Физико-химические процессы в двигателе

Наиболее трудной и многоплановой оказалась проблема рационального применения топлив и масел в двигателях внутреннего сгорания, что связано со сложностью протекающих в двигателях процессов физико-химических превращений топлив и масел. Объективно появилось в сущности новое направление в науке и технике — теория и практика рационального применения топлив, масел, смазок и специальных жидкостей. В начале 60-х годов по предложению советского ученого К. К. Папок и инженера В. В. Никитина это направление было решено назвать химмотологией — производным от слов химия , мотор и логия (наука) [7]. [c.6]

Сгорание бензино-воздушных смесей в двигателях представляет собой крайне сложную совокупность физико-химических процессов, развивающихся в условиях быстро изменяющихся температур, давлений и концентраций реагирующих веществ. Начинается процесс с воспламенения рабочей смеси электрической искрой. Небольшой очаг сгорания, возникающий между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени. С увеличением турбулизации смеси скорость сгорания растет, фронт пламени продвигается по камере сгорания. В завершающей стадии скорость сгорания замедляется, фронт пламени приближается к стенкам камеры сгорания и смесь догорает в пристеночных слоях. Скорость распространения фронта пламени при нормальном процессе сгорания изменяется от 15—25 до 50—60 м/с. [c.9]

Процессы сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия более сложны и менее исследованы, чем процессы сгорания в двигателях с зажиганием искры. Вопрос этот значительно осложняется тем, что воспламенение дизельного топлива начинается не в одной, заранее известной определенной точке, а там, где температура и содержание кислорода наиболее благоприятны для протекания физико-химических процессов подготовки топлива перед его самовоспламенением. [c.36]

До недавнего времени кинетика и механизм газофазных реакций изучались главным образом в теоретическом плане, вне всякого отношения к практике. Это положение в последние годы резко изменилось. Без учета химической кинетики сейчас невозможно правильно описать физико-химические процессы, происходящие в камерах двигателей и факелах ракет, без химической кинетики нельзя понять всей сложности химических превращений в различных слоях земной атмосферы, что, в частности, имеет существенное значение для борьбы с загрязнениями воздуха. К химической кинетике предъявляет свои требования и такая практически важная проблема, как проблема пожаротушения. Все эти потребности практики явились одним из главных стимулов развития современной химической кинетики, особенно количественной ее стороны. Другой важный стимул развития количественной кинетики связан с запросами теории химического процесса, развитие которой немыслимо без точных количественных данных, которые дает современный эксперимент. В связи с этим нельзя недооценить значение для развития количественной кинетики новой экспериментальной техники, которая в последние 10—15 лет необычайно обогатила арсенал химика-экспериментатора. Это все вместе взятое и привело к необходимости написания монографии, которая использовала бы и обобщила новейшие достижения экспериментальной кинетики и результаты современной теории химических процессов. [c.5]

Среди сложных физико-химических процессов, протекающих в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей, процессу горения принадлежит определяющая роль. От того, как быстро и полно происходит горение топлива, зависят устойчивость и надежность работы двигателя, а также его тяга и экономичность. Изучение основных закономерностей развития процессов воспламенения и сгорания реактивных топлив имеет значение не только для совершенствования рабочего процесса двигателя, но и Для организации их хранения и транспортирования. Знание огне-и взрывоопасных характеристик реактивных топлив позволяет исключить возможность возникновения пожаров и взрывов при обращении с ними. [c.202]

Одним из важнейших эксплуатационных свойств моторных масел является их способность обеспечивать чистоту деталей двигателя. Такая способность называется моющим действием, которое обеспечивается специальными присадками и включает комплекс физико-химических процессов. Некоторые моющие присадки способны обеспечивать и собственно моющее действие, механизм которого в литературе не освещен. К собственно моющему действию относится способность присадки смывать образовавшиеся отложения и предотвращать их образование на деталях двигателя в результате сорбции заряженных частиц присадки на поверхностях углистых продуктов сгорания топлива и окисления масла, а также на поверхностях металлических деталей двигателя. В результате сорбции образуются одноименные электростатические заряды, а углистые частицы отталкиваются друг от друга и от металлических поверхностей. [c.219]

Современные методы исследования позволяют изучать характер и глубину превращения топлив в предпламенный период. Как показали последние исследования, имеются возможности регулировать эти превращения в целях улучшения основного горения и других позитивных показателей двигателя. Однако практическое совершенствование двигателей внутреннего сгорания далеко обогнало понимание происходящих в нем физико-химических процессов. Одной из причин этого является многообразие теоретических взглядов, затрудняющих установление единых положений в химизме предпламенных и основных процессов горения. [c.4]

Основные направления исследований в области происходящих в двигателе физико-химических процессов верно охарактеризованы А. С. Соколиком [184]. Важнейшими задачами исследования является, с одной стороны, расшифровка химической природы предпламенных реакций, с другой стороны, выяснение тех закономерностей, которые связывают протекание сгорания с общей реакционно-кинетической характеристикой горючей смеси . [c.100]

Происходящие в двигателе физико-химические процессы настолько сложны, что до настоящего времени не поддаются точному учету и характеристике. Одна из причин этого — разнообразие углеводородного состава моторных топлив, каждый компонент в которых проявляет свои индивидуальные свойства, а также оказывает влияние на все другие компоненты. [c.101]

В реальных двигателях и механизмах практически одновременно реализуются все вышеуказанные процессы, причем между ними нет и не может быть четкой грани. Так, в узлах трения работающего двигателя реализуются физические, химические, электрохимические и физико-химические процессы, при этом один процесс может переходить в другой, сопутствовать ему и т. д. Физико-химический процесс адсорбции ПАВ на металле в зоне трения может зависеть от потенциала электрода и сопровождаться электрохимической реакцией окисления — восстановления с переходом в химический процесс образования хемосорбционной фазы с ее последующим механическим (физическим) разрушением в результате трения. В отдельных случаях тот или иной процесс становится доминирующим например, при хранении изделия его износ объясняется в основном факторами электрохимической коррозии. [c.15]

Более полную и ясную картину возникновения детонации в двигателе, увязывающую физико-химические процессы окисления с кинетическим условием детонационного взрыва, дает теория, разработанная А. С. Соколиком. Обобщив данные, полученные им с сотрудниками и другими советскими исследователями [42—47, (>5 в результате П1)именения более совершенных методов исследования процессов сгорания, и основываясь на перекисной теории детонации, Соколик дает следующую картину возникновения детонации в двигателе со всеми сопутствующими ей явлениями. [c.73]

Те отличия физико-химических свойств, которые имеются между этими маслами (по температуре застывания, кислотному числу, коксуемости и Т. д.) важны только с точки зрения контроля кондиционности свежего масла каждой марки. В процессе же работы в двигателе они далеко отходят от своих первоначальных значений и практически выравниваются. [c.179]

Давайте рассмотрим процесс сгорания бензина в двигателе. Это сложный физико-химический и технологический процесс, связанный с выполнением противоречивых требований. Прежде всего, карбюрация — смешение бензина с воздухом. Если топливная смесь бедна, то есть в ней много воздуха и мало топлива, то температура горения и, следовательно, температура рабочего тела (продуктов сгорания) в двигателе снижаются. А эффективность всякой тепловой машины, в том числе и двигателя внутреннего сгорания, зависит как раз от перепада температур рабочего тела в начале и конце рабочего процесса. Это непреложное требование термодинамики. Кроме того, при работе на бедной топливной смеси снижается мощность двигателя, повышается интенсивность закоксовывания цилиндров, поршней и клапанов, снижается КПД... [c.88]

Высокая эффективность процесса сгорания, выражающаяся в максимальном к.п.д. двигателя, достигается при оптимальном сочетании его конструктивных параметров и физико-химических свойств горючего. [c.149]

При проведении моторных испытаний оценивают изменение мощностных и экономических характеристик двигателей, износ деталей, количество и качество отложений (нагар, лак, осадки, шлам) на деталях двигателей, на фильтрах и в центрифугах, а также изменение физико-химических и функциональных свойств масла в процессе испытания. Результаты испытаний опытных образцов сравнивают с аналогичными данными, полученными для эталонов, которыми служат высококачественные образцы масел или товарные масла, подлежащие замене. [c.217]

Теоретические основы рабочего процесса двигателей с воспламенением от сжатия детально освещены в специальных пособиях и руководствах [1, 2, 4]. В данной работе особенности этого процесса излагаются в самом общем виде и в той лишь мере, в какой это необходимо для понимания экономических преимуществ данного цикла и роли физико-химических свойств дизельных топлив при его осуществлении. [c.13]

На стабильность масла в двигателе влияют изменения его физико-химических свойств, происходящие в процессе использования масла в двигателе изменение (рост или понижение) вязкости, уменьшение или увеличение зольности, изменение установленных норм кислотности и щелочности, увеличение содержания механических примесей. [c.27]

Вторая фаза процесса сгорания, за начало которой принята точка отрыва линии сгорания от линии сжатия (см. рис. 5.5), характеризуется резким увеличением скорости сгорания за счет интенсивной турбулизации смеси. В этой фазе скорость сгорания определяется интенсивностью турбулизации смеси и мало зависит от ее физико-химических свойств. Турбулентность смеси, как указывалось выше, растет пропорционально числу оборотов коленчатого вала, поэтому длительность основной фазы сгорания, выраженная в градусах поворота коленчатого вала, почти не зависит от скоростного режима двигателя. Замеры показали, что на некоторых участках в средней части камеры сгорания при больших числах оборотов скорость распространения пламени достигает 50—60 м/с. [c.162]

При организации производства бензинов с использованием новых технологических процессов, новых компонентов и присадок эксплуатационные свойства опытных образцов бензинов подвергаются всесторонней оценке в ходе приемочных испытаний, которые включают этапы оценки физико-химических и эксплуатационных свойств квалификационными методами, стендовых испытаний на двигателях и эксплуатационных испытаний на автомобилях, проводимых по типовым и специальным программам. [c.378]

Присадки должны обладать высокой эффективностью, полностью растворяться в маслах, не выпадать в осадок при длительном хранении в широком диапазоне температуры, не задерживаться маслоочистительными устройствами двигателя, не растворяться в воде, не ухудшать физико-химические показатели качества масел. Практически не все эти требования можно выполнить в полной мере. При введении присадок образуется, как правило, не истинный, а коллоидный раствор, обладающий ограниченной стабильностью. Металлорганические соединения повышают зольность и коксуемость масел. Иногда присадки значительно повышают начальное кислотное число, в то же время антикоррозионные свойства масла значительно улучшаются, т.к. ингибируется процесс накопления коррозионно-активных соединений. [c.148]

Интенсивность процессов старения масел тесно связана с качеством очистки воздуха, полнотой сгорания топлива, условиями его распыливания в дизелях, образованием горючей смеси в карбюраторных двигателях, тепловым режимом работы и др. Поэтому по изменению физико-химических показателей качества моторного масла можно судить о техническом состоянии двигателя. Для этого в маслах определяют следующие показатели. [c.205]

Двигатель с уменьшенной емкостью системы смазки должен пройти стендовые испытания, в процессе которых оценивается влияние указанных изменений на загрязнение и износ деталей двигателя и изменение физико-химических свойств масла [c.202]

Наиболее эффективным является метод диагностирования двигателей по параметрам работавшего масла. К основным его преимуществам относится высокая информативность, возможность раннего обнаружения неисправностей двигателя без его разборки, установление необходимости своевременной замены масла, предотвращение отказов в двигателе, в частности, из-за повышенного загрязнения и износа деталей. Моторное масло является носителем комплексной информации о работе двигателя с точки зрения износа трущихся пар, развивающихся дефектов отдельных узлов и деталей, отклонений в протекании рабочего процесса, работоспособности систем смазки, охлаждения, топливоподачи, очистки воздуха от пыли и т. п. Поэтому диагностирование технического состояния двигателей по параметрам работавшего масла включает как контроль накопления продуктов износа в масле, так и изменение физико-химических показателей масла. [c.214]

Как следует из приведенного материала, хотя в азличных типах двигателей рабочий процесс и имеет свои характерные особенности все же можно выделить общие для всех двигателей внутреннего сгорания физико-химические превращения топлив. [c.21]

Под прокачиваемостью моторных, реактивных и ракетных топлив понимают комплекс их физико-химических свойств, определяющих процесс перекачки по трубопроводам и топливной системе двигателей. [c.23]

В дальнейшем круг вопросов, изучаемых термодинамикой, значительно расширился. В настоящее время термодинамика рассматривает большое количество физических и химических явлений, сопровождающихся энергетическими эффектами. На основе законов термодинамики изучаются, например, работа холодильных машин, процессы в компрессорах, в двигателях внутреннего сгорания, в реактивных двигателях, процессы при электролизе, работе гальванических элементов, при проведении различных химических реакций. Исследования методами термодинамики по.чволяют не только подводить энергетические балансы, но также определять, в каком направлении и до какого предела могут протекать процессы при заданных условиях. Термодинамика, таким образом, дает" возможность сознательно управлять различными физико-химическими процессами производств. [c.71]

В физической аэродинамике большое внимание уделяется исследованиям неравновесных процессов в течениях газа и плазмы, что связано с задачами авиационной и космической техники, физики высокотемпературной плазмы и т. д. В историческом аспекте для задач газовой динамики наряду с определением макроскопических параметров течения характерным является переход ко все более детальному учету микрохарактеристик потока на молекулярном, атомном и даже ядерном уровнях. Так, для решения задач обтекания при сравнительно небольших температурах достаточно информации о распределении макроскопических величин плотности р, давления р, скорости V и т. д. в поле течения, так что описание всех явлений может быть получено с помош,ью обычных уравнений Навье —Стокса. При переходе к более высоким температурам, например в задачах расчета структуры ударных волн, теплопередачи к поверхностям обтекаемых тел, течений в соплах двигателей и аэродинамических установках и т. д., необходимо учитывать явления, связанные с конечностью скоростей протекания физико-химических процессов возбуждение колебательных степеней свободы молекул, диссоциацию, ионизацию и т. д. Это, в свою очередь, требует детальной информации о микроструктуре течения вероятностях и сечениях элементарных процессов, кинетике физико-химических реакций и т. д. Относящийся сюда класс релаксационных явлений, характеризуемый химической и температурной неравновесностью, исследован в настоящее время достаточно подробно [39]. [c.122]

В настоящее время термодинамические методы находят широкое применение в самых различных областях химии и химической технологии. Как исследователи, работающие в лабораториях, так и инженеры химики, в первую очередь инженеры-проектировщики, постоянно сталкиваются с необходимостью термодинамического рас смотрения различны.х вопросов. Каждый научный работник и каждый инженер, задумывающийся над осуществлением какой-либо новой химической реакции, прежде всего стремится узнать, возможна ли она термодинамически, т. е. насколько положение равновесия этой реакции сдвинуто в сторону образования интересующего его продукта. Пользуясь термодинамическими методами, можно рассчитать теплоты различных химических и физико-химических процессов, температуру, развивающуюся в двигателе, поршневом или реактивном, длину реактора, в котором интересующая нас реакция будет протекать до нужной глубины превращения исходны. веществ, и решить многие другие важные вопросы. По мере того как термохимия и наука о строении молекул накапливают все больше и больше конкретных данных, увеличивается и число вопросов, для которых можно, найти точное решение расчетным путем, не прибегая к экспериментальным исследованиям. Наряду с этим создается возможность отыскания различного рода закономерностей, помощью которых можно проводить вычисления, не имея соответствующих данных, но получая результаты с удовлетворительной для многих целей точностью. Этими обстоятельствами и объясняется широкое проникновение термодинамических вычислений в различные области химии. Б связи с этим книга Беннера Термохимиче-ские расчеты может оказаться полезной для различных кругов читателей. Инженеры найдут здесь простые методы расчета некоторых видов химической аппаратуры, химики-органики — расчеты равновесий важных органических реакций, студенты и аспиранты смогут познакомиться с основами вычислений термодинамических величин по спектроскопическим данным. К достоинствам книги относится конкретность изложения, наличие большого количества задач и примеров. Рекомендуя книгу Беннера всем желающим применять термодинамические методы на практике, мы никак не можем рекомендовать ее для изучения термодинамики. Основные законы термодинамики сформулированы автором во многих случаях недостаточно строго, а рекомендуя различные методы расчета, автор [c.5]

Для дизельного топлива всех марок цетановое число не должно быть ниже 45. При этом двигатель пускается легко и быстро, Пфиод задержки самовоспламенения невелик, давление на 1 ° поворота коленчатого вала нарастает плавно. Иногда для повышения цетанового числа в топливо добавляют до 1 % присадки (изопропилнитрат). Использование топлива с цетановым числом выше 50 нецелесообразно, так как проц с сгорания практически не улучшается. Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем большее влияние оказывают физико-химические свойства топлива на процессы подачи, смесеобразования, воспламенения, полноту сгорания. [c.15]

Одним из важнейших эксплуатационных свойств моторных масел является способность их обеспечивать чистоту деталей двигателей. Такая способность обычно характеризуется термином моющее действие . Моющее действие включает комплекс физико-химических процессов, обеспечивающих следующие эффекты ) повышение термической и термоокислительной стабильности 2) антиокислительный 3) проокислительный 4) нейтрализующий 5) стабилизирующий (такой эффект в литературе получил не совсем точное название диспергирующего ) 6) собственно моющего действия (включая дефлоккуляцию). [c.190]

Всякая априорная классификация ироцессов, определяющих скорость горения двухкомионентных тоилив. является в лучшем случае рискованной. Попытка анализа гетерогенного Г()рения жидких углеводородов в газообразном кислороде при различных упрощающих предположениях была сделана Сполдшп ом [33, 34J. Условия, при которых происходит сгорание двухкомпонентных топлив в ракетных двигателях, не соответствуют, вообще говоря, этой упрощенной теории. Тем не менее в некоторых случаях схема, предложенная Сполдингом , может оказаться весьма полезной. Например, в двигателе, работающем на смеси аммиак — кислород, сгорание топлива вследствие относительпо быстрого испар( ния кислорода будет происходить в условиях, близких к гетерогенному горению жидкого аммиака в газообразном кислороде. Для такого рода процессов могут оказаться полезными понятия поверхность горения или элементарный объем горения . Суммарная скорость реакции определяется в этом случае следующими физико-химическими процессами [c.422]

Износ распределительной системы. Авторы [47] использовали радиоактивные толкатели клапанов в автомобильном двигателе, чтобы изучить факторы, влияющие на износ распределительной системы. На первом этапе этого исследования было получено определенное доказательство переноса метал.па с толкателей клапанов на кулачковый вал работающего двигателя. Локализация неренесениого металла иа выступе кулачка — зоне наибольшего износа — показана в радиоавтограммах, полученных контактированием рентгеновской пленки с отдельными кулачками. Кроме того, наличие радиоактивности толкателей клапанов облегчало изучение физико-химических процессов их изнашивания. Эти исследовапия включали определения размера частиц износа толкателей клапанов на основе измерения скорости осаждения, растворимости продуктов износа в воде и магнитного разделения продуктов износа с целью определепия количества содержащегося в них металлического железа и магнетита (РедО ). Этот же метод можно было применить для исследования износа многих трущихся пар, в которых применяются радиоактивные детали. [c.283]

Время, предоставляемое для развития тех или иных физико-химических процессов, особенно в условиях воздействия умеренной температуры, существенно влияет на степень (глубину) превращений горючего. Медленное развитие начальных стадий в присутствии антиокислителей может не оказать заметного влияния на качество горючего. Такое горючее может быть эффективно использовано в двигателе. После индукционного периода начинается интенсивное протекание процесса обра- [c.72]

Исходя из потербностей народного хозяйства, деструктивная гидрогенизация углей, а также смоляных и нефтяных остатков может быть направлена на получение либо только авиабензина или автобензина, либо бензина и дизельного топлива, либо бензина, дизельного топлива и тяжелого топлива. Каждой из этих схем соответствуют свои материальные балансы и режимы работы установок. В последних двух случаях часть среднего масла фазы предварительного гидрирования выводится из процесса и выпускается как дизельное топливо. В зависимости от количества получаемого бензина выход дизельного топлива может составить от 14 до 41% на горючую массу сырья. Качества топлив вполне удовлетворяют требованиям современных быстроходных двигателей. Зимние сорта топлив имеют несколько пониженное цетановое число. Основные физико-химические свойства этих топлив приведены в табл. 70. [c.159]

Ранее мы отмечали, что в процессе работы в реактивных, авиационных, судовых, автомобильных, тракторных и других двигателях моторные масла в большей или меньшей степени изменяют свой внешний вид, а также физико-химические и эксплуатационные свойства. Эти изменения происходят как вследствие попадания в работающие масла посторонних веществ (песка, металла, горючего, воды и др.), так и вследствие их окисления и разложения. Однако при этом большая часть углеводородного состава масел сохраняется. Процесс очистки масел от посторонних веществ принято называть вос-станоэлением. [c.140]

Регулирование химмотологических процессов возможно, наряду с совершенствованием конструкции двигателя и его систем, путем изменения качества и эксплуатационных свойств топлив. Ниже рассмотрены эксплуатационные свойства, являющиеся интегральным проявлением физических, физико-химических показателей топлив в условиях их траиспортирования, хранения и применения. [c.66]

Моторные качества масел по данному методу оценивают по количеству и характеру отложений на порщне и поршневых кольцах, степени подвижности поршневых колец, противоизнос-ным и противокоррозионным свойствам, а также по изменению физико-химических показателей масла в процессе работы в двигателе ИТ9-ЗМ. [c.259]

Однако спектральный анализ не может решить все вопросы техническо.го состояния двигателей. Некоторые неисправности систем и узлов двигателя, вызывающие ухудшение топливоподачи, процесса сгорания, уплотнения поршней в цилиндрах, загрязнение деталей, могут вначале не проявляться в увеличении интенсивности изнашивания, но затем отразиться на двигателе в виде аварийных износов и задиров. Поэтому для предотвращения интенсивного загрязнения и изнашивания деталей двигателей, а также установления оптимальных сроков службы масла до замены необходим комплексный анализ проб работавшего масла, т. е. в дополнение к спектральному анализу определение некоторых физико-химических показателей работавшего масла, а при наличии в системе смазки центрифуг — определение также интенсивностей накопления в роторе отложений загрязнений, а в некоторых случаях и продуктов износа. [c.218]

Не утомляя читателя наукообразностью и в то же время не упрощая реальных физических и технических проблем, автор последовательно анализирует физико-химические и механические характеристики топлив, процессы в камере сгорания и сопле на режимах запуска, установившейся работы и выключения, рассматривает проблемы неустойчивости горения, охлаждения и управления вектором тяги, описывает современные и перспективные схемы и конструкции ЖРД и РДТТ с учетом технологических аспектов их изготовления и иллюстрирует изложение примерами применения ракетных двигателей на ракетах-носителях и космических летательных аппаратах. В тех случаях, когда это возможно, автор рассматривает жидкостные и твердотопливные двигатели совместно, что нетипично для отечественной научной и учебной литературы, но весьма желательно для расширения кругозора и улучшения взаимопонимания между специалистами по ЖРД и РДТТ. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология