Коэффициент остаточных газов

Значения T_r, Р_r и Т выбираются из таблицы 5.1.

Коэффициент наполнения

где – коэффициент дозарядки, который на режиме максимальной мощности у двигателей легковых автомобилей равен 1,10…1,15, у грузовых автомобилей – 1,05…1,06.

СЖАТИЕ

Давление (мПа) и температура (к) в конце сжатия

где n₁ – показатель политропы сжатия, который выбирается из таблицы 2.1 или определяется по формуле

n₁ = 1,41 – 100/n,

n – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1.

Внутренняя энергия 1 кмоль свежего заряда (горючей смеси) в конце сжатия (кДж/кмоль)

где t_c = T_c – 273С; (c_v) – средняя мольная теплоемкость горючей смеси (кДж/кмольград).

Для смеси газов

где r_i и (c_v)_i – соответственно объемная доля и средняя мольная теплоемкость i-го компонента смеси.

В горючей смеси на 1 кмоль топлива приходится С_nН_m кмоль каждого углеводородного компонента и L₀^r кмоль воздуха и М₁ кмоль горючей смеси, где М₁ = 1 + L₀^r , поэтому

Например, для метана СН₄ : и так далее для остальных углеводородов, содержащихся в газообразном топливе.

Объемная доля воздуха

Средние мольные теплоемкости c_vi (кДж/кмольград) i-х компонентов смеси для температур от 0 С до 1500 С подсчитываются по следующим формулам:

• ;

• ;

• .

Теплоемкость углеводородов, более тяжелых, чем метан, допускается принимать равной теплоемкости углекислого газа СО₂:

• ;

• .

Для выбранного состава топлива

.

Внутренняя энергия 1 кмоль остаточных газов в конце сжатия

.

Для свежего заряда

.

При сжатии 1 кмоль топлива при   1 образуется кмоль – СО₂, кмоль – Н₂О, кмоль – О₂ и кмоль – N₂, при этом ; ; ; .

Например, для состава топлива, состоящего из СН₄ = 0,95, С₂Н₆ = 0,03, С₃Н₈ = 0,01 и С₄Н₁₀ = 0,01, количество кмоль углекислого газа равна

.

Аналогично определяется и , только вместо m надо подставить количество водорода, т. е. для С₂Н₆ m = 6 и т. д.

Общее количество продуктов сгорания (кмоль/кмольтоплива)

.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси

Таким образом, объемная доля отдельных компонентов

Средние мольные теплоемкости (кДж/кмольград) отдельных компонентов продуктов сгорания для температур от 0 С до 1500 С можно вычислить по следующим формулам:

• ;

• ;

• ;

• .

Внутренняя энергия рабочей смеси складывается из внутренних энергий горючей смеси и остаточных газов . На 1 кмоль топлива приходится М₁ кмоль горючей смеси и _rМ₁ кмоль остаточных газов, поэтому внутренняя энергия 1 кмоль рабочей смеси в конце сжатия (кДж/кмоль) равна

В расчете на 1 кмоль, который занимает при нормальных условиях объем 22,4 м³, низшая теплота сгорания горючей смеси

где h_v – низшая теплота сгорания газообразного топлива (кДж/м³), выбирается из таблицы 2.8.

В расчете на 1 кмоль рабочей смеси, количество теплоты, идущее на повышение ее внутренней энергии в процессе сгорания, с учетом коэффициента тепловых потерь _z в процессе сгорания (для газовых двигателей _z =0,80…0,85), равняется

г де  – действительный коэффициент молекулярного изменения, равный

– внутренняя энергия 1 кмоль продуктов сгорания в конце

сгорания (кДж/кмоль), равная

,

где t_z – температура (^оС) в конце сгорания (находится из решения квадратического уравнения).

Средняя мольная теплоемкость (c_v) продуктов сгорания при постоянном объеме будет определяться по соотношению

,

где r_i – объемные доли отдельных i-х компонентов продуктов сгорания, которые определяются так же, как и для остаточных газов:

Средние мольные теплоемкости (кДж/кмольград) (c_v)_i компонентов продуктов сгорания для температур от 1500 до 2800 ^оС можно вычислить по следующим формулам:

• ;

• ;

• ;

• .

Определив значение и подставляя его в формулу , получают квадратное уравнение относительно t_z. Подставляя полученное выражение в формулу u_z, и решая его относительно , получим значение t_z , а абсолютная температура

T_z = (t_z + 273), K.