第四章燃烧知识.ppt

1、第四章 燃烧的基础知识,本章主要介绍燃烧热化学。 燃油在气缸中燃烧情况极为复杂，但本质上是碳和氢激烈的氧化反应，本节只研究燃油中主要成分和空气中的氧进行化学反应的最终结果，而不是研究其中间反应。,一、燃油完全燃烧的化学反应 发动机所用的汽油或柴油主要由碳、氢、氧组成，其它成分如氮、硫等含量不多，在热计算时不考虑，如以gC、gH、gO分别表示1kg燃油中所含碳、氢、氧的kg数，即质量成分%，则： gC + gH + gO=1 汽油的平均质量成分： gC = 0.855；gH =0.145； gO=0.000 柴油的平均质量成分： gC =0.870； gH =0.126； gO =0.004 发

2、动机中，燃油燃烧所需要的氧气来自空气，以体积成分计，空气中氧占21%，氮占79%；以质量成分计，氧占23%，氮占77%。,根据化学反应原理，可以写出： 碳燃烧： C + O2 CO2 12（kg） 32(kg) 44(kg) 1(kg) (kg) (kg) gC (kg) (C) + gC(kg) (O2)= gc(kg) (CO2) 或 12(kg) (C ) + 1kmol(O2) =1kmol(CO2) 1(kg) (kmol) (kmol) gC (kg) (C) + (kmol) (O2)= (kmol) (CO2),氢燃烧： H2 + O2 H2O 2（kg） 16(kg) 18(

3、kg) 1(kg) 8(kg) 9(kg) gH(kg) (H2)+8gH(kg)(H2O)=9 gH(kg)(H2O) 2(kg)(H2) + kmol(O2) =1kmol(H2O) 或 1(kg) (kmol) (kmol) gH(kg)(H2) + kmol(O2) = kmol(H2O),二、燃油燃烧时所需空气量 在1kg燃油中含有gokg或 kmol的氧，所以1kg燃油完全燃烧时需要供应的氧为 + - （ kmol） 或 gc+8gH go （kg） 1千克燃油完全燃烧理论所需的空气量，即理论空气量Lo为 Lo= ( + - )（kmol/kg） 或 （kg/kg） 在0、1个标准

4、大气压下，1千摩尔空气占有的体积为 22.4m3。以体积表示的理论空气量为： m3/kg 分别将汽油，柴油的平均成分代入理论空气量的计算公式中，可得汽油的理论空气量为14.9（kg/kg）柴油的理论空气量为14.5（kg/kg）。,三、过量空气系数与空燃比 理论空气量是指理论上使燃油完全燃烧所需要的空气量。在发动机实际循环中，为使燃油完全燃烧，1kg燃油供给空气的数量应该等于理论空气量Lo。但是由于发动机不同情况的需要，实际供给的空气数量往往大于或小于理论空气量。因此为评定发动机工作过程中实际供给空气的数量，引用过量空气系数这一概念。,发动机工作过程中1kg燃油实际供给的空气数量L与理论空气量

5、Lo之比，称为过量空气系数，用符号at表示，即 at= 过量空气系数是发动机工作过程的一个重要参数，当实际空气量等于理论空气量时，则L= Lo, at=1；at1时，表示LLo，为稀混合气。,过量空气系数与发动机类型、混合气形成方法、燃料的种类、工况（负荷与转速）、功率调节的方法等因素有关。,柴油机负荷是靠质调节的（即混合气浓度调节），at的变化范围很大。由于混合气形成不均匀，所以at总是大于1的。在柴油机吸入气缸的空气量一定的情况下，at小就是意味着可以向气缸多喷油，缸内空气的利用程度高，发出的功率大。所以at是反映混合气形成和燃烧完善程度及整机性能的一个重要指标，应该力求减小at。柴油机在

6、全负荷时at的一般数值为： 高速柴油机 at=1.21.6 增压柴油机 at=1.82.2,除了运用at表示混合气浓度外，还可以应用燃烧时空气量与燃料量的比例（空燃比）来表示： 空燃比= 设0为燃料完全燃烧时的理论空燃比，则汽油的015 应用空燃比比较直观方便，其数值即为对1kg燃料实际供给空气量的千克数。空燃比小于15的为浓混合气，空燃比大于15的为稀混合气 。,四、燃油和可燃混合气体的热值 （一）燃油的热值 1kg燃油完全燃烧时放出的热量，称为燃油的热值。热值是燃油的重要指标之一，热值越高，发动机的燃油消耗将减少，这对车用发动机是很重要的，热值的单位为kJ/kg。 燃油中含有氢，燃烧后生成

7、水。水的状态对热值大小有影响，因而热值就有高热值和低热值之分。在高温的燃烧产物中，水以蒸气状态存在，水的汽化潜热不能利用。待温度降低后，水的汽化潜热才能释放出来。因此，水凝结以后计入水的汽化潜热的热值，称为高热值。生成的水为气态，则热值中不包含水的汽化潜热，为低热值Hu。 发动机工作时从气缸中排出的废气温度较高，远远超出水蒸气的凝结温度，水的汽化潜热不能利用，因此，有关计算中使用燃烧的低热值。,（二）混合气热值 当气缸工作容积和进气条件一定时，每循环加给工质的热量Q1取决于单位体积可燃烧混合气的热值Hm，而不仅仅取决于燃油的热值。可燃混合气热值以kJ/kmol或kJ/m3（标准）计。 在1kg燃油所形成的可燃混合气M1（kmol）中，燃烧时产生热的只是燃油，热量的数值与燃油的低热值相同，为HukJ。则可燃混合气的热值Hm为 Hm= （kJ/kmol） 而 M1=atLo+ 式中：at过量空气系数； Lo理论空气量（kmol）； mT燃油分子量。,上式中的at Lo为与1kg燃