¸y ë ®éng c¬ x¨ng vµ ®éng c¬ diesel. 1) Lý thuyÕt ph¸t ho¶ do nhiÖt Lý thuyÕt ph¸t ho¶ do nhiÖt lý gi¶i sù h×nh thµnh nh÷ng trung t©m ch¸y ®Çu tiªn lµ nhê gia tèc d¬ng cña ph¶n øng to¶ nhiÖt, tøc lµ sù ph¸t triÓn c¸c ph¶n øng chØ dùa ...