25
Okre laj one równie wska niki twardo ci pracy silnika, takie jak:
- pr dko narastania ci nienia
∆p/∆ϕ lub ∆p/∆t
- współczynnik dynamiczno ci cyklu (D)
σ
σ
s
D
=
(3.15)
gdzie:
σs - ilo paliwa podana do cylindra do momentu samozapłonu,
σ - całkowita ilo paliwa podana do cylindra.
W silnikach wysoko obci onych współczynnik D = 0,0-1,0, to znaczy, e cała dawka paliwa podawana jest do
cylindra w okresie zwłoki samozapłonu. Zakłada si , e twardo pracy silnika jest poprawna, gdy:
∆p/∆ϕ ≈ 0,4 do 0,6 [MPa/°OWK]
Mniejsze warto ci dotycz silników wolnobie nych.
3.3.2. Termochemia spalania paliwa
Spalanie paliwa jest podstawowym procesem cyklu roboczego silnika, zachodzi w nim bowiem przemiana
energii chemicznej paliwa na energi ciepln , która nast pnie zamieniona zostaje na prac mechaniczn .
Samozapłon i spalanie paliwa jest zło onym procesem termo chemicznym, w którym nast puje proces utleniania
cz stek paliwa z wydzieleniem si ciepła. Elementarny skład masowy paliwa okre la wyra enie
C+H+S+O = l kg paliwa
W silnikach z zapłonem samoczynnym spala si oleje nap dowe i opałowe, które zawieraj :
- w giel (C)
≈ 0,84-0,88,
- wodór (H)
≈ 0,11-0,14,
- siark (S)
≈ 0,0001-0,05,
- tlen (O)
≈ 0,001-0,03.
Wykorzystuj c równania stechiometryczne mo na wyznaczy teoretyczn ilo powietrza potrzebn do spalenia
l kg w gla, wodoru i siarki:
2
2
12
1
12
1
1
kmolCO
kmolO
kgC
=
+
(3.16)
O
kmolH
kmolO
kgH
2
2
2
1
4
1
1
=
+
(3.17)
2
2
32
1
32
1
1
kmolSO
kmolO
kgS
=
+
(3.18)
Wyliczon na podstawie tych wyra e ilo tlenu potrzebn do spalania paliwa zmniejsza si o jego ilo
zawart w paliwie, to znaczy O/32. Odnosz c te warto ci do powietrza oraz uwzgl dniaj c, e zawarto tlenu w
powietrzu wynosi 21% obj to ciowo i azotu 79%, otrzymuje si teoretyczne zapotrzebowanie powietrza do
spalenia l kg paliwa:
−
+
+
=
32
32
4
12
21
,
0
1
O
S
H
C
L
o
[kmol/kg] (3.19)
lub
o
o
p
t
L
L
G
97
,
28
=
=
ρ
[kg/kg] (3.20)
gdzie:
ρn = 28,97 - masa molowa powietrza (l kmol powietrza = 28,97 kg),
Lo = 0,495 kmol/kg = 14,3 kg/kg (dla paliwa o podanym wcze niej składzie chemicznym).
W silniku o zapłonie samoczynnym, w odró nieniu od silnika ga nikowego, powietrze doprowadzane jest
bezpo rednio do cylindra, gdzie w poł czeniu z paliwem powstaje mieszanina palna. Powoduje to pewne
trudno ci w organizacji mieszaniny paliwowo-powietrznej i sprawia, e spalanie paliwa musi przebiega z
nadmiarem powietrza, s Wielko tego nadmiaru okre la współczynnik nadmiaru powietrza (
λ), który stanowi
stosunek rzeczywistej ilo ci powietrza doprowadzonego do spalenia l kg paliwa (L) do teoretycznie potrzebnej
(Lo).
