Литература -->  Изомерия в производственном цикле 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 [ 133 ] 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163


мощности; при этом режиме мотор должен работать достаточно экономично, чему соответствует регулировка К. на а1. При полном открытии дросселя (напр. при взлете) д. б. предвидена возможность получения максимальной мощности за счет обогащения рабочей смеси и доведения а до значений 0,90-0,85. В автомобильном моторе К.до.я-жен давать хорошую экономичность при некоторой средней скорости автомобиля. Это обычно соответствует значению а около 1. Для получения максимальной мощности рабочая смесь должна быть обогащена, также как и при дросселировании. Вообще же стремятся, чтобы при достаточно широких пределах изменения скорости и крутящего момента К. давал экономичную смесь.

На фиг. 5 дано изменение коэфф-та избытка воздуха а для бензина в зависимости % манси , крутящего тонеита ОТ абс. давления во о го 40 60 80 т всасывающей трубе или же, соответственно, от максимального крутящего момента при разных положениях дросселя. С прикрытием дросселя соответствующий максимальный крутящий момент получается при обогащении рабочей смеси от а=0,90 до а=0,85 (прямая АС) вследствие наличия большего относительного количества остаточных газов в цилиндре. Кривая ADC определяет такое изменение состава рабочей смеси, к-рое обеспечивает: 1) получение максимальной мощности при максимальном крутящем моменте (малые обороты и полный дроссель)-точка С, 2) экономичную работу при длительном режиме мотора-точка D и участок влево от нее, 3) устойчивую и достаточно экономичную работу на малом газе-точка А и близлежащий участок (обогащение рабочей смеси), что вытекает из вышеизложенного. Эта характеристика является основанием для регулировки К.

Испарение. Как выше было указано, легкое топливо в процессе карбюрации должно испариться, что в свою очередь произойдет за счет отнятия тепла от воздуха и понижения его Г. Всякое жидкое топливо представляет собою смесь углеводородов с разными <% ,; поэтому процесс испарения топлива протекает при повышающейся Г его: при некоторой определенной Г начинают испаряться легкие фракции, а с повыше-

300 400 500 600 700 Досалютное давление во всасывающей трубе в мм ртутного столба

Фиг. 5.

°с ю SS ао as mows т.

Фиг. 6. А-кривая испарения спирта, В-кривая испарения бензола, С- кривая испарения бензина.


нием ее-и более тяжелые. Этот процесс носит название фракционной разгонки топлива. На фиг. 6 приведена зависимость объема испарившегося топлива (в процентах) от Г. При подсчете процесса испарения в К. условно принимают, что должно испариться

70 % топлива, и по этому значению находят соответствующую Г, называемую условной i°Knn. топлива при атмосферном давлении. Как и для всякой жидкости, эта Г является функцией давления, а потому может быть определена соответствующая зависимость ОТ давления на основании ур-ия Клапейрона:

Aiv-v) dP = dT,

где j4-термич. эквивалент механич. работы, v-уд. объем насыщенного пара bm/k2,v- уд. объем жидкости в м/кг, Р - давление в кг/м и г - скрытая теплота испарения. Связывая это ур-ие с характеристич. ур-ием PvRT, (2)

пренебрегая объемом жидкости v и заменяя AR, где/t-молекулярный вес, найдем:

CdP It nrdT

J Р = 2 J Т

Рг Г,

После интегрирования получаем:

1пР, = ЫР,--0 (4)

На основании этого уравнения, задаваясь условной данного топлива при атмо-

сферном давлении, строим кривые зависимости давления от температуры (фиг. 7). Воздух и пары топлива, входящие в рабочую смесь, имеют свои парциальные давления, к-рые м. б. определены по закону Дальтона, на основании следующего ур-ия:

где Р-давление в кг/л , G-вес в кг, R-xa--рактеристич. постоянная (индекс L относится к воздуху, индекс!)-к парам топлива). Из ур-ий (5) и (4) определяются парциальное давление паров бензина в рабочей смеси и соответствующая ему t° насыщения пара, являющаяся минимальной для испарения топлива. Теплоемкость смеси м. б. определена из ур-ия:

Gp-GjyC,j, + GL-C,L. (6)

где Ср-теплоемкость смеси при постоянном давлении, С, - теплоемкость паров топлива при постоянном давлении, Ср - тепло-емкост> воздуха при постоянном давлении. Деля скрытую теплоту испарения топлива г на теплоемкость рабочей смеси, отнесенную к 1 кг топлива, определяют потребное понижение t° воздуха:

Складьшая условную 1°,. топлива при его парциальном давлении всмеси с величиной It, получаем минимальную Г воздуха, поступающего в карбюратор, обеспечиваю щую> испарение: tf = t,j .-i-Af. Как видно, эта величина зависит в сильной степени от скрытой теплоты испарения топлива и от состава рабочей смеси: с повышением г необходимая темп-ра воздуха paCTtT, с увеличением а она падает. Эти влияния изображены на фиг. 8 и 9. Скрытая теплота испарения спирта равна 288 Cal, бензина-76 Cal, благодаря чему и минимальная t° поступающего воздуха для спирта д. б. значите ль-



но выше, что влечет за собой необходимость сильного подогрева воздуха в спиртовых К. Полное испарениетоплива не является обязательным для успешного его сжигания: оно может быть подано в цилиндры в тумано-образном состоянии, требующем его тонкого

W

20

0,6 tfi 12 44о

Фиг. 8. А - кривая миним1а.льной t° при полном испарении бензина. В -кривая теплоемкости смеси, С - кривая 1° насыщенного пара.

1.0 1.2

Фиг. 9. А-кривая минимальной t° воздуха при полном испарении спирта, В - кривая теплоемкос-тей смеси. С-кривая t° насыщенного пара.

распыливания. По опытам Габера (НаЬег), тахсие рабочие смеси могут работать при значениях а2, однако скорости сгорания получаются значительно пониженными, что влечет за собой сниление мой],ности и экономичности машины. Сжигание топлива в туманообразном состоянии имеет место при работе тяжелых, трудно испаряемых топлив, а частично-при всяком топливе, т.к. К. никогда не может обеспечить полного испарения топлива.

В К., работающих на тяжелых топливах, достигнуть совершенного испарения топлива практически почти невозможно, а потому для них особое значение приобретает образование стойких туманообразных смесей. Под тялдалыми топливами понимаются такие топлива, которые испаряются в интервале 1004-320°. В СССР таким топливом является гл. обр. керосин. По данным Вильсона (Wilson), для полного испарения керосина необходима темп-ра рабочей смеси в среднем не нинсе 135°. Это м. б. достигнуто лишь путем значительного подогрева как поступающего в К. воздуха, так и рабочей смеси. Тепла выхлопных газов при малых нагрузках и оборотах для этой цели обычно нехватает; кроме того, столь высокая t° вызывает значительное уменьшение коэфф-та наполнения, а следовательно, и мощности двигателя. Поэтому приходится довольствоваться образованием в кабюраторе тума-нообразной рабочей смеси, заботясь о том, чтобы эта смесь не конденсировалась на стенках подводящих труб и чтобы топливо не коксовалось в цилиндровой головке и на днище поршня. По данным Вильсона, эти требования достижимы при t° туманообраз-ной смеси 70-80° и при скоростях этой смеси в трубопроводах ок. 100 м/ск. Получение таких туманообразных смесей осуществляется либо горячим способом, т. е. путем подвода тепла в К. извне, либо холодным способом, т. е. механич. путем. По первому способу наибольшим распространением пользуется сильный подогрев топлива в небольшом количестве воздуха; получающаяся переобогащенная смесь

топлива и воздуха перемешивается затем с остальной массой рабочего воздуха, при чем ббльшая часть топлива переходит в тумано-образное состояние, будучи хорошо распределена в воздухе. Имеет также распространение способ частичного сжигания топлива в самом К., в особой камере, и примешивания образовавшихся горячих газов к основной массе рабочей смеси для ее нагрева. По второму способу, устойчивые туманообраз-ные смеси образуются путем распылпвания при помощи сжатого воздуха и многократного расширения. Особняком стоит метод образования рабочей смеси из тяжелого топлива путем его крекирования в специальном аппарате, составляющем неотъемлемую часть карбюратора.

Истечение. Во вспрыскивающем К. процессы перемешивания топлива с воздухом

\к двигателе


и его испарения осу-

ществляются за счет относительного движения воздуха и топлива; при этом, согласно схемы фиг. 10, топливо из поплавковой камеры А поступает в жик- feg лер J и, за счет созда- ggj ваемой в этом месте \ги\

большой скорости про- Бемии

текающего воздуха, за- - Фиг. ю. сасывается из жиклера и разбрызгивается. Повышенная скорость воздуха у жиклера создается за счет сужения воздушного потока, соответственно чему в этом л/есте происходит понижение давления, и топливо истекает из жиклера под влиянием разности давлений в поплавковой камере и в суженном сечении. Это суж;енное место носит название диффузора (С) или корсета карбюратора. В поплавковой камере поддерживается постоянный уровень топлива при помощи иглы V и связанного с ней поплавка F.

Основная задача процесса образования рабочей смеси при различных количествах воздуха, протекающего через К., соответственно меняющемуся режиму мотора, заключается в получении смеси определенного наивыгоднейшего состава. В легких двигателях изменение режима соответствует или изменению мощности в зависимости от числа оборотов при полном открытии дросселя при неизменном начальном давлении поступающего воздуха (работа на земле) или изменению мощности при постоянном числе оборотов мотора, но при меняющемся начальном давлении рабочего воздуха (работа на высоте); наконец, возможно изменение режима за счет дросселирования, осуществляемого путем прикрытия дроссельной заслонки В (фиг. 10). Если бы количество топлива, которое вьггекает из жиклера, было прямо пропорционально количеству засасываемого воздуха, то состав рабочей смеси оставался бы постоянным. В действительности этой зависимости не существует. Чтобы выявить действительное изменение состава рабочей смеси при изменяющемся количестве проходящего через К. воздуха, рассмотрим те законы, к-рым подчиняются процессы протекания воздуха через диффу-



зор и процессы истечения топлива из жиклера. Диффузор К. обыкновенно имеет форму, представленную на фиг. 11; он состоит из

3 частей: суживаю--- 1з щегося входа, гор-

Фиг. 11.

ловины и расширяющейся выходной части. Если поперечные сечения входа и выхода одинаковы, то при отсутствии трения и вихрей, давления в сечениях i и 5 д. б. одинаковыми; в действительности давление в сечении 3 всегда меньше давления в сечении 3; эта потеря напора обусловливается скоростью протекающего воздуха, формой корсета, сопротивлением жиклера и уд. в. топлива, Коэфф-т расхода, т. е. отношение истинного расхода к теоретическому, таких корсетов колеблется в пределах от 0,94 до 0,99; для получения их максимальных значений необходимо делать угол конуса суживающейся части не выше 30°, а угол конуса расширяющейся части-от 5 до TVz *

Протекание воздухачерездиф-фузор. Закон протекания воздуха получается из следующих соотношений. Пусть имеется трубопровод переменного сечения, и воздух движется в направлении, указанном стрелкой (фиг. 12). Рассматривая перемещение воздуха из сечения 1 в сечение 2 на длину ds и предполагая изменение давления в потоке на величину dp, найдем действующую силу, заставляющую воздух двигаться, равной

[p-ip + dp)]F = -Fdp. Эта сила д. б. равна силе, полученной от ускорения движения воздуха на пути ds, т.о.

Z

Фиг. 12.

- F dp = mj = m-g Принимая BO внимание, что

F- ds-v

иу = - , находим:

F-ds-y dv)

-Fdp - Отсюда

F...dw-g dt

F- g W-div.

-dp=~

- v-dp

w div ,

w dw

(10)

где m-масса воздуха в кгск/м., j-ускорение в м/ск, W-скорость в Mjcit, у-об. вес воздуха в K3lM,F-площадь рассматриваемого поперечного сечения диффузора в м, д-ускорение силы тяжести в м]ск, v-уд. объем воздуха в м/кг, р-давление в кг/ж Интегрируя ур-ие (10), получим:

При работе К. обычно падение давления в корсете не очень велико, и изменением уд. объема воздуха можно пренебречь, т.е. принимать г? = Const. Получающиеся при этом

ошибки практически оказываются ничтожными. Тогда найдем:

(12)

V(Pl-P2)

отсюда

2д 2д

Y у 2д 2д\

(120

т. е. для любого ce4ejiHH потока

Р + -У= Const; (14)

р-статич. давление в потоке, измеряется напором л. в мм водяного столба, у- гидродинамическое давление в потоке, измеряется напором hy,. Суммарное давление в трубопроводе

НК-ЬК. (15)

Из уравнений (14) и (15) имеем:

у ri.> yJji . (1с)

Так как секундный расход воздуха выражается уравнением

G = W F у ,

GFVjg-y. (17)

В ф-лах (16) и (17) h есть гидродинамич. давление, обусловленное скоростью протекающего воздуха или,соответственно,напор в мм вод. ст., а F-площадь наименьшего сечения диффузора в м. Принимая для К. начальную скорость Wi = О, из ур-ия (13) получим:

GFV2g(;j~y = 4,43FУ(р,-р,)у. (18) Т. о., расход воздуха зависит от падения давления в корсете К. и от плотности окружающего воздуха. В действительности величина расхода G меньше вследствие указанных выше потерь напора за счет сопротивления трения и завихрения потока. Эта потер я. оценивается коэфф. расхода и определяется опытным путем для данного диффузора. Обозначая 4,43 <р через А, найдем:

G = AFУ(Рг~Р2)у = A-FVh. (18) На фиг. 13 приведены изменения коэфф-та

0.9\

Карбюратор Зенит

Карбюратор Стларт-Уорнер

h -Рг (см вод. ст.)

50 15 т

Фиг. 13.

расхода у в зависимости от падения давления для двух К.-Зенит и Стюарт-Уорнер. Как видно, коэфф-ты расхода не остаются постоянными при изменении напора, что и указывает на несколько меняющийся против уравнения-(18) закон протекания воздуха по диффузору, обусловленный дополнительными влияниями вихреобразований в потоке, точно не учтенными. Вообще следует отме-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 [ 133 ] 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163