ÉGÉSTANULMÁNY A MOTORBAN
A maximum a
2. táblázat A friss keverék jellemzőinek hatása [2]
A következő hatások is vannak:
- A hőmérséklet hatása:
A szénhidrogének és a levegő keverékei esetében a Dugger & Al. Kísérletei a kezdeti hőmérséklet és a lamináris lángsebesség függőségi viszonyához vezetnek, és valójában fennáll az arányosság kapcsolata:
Ahol 1,5 0 elsősorban az előmelegítés hatásainak tudható be.
· A láng hőmérsékletének hatása a lamináris láng sebességére nagyon jelentős. A reakció sebessége ugyanis T lángon alapul. A reakciók során sok szabad gyök játszik szerepet, és lehetővé teszi a láncreakciókat, és ezért a láng ugyanazon reakciósebességgel történő terjedését.
- A nyomás hatása:
Általában azt feltételezzük, hogy a lamináris láng sebessége a nyomás függvényében a következőképpen változik:
Ahol n a reakció sorrendje.
Azt látjuk, hogy amikor n = 2; az így másodrendű reakciók esetében a lángsebesség független a nyomástól. A legtöbb esetben n = 1,75 és a lángsebesség csökken, ha a nyomás növekszik. Ebben az esetben a disszociáció csökken. A hőmérséklet enyhén emelkedik a légköri nyomáshoz közeli nyomásoknál, de sokkal jobban a légköri nyomásnál.
2- Turbulens vizsgálat:
Laminárisan azt feltételezték, hogy az áramlási viszonyok nem változtatják meg a kémiai mechanizmusokat vagy a kapcsolódó kémiai energia felszabadulásának sebességét.
Azonban a legtöbb áramlási konfigurációban kölcsönhatás léphet fel az áramlás jellege és a kémiai reakció között. Amikor ez turbulenssé válik, megjelennek az ingadozások feltételei:. Az, hogy ezek az egyes ingadozások milyen mértékben befolyásolják a kémiai reakciókat, a hőfelszabadulás sebessége és a láng szerkezete, ezen ingadozások jellemző idejétől függ.
Például, ha T kémiai reakció a) Turbulens lángsebesség:
A legtöbb S T munkában megállapított lángterjedési sebesség növekszik, ha a keveréket intenzív turbulens mozgásnak vetik alá. Valójában számos jelenség hat, különösen azok, amelyek a kolmogorov mérlegének diffúziójának köszönhetők, ami növeli a láng vastagságát. A lángfront kitágulása és összehúzódása is van (állítólag kinyújtva, hogy összecsukódik), és ezért növekszik a reakciósebesség. Az üzemanyag tovább ég, a lángterület növekszik, és ennek következtében a lángsebesség.
A turbulencia hatása a lángfront megnyúlására
Tekintettel a turbulens diffúzió pulzáló és véletlenszerű jellegére, stabil állapotban a hőmérsékletek, koncentrációk és reakciósebességek eloszlása az égési zóna egyes pontjain az idő függvényében folyamatosan változik.
Megvan a Karlovitz-relációnak (1951) nevezett kapcsolat (Az égés alapelvei, Kuo):
Ahol u 'a friss gázok turbulens intenzitása a láng felett
b) A turbulenciaingadozások hatása:
Damkolher először összehasonlította a turbulencia " lineáris jellemzőit: egy térfogat keverése a turbulens áramlásban és az égésben és a ": a láng vastagsága. Kétféle égést lehet figyelembe venni:
o Mikroturbulens égés, amelynek keverési hossza kisebb, mint a láng vastagsága, ahol a turbulencia hatása fokozza a lángon belüli átviteli folyamatot,
o Makroturbulens égés, ha a keverék hossza nagyobb, mint a lángfront vastagsága, az égési zónát a sebesség ingadozásai összegyűrik, így annak felülete megnő (3. ábra).
A deformált, ráncos lángfront minden pontján a lángolási sebesség megegyezik. Az átlagos lángfront terjedése a sebességgel történik:
Hol van az összegyűrt lángfront teljes területe és a lángfront átlagos területe. A keverék kezdeti turbulenciája és az égés által kiváltott turbulencia megnöveli a láng területét, míg a leégés lamináris sebessége csökkenti ezt a területet.
3. ábra Mikroturbulens és makroturbulens láng
Tekintsünk egy köbkamrát, ahol az üzemanyagot egy bemeneten keresztül fecskendezik be. A szekrény belsejében égés lép fel, ezért lángfront jelenik meg.
Feltételezzük, hogy stabil állapotban vagyunk a Navier stokes-egyenletek megoldásának egyszerűsítése érdekében.
Írjuk fel ezeket az egyenleteket:
With: második tag diffúziós kifejezés
wf a reakció sebessége
Ezt az egyenletet egy térfogatra integrálva kapjuk:
Akár azért is, mert az Yf gradiens nulla a belépéskor és kilépéskor, valójában Yf y állandó.
Ezenkívül a kimeneten az összes üzemanyag elfogyott, és ezért Yfs értéke nulla, úgy tekinthető, hogy nincs több üzemanyag.
Végül megkapjuk:
Vagy a turbulens és a lamináris lángsebességre visszatérve azt kapjuk:
3- A lángsebesség számszerűsítése:
a) Lamináris láng sebessége:
A lángsebesség görbéjét felhasználva, majd 1-es gazdagságot és az üzemanyag izooktánt figyelembe véve megmérjük az S L, o értéket, amely megközelítőleg 32 cm/s.
A referencianyomás és a hőmérséklet 1 atm, illetve 300 ° K. Ezenkívül úgy gondoljuk, hogy az arány megközelítőleg 1, és hogy a Tu friss gázok hőmérséklete 600 ° K az égés kezdetén (felső holtpont)
Ezután 145 cm/s lamináris lángsebességet kapunk egy versenymotor számára. Ez a lángsebesség asszimilálható az alapjárati sebességhez, vagyis ahol a turbulencia szinte nincs, és az áramlás laminárisnak tekinthető.
A Formula 1 vizsgálata esetén a kapott eredmények lángsebessége 145 cm/s
b) Turbulens lángsebesség:
Ehhez az esettanulmányhoz nagy működési sebességet választunk: a névleges sebességet.
A versenyző motorkerékpár tanulmányozása esetén 19 000 fordulat/perc névleges sebességgel rendelkezünk. Első közelítésként a 0 sorrendhez azt a feltételezést kell feltételezni, hogy az u 'ingadozó sebesség a dugattyú maximális sebessége vagy a ciklus átlagos sebessége (névleges sebességgel történő működés és a specifikációkban szereplő korlátozásoknak való megfelelés), c' hogy kb. 35m/s. Ezen értékek esetén 36 m/s turbulens lángsebességet találunk. A Formula 1 vizsgálata esetén a kapott eredmények lángsebessége 36,45 m/s