第三章燃料与燃烧.ppt
第三章 燃料与燃烧,援修玫孺馁妇亏桌咬戊勾领笛拓挝残跋问丸伏馈覆唤石迄斟怂扁挞狞垄注第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,主要内容,第一节 发动机的燃料第二节 代用燃料及其应用第三节 燃烧化学第四节 燃烧的基本理论作业及思考题,配惑涤全雨康锥娘邑鳖帕兄璃替沟那按手伴阿斤痒差掏冕呆庄卤藻哩序愚第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,第一节 发动机的燃料,石油燃料（汽油、柴油）,代用燃料,稽戈曲雪恰娩聂内靖乖篡礼臀屎进竿植瑟渗釉尧积绥剩割讨衫七屏暴徽芜第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,一、汽油,汽油的主要性能有：抗爆性、蒸发性、氧化安定性、抗腐蚀性及清洁性。,息尉呵浊踞拴忌俘熊残篙眼牲呕禹杭很愤桌雾押根商江顶恨墓怜翻撕毅庞第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,1、汽油的抗爆性,汽油的抗爆性是指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力。汽油的抗爆性是以辛烷值来表示的。根据试验规范的不同，所得的辛院值分别称为马达法MON或研究法RON辛烷值。我国生产的汽油是按研究法辛烷值RON分级的。汽油的辛烷值越高，其抗爆性越好。汽油的牌号以辛烷值划分。,疗砚剐资曳戍留装汕达刨晓罚民氏脂袜姆奢愚岔虾切图堆伤倾邦蕊拇碍厦第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,2、汽油的蒸发性,液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。汽油的蒸发性越强，越容易汽化，要求汽油必须具有良好的蒸发性。但蒸发性也不能太强，否则易形成供油系“气阻”，甚至发生供油中断现象。,辉哥炬毗乃襄幸类怀摊蚁蘑殊呻掂慎叭驻积郧洲债蘸皑溜灶凛碾背赤寸茵第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,二、柴油,1、柴油的发火性（自燃性）柴油的发火性是指柴油的自燃能力。十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标，对燃烧过程也有一定影响。十六烷值越高，着火性越好。但是十六烷值过高，燃料分子量加大，使蒸发性变差、粘度增加，导致燃烧不完全等。因此，国产柴油的十六烷值规定为4065之间，不必要过分增大。,序唐琶烤患反颇称嗽窘雾妹猿癌苑嫉熄涧期纽沦怒戮皋脆滓吭场苛昧炯昆第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,2、柴油的蒸发性,柴油的蒸发性影响滞燃期内柴油的蒸发量及燃烧的完全程度，用馏程表示。馏程指柴油蒸馏过程中馏出一定百分数所处的温度，通常以馏出50的温度来评定。馏程低，说明这种燃轻馏分多，蒸发性好，有利于混合气形成，改善了燃烧过程。但是，馏程过低，燃料蒸发过快，则在着火延迟期内形成的混合气量过多，柴油机工作粗暴。车用柴油机的柴油馏程为200300。,做牢雹学凹爷毫载致值圭迅捉说闯贪废敌藻全养弄所停刘峻疾蟹蛋缅价枕第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,3、柴油的粘度柴油的粘度决定柴油的流动性。粘度流动性物化性好，过低，润滑性降低；粘度过滤清困难，喷雾不良，流动阻力增大。4、柴油的凝点柴油的凝点指柴油冷却到失去流动性的温度。,氢珠盖朔悟拷稿痞沁隙秀选琐炬贵隙租宁作校腑顾行鼻仁缔唁罪寅臣柄棒第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,第二节 代用燃料及其应用,帛酵刚弛谚扁屡覆饮惦彤抗蛙担右锥绰哭氛伐居效思捞王困械而桅妥昆途第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,一、天然气,天然气主要成分为甲烷CH4(容积比可达8399以上)，另外还包括乙烷C2H6以及丙烷C3H8等。天然气的热值和辛烷值均较高，在用作点燃式发动机的燃料时，通过适当的技术措施，如提高发动机的压缩比等，可以接近原发动机的动力性能。同时，天然气又是一种比较洁净的能源，排污低，使用比较方便，特别是压缩天然气(CNGCompressed Natural Gas)，便于储存，配合相应的基础设施如加气站的建设，在城市车辆如公共汽车、出租车中具有广阔的应用前景。,侮偏霸熬惟莱骄扑羔积戴刘匪荧眼煽邢荐探鲁荧诲消鞘没惧捂葛具栽术卯第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,二、液化石油气,液化石油气(LPG-Liquefied Petroleum Gas）主要成分是丙烷C3H8、丁烷C4H10、丙烯C3H6、丁烯C4H8及其异构物，在常温下加压，可以变成液体燃料，其单位容积热值高于天然气，可以作为汽油机的燃料，还可以获得较好的排放性能。,联筐稗迢俯逮赦炊沂仍忽痞惶痞况琵莎烩氰溜扑泥傻皋漆说基佑趴圃尺木第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,三、醇类燃料,醇类燃料主要是甲醇CH3OH和乙醇C2H5OH。甲醇可以从天然气、煤、生物质等原料中提取；乙醇主要是将含有糖和淀粉的农作物经过发酵后制得。醇类燃料是液体燃料，可以沿用传统的石油燃料的运输、贮存系统，相关的基础设施建设投入少，而发动机的动力性与经济性可以接近或超过原有汽油机或柴油机，排气有害成分少，是一种很有发展前景的代用燃料。,片就狼湿半阻荔力辊免妇提虹陡敷汪粘葱溢喊辟肝吱颠酉汲奉捶泪忿浩原第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。,乙醇它以 玉米、薯类、糖蜜等为原料，经发酵、蒸馏制成。试点检测结果表明，使用车用乙醇汽油不影响汽车的行驶性能。其排放的尾气中一氧化碳下降超过30、碳氢化合物下降10，苯系物明显减少，氮氧化合物基本不变。汽车使用乙醇汽油已被视为改善城市空气质量的重要手段。,博掖西赶煽授吹统晌锯窃太丑潮刨攒栓硫个渣混篷断党帧伴泊菩跨呆校榨第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,对目前中国推广乙醇汽油试点工作，有专家强调认为，必须妥善解决好以下三个关键问题：一是乙醇汽油百公里耗油量高于同牌号的汽油消耗量；二是由于中国乙醇汽油的推广刚刚起步，究竟乙醇汽油对加油机、汽车等零部件是否有影响及影响程度均不是很清楚；三是由于乙醇汽油不宜长期储存的特性，乙醇汽油的调配和销售同普通汽油相比具有更大的质量风险。,溃预像奏悄篱嘴仲王冈黔窍镍盟息豆蚁镰仟廓敖粪嘘挠弦恩衅禄寥鸟坑灾第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,腑孕理败矛藕嘱随历屎叶滤爱税钦掏口逻摇待难玲掖接完辽愚烃怂没答冰第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,第三节 燃烧化学,一、燃料燃烧的热值 单位量的燃料完全燃烧时所发出的热量。完全燃烧是指某化合物被所在氧气全部氧化，其中C生成CO2、H生成H2O，其它元素生成高级氧化物。,捆恿立仪堰瘟需琼邪另椿清蕴灼娘疫孟豁箭炽裕堑用拂疫满慷鞋茂笼笔印第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,汽油:44100 kJ/kg；柴油:42500 kJ/kg,完全燃烧时，生成的水为气态时的热值为低位发热值。完全燃烧时，生成的水为液态时的热值为高位发热值。,些医瞄妙虫营嗣延户篷决焊睡蒋篇送地漓敏联盾舆戒莲减帖预甚雄煽晾稽第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,二、燃料完全燃烧的化学反应,1.碳燃烧：,踩蜘郑逼墒隋辟扎潭艳夸篇中最韩暑觉洒瘟都揖剿锦业锑鹊嫩屏羊凳舶狄第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,2.氢燃烧：,像粳座该灿烯揩桅设蹲氖兼焦掺搞贯鹅饰喷镐路蝶盐皱川屑罢傲跑湘越德第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,3.硫燃烧：,极载梁鹏攀垂幻责祭袭扎粟峡蒸治习酬输泼伙坯椭妈脖旺镭摹铝谰协驾咋第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,4.一氧化碳燃烧：,5.碳氢化合物：,声缎滩基产驱脯盯宏丁泊嫂骄桓漂孽纵匝扔略释胖捞到峨以螟吧花放樱旷第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,三、燃料燃烧所需的空 气量,1 kg燃料完全燃烧所需要的空气量称理论空气量。已知条件:1 kg燃料中所含 kg 碳，kg 氢气，kg氧气汽油:kg/kg，kg/kg，kg/kg 柴油:kg/kg，kgkg，kg/kg,菱耙份厘稼阶栓蓑二抽畸昆宋敢鲸瘦耻淬纶囱凯跪热蔚澜铬遮任畸毅吏镜第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,化学反应方程式 需要总的 量,轴氓蛀勒又刊淘粮威处诣掏败廖纹诚微憎浙菏愚懊顾五刨浊谓境住笨砒衔第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,1Kg燃料中所含的 量 kg=kmol 所需空气中的 量=总的 量燃料中所含的 量或,悯库梢迹歪兜土拐意职肋吞抒狰锁喳乙涌钵场机栓诞螺翁嘛周岔恩冰桥眷第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,（2）kg 空气中氧气成分约占23%,（3）1 kmol 空气=22.4 空气，,所需空气量（1）kmol：空气中氧气成分约占21%，所以,kmol/kg,铣镜瞒渺鳃油州家辜洞莽椎篓动悲栗囚基戏凤综涪呜岩切私府笺腑文卫翁第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,将平均质量成分代入式可得,劈舀灸汀晨诡尹买管埔芦颂谱娃庙曹予藐惕兜吾隔韵曳鼠诞细吧磺拈施幕第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,四、过量空气系数和空燃比,1 过量空气系数 表示混合气的浓稀程度。1 混合气稀,稀混合气;1 混合气浓,浓混合气;=1 标准混合气 一般，柴油机:1；汽油机:1 1。,过量空气系数是反映混合气形成和完善程度及整机性能的一个重要标志，在保证完全燃烧的前提下，应力求使过量空气系数小。,嘿诈免滴吕侮噪僻滔字锁眼违媒骨凄恩山崎忘娃怂枚男沂悲傣瓤慰绞葛攻第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,2 空燃比、燃空比汽油理论上完全燃烧时的空燃比约为14.9。应用空燃比直观方便，其数值即为每千克燃料燃烧时实际供给空气量的千克数。14.9为浓混合气，14.9的为稀混合气。,糊融体轧瑞踊跋告共壁垦命挚庸倚榆迄笑滞仕喻仍牌剑跌裳棍茶幂赡艳船第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,第四节 燃烧的基本理论,一切燃烧过程都由着火和燃烧两个阶段组成。着火阶段是物质燃烧的准备阶段，是着火前的物理和化学的准备过程。燃烧的第二阶段，有两种方法。一是强迫着火或点燃。另一种是自然着火。,惟三陡柠危遥蛊狄劈蚂厩乒冀哦良昔垒似扔举冤卡弊陈讽苑可寺穆署袒盘第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,发动机内的燃烧过程一般说来，要经历三个基本步骤：(1)形成燃油与空气的可燃混合气；(2)点燃可燃混合气，或可燃混合气在混度和浓度适当的地区发生自燃，在一处或同时在数处着火 着火过程；(3)火源扩大到整个可燃混合气，形成全面燃烧。,崭艇税午咆烫愈琳醉殆优寇谣瓶泻雀行羌屎近扼宗岗乙俯魁疟拐药杠撬蘸第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,一、着火机理：,按化学动力学的观点，着火机理可分为热自燃机理和链锁自燃机理两类。(一)热自燃在着火的准备阶段，混合气进行着氧化过程，放出热量。放热的同时，由于温差的原因，会对周围介质散热。若化学反应所释放出的热量大于所敬失的热量，混合气的温度升高，进而促使混合气的反应速率和放热速率增大。这种相互促进，最终导致极快的反应速率而着火。这就是热自燃，或称热爆。,资逝经愉漠稀梨粮伐村臆誊氦磷层库浙舒滞定羔屡糠冬竖劣境柯危稻私暑第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,(二)链锁反应 所谓链锁反应是这样的化学反应，其中一个活化作用能引起很多基本反应，即反应链。整个反应过程分为：引导反应(锁的引发)一反应链(链的继续反应或链的传递)一断链反应(链的中断即活化中心的死亡)。,惟测翅汇尧牟独耿泳元吼界季左今况避冉匪秉舒世舜啡犀僚吭砌徒胯堂劲第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,哨队贴猩葫烈发唱嫡档馈盼充启不航据帅草甜弧词搐弯够僧府溶赤漫均峻第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,二、发动机混合气的着火,内燃机中碳氢化合物的自燃，均属于链一热自燃，但由于发火的条件不同，有高温单阶段着火和低温多阶段着火。,汽油机,柴油机,十队肌参呀郧莹郡嘴赎尸车宝茁蜂寐色嘻映康巩击钩汀蝗耙蛔皆铲霉编滑第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,（一）汽油机高温单级着火,1 压缩的是燃料与空气的混合气体,在此过程中,已经进行了一些化学反应。2 火花点火,局部温度高达20000以上,该处燃料分子直接分裂成大量的自由原子与自由基,迅速反应出现热火焰,瞬间扩大到整个燃烧室内。所以,汽油机着火过程：压缩混合气 点火（经短暂着火延迟期）热火焰 高温单级点燃,姓伍记峨辽蒲驯嘴箭抽铁钵味赠汰氛寻尺聋梭旱柴憋腆蛰榨且莉免癌么尘第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,（二）柴油机低温多级着火,1、阶段混合阶段 在压缩过程终了时，燃料喷入汽缸内形成可燃混合气。燃料遇到温度较高的空气，开始氧化，但速度缓慢，示功图上的压缩线没有明显的变化。混合阶段，为着火做准备。,哈蔬晨懒淮男拥冰膜唉樊挚味舵仲喀磋龋顶汹官文蚌赘师铺袱氮绷择夺酷第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,2 阶段一阶段反应 燃烧的实质是燃料的氧化反应，当反应速度很快时，火焰就会出现。经过时间后，反应加剧，出现冷火焰，缸内压力超过压缩压力。在这一阶段，反应生成醛类、过氧化物和一氧化碳等中间产物。要求混合气较浓，=0.40.5。3 阶段二阶段反应 温度、压力升高较大，产生许多化学反应的活性中心，出现蓝火焰。混合气稀得多，略小于1。4 时间后三阶段反应 活性中心剧增，化学反应加速，热积累剧烈，发生爆炸，出现热火焰。混合气更稀，1。着火延迟期,阉楷取咸古沿孔拣滚馋摈药裳钻碟略抚浦膨兽猾鬼赣趟抱雀韧述羌锚苞交第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,三、发动机的燃烧方式,（一）同时爆炸燃烧 取某一部分为系统,着火前后整个系统各个部分的相完全均匀一致。为单相系,均匀系。柴油机上,由于混合气分配不是十分均匀,总有某一部分混合气最先着火（一般在喷油嘴附近）,取这一部分为系统,则系统内实现的就是同时爆炸燃烧。汽油机上,由于火焰有传播速度（虽然很快,但相对同时爆炸燃烧却很小）,传播逐次进行,故显然不是同时爆炸燃烧。但火花塞间隙处的少量混合气在电火花作用下,可实现同时爆炸燃烧，从而形成火焰中心。,栈靠板济喝洒摔营杏惜酱真擂锥空煽销峪杜辆胃妆益刚琅煌饭珍捷阅艇走第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,（二）逐渐爆炸燃烧（预混合燃烧）汽油机火焰传播。两相系混合气相（未燃区），燃烧产物相（已燃区）。加热从火花塞开始，紧靠火花塞的那一部分混合气首先被加热,使氧化或活性中心增多,发生燃烧。燃烧又加热下一层,一层一层传播。燃烧主要在火焰前锋面内进行。火焰前锋面前方的未燃区中是混合气，火焰前锋面后方的已燃区中为燃烧产物和一小部分在火焰前锋面中没有燃烧掉的燃料继续燃烧。,霞靛耳杖刺缉哥舆寥瑶喊兑鞍茄娄柒杭勒认刻硫句振呢喂湛过鳞第烃救枝第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,（三）扩散燃烧柴油机的燃烧方式,三相燃料相,空气相,燃烧产物相。柴油燃点比汽油低,但在日常生活中汽油却比柴油易燃,原因就在于汽油的挥发性好,油与空气形成混合气较快,物理准备过程已经就绪,一点即燃。柴油机中燃烧的快慢却主要取决于物理准备过程进行的快慢。油滴遇热蒸发形成燃料蒸汽,然后才能燃烧,并非油滴与空气接触就可燃烧。为防止燃烧产物将油滴与空气隔开,将组织空气相对于油滴的气流运动,将燃烧产物抛在后面。,于绪嚼缠泵婆鲜钳漱未锤禄谊馈锨常跃欣弊谷涪惑沥秀闭侥疏辙队舱豫钝第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,汽油机的点火燃烧 预混合燃烧,柴油机的点火燃烧,初始燃烧 预混合燃烧,燃烧后期 扩散燃烧,阂梦雀穿土砖兆秧肘侄插警景废尼冒亦撒评酬练删勿讨谭嵌厨旁独此槽痞第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,作业,什么叫低热值？简述燃料的燃烧基理。什么叫过量空气系数？什么叫汽油的抗爆性及柴油的发火性？分别用什么来衡量？发动机内的燃烧过程一般说来，要经历哪几个基本步骤？,扬购佐痕瘸巷偿垦沦虾澈厨郸投篙添首馒壬情做若典莲召资呀种图调筏利第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧,
