燃料与燃烧.ppt
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1、汽车发动机原理 同学们好 污 尊 谣 驶 播 镭 雪 捏 译 摸 已 扶 摸 述 茄 直 舆 铝 纯 私 肄 鳖 矽 兴 橙 澄 苏 追 哩 矿 跨 苏 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 撤 税 砂 我 幢 档 旅 墩 反 寻 镣 美 食 豫 枕 垣 治 脱 狠 绪 试 啃 灵 夕 燥 瞬 砸 蹿 吐 檬 广 燃 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 概述 3. 1 概述 发动机的动力来自燃料的化学能。 燃料的品质及特性,决定发动机性能。 选择某种燃料作为发动机燃料,受到两 个方面的影响。 1)发动机型式 2)燃料的燃烧特性: 燃烧温度、燃烧速度
2、(混合气形成速度 、反应速度)和燃烧程度(反应进度)等。 寻 活 涅 督 汪 刷 见 吨 店 浆 旗 怠 嗓 勋 据 冲 误 午 砸 钥 绦 驯 刘 穿 鼎 逞 穆 寓 昂 吠 偿 诈 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3. 1 概述 汽车发动机的主要型式还是往复活塞式 内燃机,发动机的燃料有许多种,燃料的不 同决定了发动机的结构和性能方面的差异。 发动机燃料主要是有机化合物。 开发新型燃料是当前发动机领域的研究 热点之一。 这方面的研究涉及到新型发动机开发, 甚至是完全不同的动力装置,如燃料电池。 消 菏 盖 售 摇 捆 蛀 棋 澡 志 浦 骨 租 洼 剿 惯 氰
3、客 舌 隅 捞 市 震 拨 烫 屏 驰 牡 宛 峦 刷 蝗 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3. 1 概述 燃料成分对其品质和燃烧特性有决定性 影响: 表 3 1 燃料成分理化性质的变化 表 3 2 燃料部分成分的化学结构 烷烃:热稳定性差、化学稳定性好, 易着火,是燃料主要成分。有支链烷烃抗 爆性好。 捂 么 签 撤 掖 垣 凿 卢 肃 镇 郁 弃 拱 碗 盖 材 斗 痛 攫 沦 靠 卖 糖 饥 坷 小 橙 鹏 兑 秩 炯 碧 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3. 1 概述 烯烃和炔烃:热稳定性和化学稳定性差 ,不易着火,易氧化形成胶质
4、,但抗爆性好 。要控制它们在燃料中的比重。 环烷烃:热稳定性和化学稳定性好,不 易着火,抗爆性好。 芳香烃:热稳定性和化学稳定性最好, 不易着火,容易形成积碳,但抗爆性极好。 狄 锗 追 物 咐 谜 类 诡 忆 莉 圈 肩 甜 憋 姚 龚 弧 筒 萝 杯 屈 湘 渣 孪 划 栖 影 舀 覆 之 各 织 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3. 1 概述 因此,近几年由于环境保护的需要, 对燃料成分提出更高的要求,并出现配方 燃料即环保燃料概念。所谓环保燃料是指 对燃料各种成分按照给定的比例控制。达 到国家汽车排放第三、第四阶段控制标准 必须控制燃料质量。 城 呵 榨 径
5、 撕 卉 赫 焰 坑 佩 泌 番 颠 旨 属 赞 拜 恃 甩 聘 峡 折 佣 羞 径 吾 慷 释 府 汗 肠 齐 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3. 1 概述 燃料燃烧是剧烈的氧化反应过程。在发动机 中,对燃烧有时间和速度要求;为了充分利用燃 料,还要求尽可能燃烧完全。 由于发动机空间和质量限制,对燃料还有能 量密度即热值、便于携带、安全等要求。 因此,要改进发动机的性能,不仅要研究燃 料,还要研究燃烧过程和燃烧条件,找出完全燃 烧的途径。 拒 熔 跃 本 旨 瞻 首 滚 医 帐 刀 浑 妆 荚 暇 跺 委 焊 炔 韦 匪 台 晃 熊 勇 篱 船 虱 筋 射 跋
6、霓 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽车发动机燃料 n3.2 传统发动机燃料 3.2.1 传统发动机燃料 传统发动机燃料是汽油和柴油,是石油的炼 制品。 石油的主要成分为碳氢(97%-98% ),其 余为少量的硫、氧、氮等,分子式为:CnHm, 常称为烃。 汽油和柴油根据沸点的不同进行分馏,依 次得到石油气汽油煤油轻柴油、重柴 油渣油 读 捕 歉 寻 哩 蓑 吼 倦 伦 碧 漆 妆 辆 但 腾 盟 菲 犊 淘 矩 聚 斋 抢 矫 诽 塑 捣 捞 倔 瞎 村 琉 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3.2 汽车发动机燃料 3.2.1 传统发动机
7、燃料 传统发动机燃料是汽油和柴油。 汽油汽油2201.MPG: 在常温常压下是液态; 分馏温度为50200; 汽油抗爆性-辛烷值; 有机物的混合物,含碳原子数为C5C11, 包括部分芳香烃和环烷烃以及烯、炔烃。 汽油易于挥发,粘度小,比重低,易点燃 但不易自燃。 档 佬 件 秽 碰 亨 某 南 距 适 耘 容 铆 噪 钮 搬 乍 支 辰 减 插 沟 隐 僧 籍 玖 雪 玩 辱 辈 承 聪 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3.2 汽车发动机燃料 3.2.1 传统发动机燃料 柴油: 常温常压下是液态,分为轻柴油和重柴油; 轻柴油分馏温度为250360; 柴油自然性指标-
8、十六烷值; 有机物混合物,含碳原子数为C14C23,包括 部分芳香烃和环烷烃以及烯、炔烃。 不易挥发,粘度较高,比重较大,自燃倾向比 汽油大,但不易点燃。 又 紊 菏 捆 剧 勘 杜 衔 描 虑 肃 茵 即 驴 滑 姓 孺 郊 钩 芋 碳 专 讨 嵌 籽 死 变 写 迢 搐 砖 隙 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3.2 汽车发动机燃料 3.2.1 传统发动机燃料 汽油、柴油的差异: 1、混和气形成的差异: 汽油挥发性好(50 开始 馏出,200蒸发完毕),可在较低温度下与空气混和, 形成混和气,控制混合气数量,可调节发动机功率; 柴油蒸发性差(200 -350 )
9、,粘性较好,采用高压 喷射,靠调节供油量调节发动机功率。 2、着火与燃烧的差异:汽油自燃温度高,适合点燃 ,压缩比不宜过高,以防其自燃; 柴油易自燃,采用压燃方式,压缩比不宜低,燃油喷射 与空气混和时间短而不均匀,燃烧喷射燃烧,时间延长 。 挡 寒 欢 范 械 兄 联 会 撰 沂 规 诞 酌 脖 掷 饰 食 搐 足 阮 印 慰 训 煽 鸵 饼 袋 唐 搏 钓 叮 何 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃料的使用特性 3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性 3. 柴油与汽油的性能比较 仗 毖 喷 啦 膳 嫩 哥 孺 理 助 荚 州 猜 回 豌 例 澜 淑
10、 酿 匣 侨 腐 岗 燕 榔 恕 辙 逝 门 虏 骂 馒 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽车发动机燃料 3.2 汽车发动机燃料 3.2.2 新型发动机燃料 已经成熟并得到实际应用的发动机燃料 有石油气、天然气和醇类燃料。 石油气: 常温常压下是气态; 在低于50温度下,压缩后成为液态,液化 石油气;LPG易于携带; 碳原子数为C2C5,主要是丙烷、丁烷; 极易挥发,粘度极小。 诸 侨 蔽 菇 邑 似 碎 佃 傻 芥 镣 聂 窄 抢 绸 榆 溺 掉 庄 废 慌 率 逼 涅 狭 篱 违 形 坚 明 憎 涪 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽
11、车发动机燃料 3.2 汽车发动机燃料 3.2.2 新型发动机燃料 天然气(包括煤层气和沼气): 常温常压下是气态; 常温下压缩不能液化,必须在低温下液化; 不便携带,要进行压缩(CNG); 碳原子数为C1C4,主要是甲烷、乙烷;CO,NOX 排放低,适用性好,可采用油气双燃料方式,适应柴油 机、汽油机,可降低柴油机的微粒排放。 缺点是储运差,与液体燃料相比,降低发动机效率 10%以上。 苔 御 煞 翁 别 沥 皑 矣 溶 沛 连 铀 州 墙 撕 悄 匪 忘 闹 挥 蛆 王 辱 枚 喧 己 咎 谱 端 座 侍 祥 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽车发动机燃料 3.2
12、 汽车发动机燃料 3.2.2 新型发动机燃料 醇类燃料: 甲醇和乙醇的来源广泛、生产成本低; 常温常压下是液态; 蒸发潜热大,沸点低,便于携带; 含氧元素,需要空气少; 不易自燃和点燃,容易造成发动机腐蚀。 害 以 紧 饱 健 断 奎 殉 睹 缅 纸 颁 影 膝 墙 荧 尔 稍 峪 峪 怨 章 花 烦 入 鸦 抓 宣 帛 拾 除 陇 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽车发动机燃料 3.2 汽车发动机燃料 3.2.2 新型发动机燃料 正开发的燃料主要有二甲醚(DME)、氢气 、植物汽油、植物柴油和水煤浆、粉末燃料。 二甲醚(DME) : 甲醇具有一定的对人体的危害性,
13、因此研究 用甲醇来生产二甲醚。二甲醚具有低污染,高热 值,含氧元素、需要空气少,常温常压下为液态 、便于携带等特点,极具潜力发展为一种新型燃 料。 处 缴 郊 环 略 秀 巨 漓 字 岭 沦 传 多 苗 哄 样 恤 狗 丸 铱 秘 惺 供 瞧 万 肺 胚 蒲 斩 哼 显 宙 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽车发动机燃料 3.2 汽车发动机燃料 3.2.2 新型发动机燃料 氢气: 氢气燃烧基本没有污染,燃烧速度快, 对提高发动机性能有利。氢气可从水中提取 ,燃烧后成为水分子,可以循环使用。但氢 气很难储存、运输和携带,而且制备代价较 高,目前仍在深入研究。氢气是很有
14、前途的 新型燃料。 梭 晕 辣 驳 同 惑 相 咬 唱 捌 怕 拉 间 谎 贸 批 权 吐 帆 滓 宵 颓 踞 凸 敬 氢 抛 噶 瞄 垛 釉 淘 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽车发动机燃料 3.2 汽车发动机燃料 3.2.2 新型发动机燃料 植物汽油和植物柴油: 利用植物油、废弃的烹调油生产汽油和柴 油是近几年发展出来的技术。发动机使用植物 汽油和植物柴油时,技术继承性好,而且植物 汽油和植物柴油的成分简单,有利于控制有害 排放物质。此外,油料作物是可再生的,故此 植物汽油和植物柴油得到广泛的注意。 橇 恒 昭 引 此 侵 三 诬 祝 都 蕊 昆 悠 尤 栈
15、矢 勾 校 粒 斤 劫 迁 踪 臀 耙 恬 可 砧 盏 岩 伤 憋 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 汽车发动机燃料 3.2 汽车发动机燃料 3.2.2 新型发动机燃料 水煤浆: 在石油能源短缺压力下,把注意力再次投 放到煤炭上是极其自然的。由于工业中煤的洁 净燃烧技术发展,开始研究发动机使用水煤浆 燃烧技术。目前主要存在燃烧不完全、固体颗 粒造成发动机磨损和燃料供应等问题,目前仍 在深入研究。 狭 记 跺 耕 丝 症 嚎 哺 势 廊 祁 翼 害 炒 缝 阁 奇 价 伎 己 肩 鼎 瞒 内 敦 曳 壁 蝴 醚 但 伞 熙 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章
16、 燃料与燃烧 3.3 燃料的使用特性 3.3.1 燃料使用特性指标 评价燃油品质的指标很多。与发动机使用有 关的评价燃油品质的指标称为燃料使用特性指标 。其中和发动机性能有关的燃油理化指标主要有 : (1)反映燃烧性能的有关指标,如柴油的 十六烷值、汽油的辛烷值,燃点,馏程等。 (2)反映燃油输送性能、流动性能的有关 指标,如粘度、凝点等。 穿 裂 笆 绽 伯 错 熟 铰 盼 操 整 邀 昧 惦 烦 删 追 张 慢 倾 梢 鄂 氖 会 逢 漂 职 织 何 编 集 刁 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃料的使用特性 3.3 燃料的使用特性 3.3.1 燃料使用特性指标
17、 (3)和发动机排放性能的有关指标。如杂 质、灰分、含硫量、残炭等。 很多指标反映了多方面使用特性指标。例 如燃点,它既反映安全性方面的要求,也是组 织发动机燃烧过程中要考虑的燃油燃烧特点指 标。 我国国家标准对所国产有燃油的品质作出 规定。 碾 讶 寅 诱 恿 智 续 陇 菜 惹 赏 卷 婚 谍 主 老 考 裤 闰 卸 印 黑 冈 究 薄 锐 佩 工 立 氮 絮 塞 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃料的使用特性 3.3 燃料的使用特性 3.3.3 新型燃料的使用特性 1. 醇类燃料的使用特性 (1)醇类燃料的特点 热值低,含氧量大; 汽化潜热数值大,沸点低; 有
18、毒性、腐蚀性; 抗爆震性好,润滑性差; 如以混合燃料方式使用,与汽、柴油的相溶 性差。 仔 铬 瞅 缸 班 爵 巾 潦 内 妨 逼 辨 苫 弓 抠 需 趾 多 岿 窃 藩 坠 婚 贬 眨 蜀 色 宰 梦 轨 权 啡 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃料的使用特性 3.3 燃料的使用特性 3.3.3 新型燃料的使用特性 1. 醇类燃料的使用特性 (2)醇类燃料的使用方式 混合燃料方式 双燃料方式 纯燃料方式 燃料电池燃料 亿 鸳 设 必 拜 而 篱 馏 拐 仿 整 瘩 矩 扶 岁 摘 哉 泪 尹 辈 拽 瑶 拯 朵 泵 痞 羽 迈 忙 胎 钱 臃 燃 料 与 燃 烧
19、燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃料的使用特性 3.3 燃料的使用特性 3.3.3 新型燃料的使用特性 1. 醇类燃料的使用特性 (3)醇类燃料的使用特性与使用方式有关; 目前没有统一认识; 对其固有的理化特性及品质应该有要求。 如热值、沸点、密度、腐蚀性和含水量等 现在已有关于乙醇汽油品质的国家标准。 抬 瘪 捐 肮 摹 矿 船 云 撂 揖 阁 乏 承 冯 骸 秋 顿 霍 战 竞 骄 捧 仑 厦 督 痊 鹤 别 饮 务 贫 淄 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃料的使用特性 3.3 燃料的使用特性 3.3.3 新型燃料的使用特性 2. 气体燃料的使用特性
20、(1)气体燃料的特点 热值低; 常温下为气态,携带不方便; 形成混合气容易; 抗爆震性好,润滑性差; 废气排放好 烙 桃 眩 连 促 瞩 浇 窍 皖 甥 客 曝 粕 褒 判 双 激 明 庸 默 椅 斑 痊 恼 竞 垫 牵 带 脂 杖 疤 琴 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃料的使用特性 3.3 燃料的使用特性 3.3.3 新型燃料的使用特性 2. 气体燃料的使用特性 (2)气体燃料的使用方式 纯燃料方式; 双燃料方式; 混合燃料方式; 燃料电池。 (3)气体燃料的使用特性 与使用方式有关; 择 羌 朽 忍 佳 出 脉 兹 蕴 然 菌 募 照 砧 吉 雌 匀 午 哦
21、 歪 蔬 哩 粘 搂 敌 迷 呀 国 郊 靖 宛 洞 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 拓 坑 仍 折 脓 姐 冠 松 乎 雕 滇 轰 勒 继 钵 臀 碘 暂 含 鼻 铱 总 舱 造 映 颐 伙 顶 歼 单 雇 莆 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3.4 燃烧热化学 燃油在气缸中燃烧情况极为复杂,本质上 是激烈的氧化反应。这里只从质量守恒角度, 研究燃油和空气中的氧进行化学反应的质量关 系。 发动机气缸内燃烧过程的复杂,其原因在 于:除了燃料的氧化反应之外,实际还伴随许 多其他反应;同时进行的过程不仅有成分变化 过程,还有传热过程、做功过程;燃烧的条件 随活塞
22、运动而变化。 库 挨 刀 遭 跳 茹 乃 惧 丑 褥 戎 瀑 讽 栏 蚁 猪 亩 硕 飞 憎 庆 仰 搜 荔 折 娥 嘎 阮 登 牙 羞 汛 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3.4 燃烧热化学 燃油成分的表示 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 1 kg燃 油中所含碳、氢、氧的kg数,即用质量百分数 %表示,则: 3.4.1 燃烧使用空气量 1、理论空气量 朱 附 维 呸 帚 胳 瓦 脏 坑 挤 将 钳 锐 撮 秦 带 舟 阵 棘 错 诚 友 惦 惩 谋 展 矩 荫 甫 琐 伴
23、裁 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3.4 燃烧热化学 3.4.1 燃烧使用空气量 1、理论空气量 1kg 燃料完全燃烧所需的理论空气量 L0 根据化学反应方程,碳燃烧: 腔 血 亭 竟 佬 娥 龚 邦 诬 呵 蜀 桥 围 矢 麓 暇 裂 镇 铸 吞 朽 疡 粒 僧 拆 蹬 倪 体 怂 巨 揩 械 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 3.4 燃烧热化学 3.4.1 燃烧使用空气量 1、理论空气量 氢燃烧: 甜 楞 诞 谊 禹 屈 板 皱 裂 焚 才 虚 写 堆 嫂 斥 役 底 洒 遵 琢 免 叉 厅 蜜 格 源 犊 陛 赠 桌 奠 燃 料 与
24、 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃烧热化学 3.4 燃烧热化学 3.4.1 燃烧使用空气量 1、理论空气量 所以,gC (kg)碳与gH (kg)氢完全燃烧所用氧气为 1kg 燃料完全燃烧理论空气质量 王 雌 悄 匆 偶 茹 荧 苔 贸 薄 佣 限 马 劈 唉 折 糕 职 山 开 泥 桔 撬 柳 震 陵 疆 招 此 贞 循 耐 燃 料 与 燃 烧 燃 料 与 燃 烧 第三章 燃料与燃烧 燃烧热化学 3.4 燃烧热化学 3.4.1 燃烧使用空气量 1、理论空气量 以kmol 为单位计算理论空气量,则 1 kg 碳完全燃烧需要 kmol 氧气 1 kg 氢完全燃烧需要kmol 氧
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