Расскажите о детонационном горении

Детонационное сгорание — аномальный процесс сгорания, при котором наиболее удаленная часть топливо-воздушной смеси объемно самовоспламеняется с образованием ударных волн.

После воспламенения рабочей смеси от искры фронт пламени распространяется по камере сгорания. Давление и температуры в этой части заряда повышаются до 5…6 МПа и 2000…2300°С. Наиболее удаленная от фронта пламени часть смеси нагревается в результате поджатия до температуры, превышающей температуру самовоспламенения. Но при нормальном сгорании самовоспламенение не происходит, т.к. не хватает времени для его развития. Но если создать условия (факторы, влияющие на появление детонации, указаны ниже), то самовоспламенение произойдет с взрывным характером: давление в зоне резко увеличивается до 16 МПа, температура — до 3000…4000°С. Скорость распространения взрывной волны в десятки раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании и составляет 1500…2000 м/с.

Интенсивность детонации зависит от того, какая часть циклового заряда топлива перейдет во взрывное сгорание, что определяется главным образом химическим строением углеводородов топлива, температурой и давлением газов. Если нормально сгорает 93…95 % рабочей смеси, а детонирует 5…7 %, то наблюдается слабая детонация. Если же со взрывом сгорает 20…25 % циклового заряда, то возникает очень сильная детонация, часто приводящая к аварии.

Детонационные волны многократно ударяются и отражаются от стенок камеры сгорания, вызывая характерный металлический стук, разрушая пристеночный слой газов с пониженной температурой и масляную пленку на стенках цилиндра.

Все это способствует повышению теплоотдачи в стенки цилиндра, камеры сгорания, тарелки клапанов, днище поршня, вызывая их перегрев и оплавление; повышенный износ верхней части цилиндра, поломка поршней (межкольцевые перемычки, юбки) и колец, разрушение подшипников. При работе с детонацией происходит отслоение частиц нагара от стенок камеры сгорания и днища поршня. Типичное разрушение поршня при детонации: верхнее кольцо срезает перемычку, ломает второе кольцо и перемычку под ним, заклинивая маслосъемное кольцо.

41. Что такое теплообменные аппараты, их виды. Как определяется потребная поверхность теплообменника в рекуперативном аппарате?

теплообме́нный аппарат — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители.

По принципу действия различают:

- рекуперативные (самые распространенные)

- регенеративные

- смесительные

В рекуперативных аппаратах горячие и холодные теплоносители разделены твердой перегородкой.

В регенеративных одна и та же поверхность периодически омывается сначала горячим потом холодным теплоносителем.

В смесительных теплообменных аппаратах происходит за счет непосредственного смешивания теплоносителей.

Площадь определяется по формуле:

Q=Kcp ∆t_cpF, где Kcp- средний по поверхности температурный коэффициент теплопередачи.

∆t_cp – средняя разность температур между горячим и холодным теплоносителем (средний логарифмический температурный напор)

F- площадь поверхности теплообменника.

47. Каковы пути интенсификации процесса сгорания топлива на примере горения капли?

Горение капли топлива:

Сами нарисуете - Жидкая фаза окружена оболочкой из паров топлива, на внешней границе которой создается горючая смесь за счет диффузии кислорода через область продуктов сгорания и возникает фронт пламени. Воспламенению предшествует прогрев капли до температуры кипения, интенсивность которого зависит от температуры окружающей каплю среды. Горение капли – диффузионное горение

Время выгорания капли определяется скоростью расходования жидкой фазы:

τ=[ R₀²*ρ*[(T_K – T₀)*C_Ж + r_Ж]] /(2*λ_C*(T_C – T_K), где

ρ- плотность жидкого топлива

T_K и T₀ - соответственно температура кипения и начальная температура жидкого топлива

C_Ж – теплоемкость топлива

R₀ – начальный радиус капли

r_Ж – теплота парообразования

λ_C коэффициент теплопроводности газовой среды

T_C – температура окружающей горячей среды.

Эта формула показывает пути интенсификации процесса горения жидкого топлива:

1. Увеличение температуры окружающей среды

2. Увеличение начальной температуры топлива

3. Как можно более тонкий распыл топлива (уменьшение радиуса капли).