STUDIU DE COMBUSTIE ÎN MOTOR
Maximul este pentru
Tabelul 2 Influența caracteristicilor amestecului proaspăt [2]
Avem, de asemenea, următoarele influențe:
- Influența temperaturii:
Pentru amestecurile de hidrocarburi și aer, experimentele lui Dugger & Al. Au condus la o relație de dependență între temperatura inițială și viteza flăcării laminare, există de fapt relația de proporționalitate:
În cazul în care 1,5 0 se datorează în principal efectelor preîncălzirii.
· Efectele temperaturii flăcării sunt foarte semnificative asupra vitezei flăcării laminare. Acest lucru se datorează faptului că viteza de reacție se bazează pe flacăra T. În timpul reacțiilor, mulți radicali liberi intră în joc și permit reacții în lanț și, prin urmare, propagarea flăcării în conformitate cu aceeași viteză de reacție.
- Influența presiunii:
În general, se presupune că viteza flăcării laminare variază în funcție de presiune după cum urmează:
Unde n este ordinea reacției.
Vedem că atunci când n = 2; pentru reacțiile care sunt, prin urmare, de ordinul doi, viteza flăcării este independentă de presiune. În majoritatea cazurilor, n = 1,75 și viteza flăcării scade odată cu creșterea presiunii. În acest caz, disocierea scade. Temperatura crește ușor în cazul presiunilor apropiate de presiunea atmosferică, dar mult mai mult în cazul presiunilor subatmosferice.
2- Studiu turbulent:
La laminar, s-a presupus că condițiile de curgere nu modifică mecanismele chimice sau viteza de eliberare a energiei chimice asociate.
Cu toate acestea, în majoritatea configurațiilor fluxului poate exista o interacțiune între caracterul fluxului și reacția chimică. Când acest lucru devine turbulent, apar termeni de fluctuații:. Gradul în care fiecare dintre aceste fluctuații influențează reacțiile chimice, viteza de eliberare a căldurii și structura flăcării, depinde de timpul caracteristic al acestor fluctuații.
De exemplu, dacă reacția chimică T a) Viteza flăcării turbulente:
Viteza de propagare a flăcării, observată în majoritatea lucrărilor S T, crește atunci când amestecul este supus unei mișcări turbulente intense. Într-adevăr, acționează mai multe fenomene, în special cele datorate difuziei solzilor kolmogorov care crește grosimea flăcării. Există, de asemenea, o expansiune și contracție a frontului flăcării (se spune că este întinsă, că se pliază) și, prin urmare, o creștere a vitezei de reacție. Combustibilul arde mai mult și zona flăcării crește și, în consecință, viteza flăcării.
Efectul turbulenței asupra întinderii frontului flăcării
Având în vedere natura pulsatorie și aleatorie a difuziei turbulente, într-o stare stabilă, distribuția temperaturilor, a concentrațiilor și a vitezei de reacție în fiecare punct al zonei de ardere variază constant în timp.
Avem relația, numită relația Karlovitz (1951) (Principiile de ardere, Kuo):
Unde u 'este intensitatea turbulentă a gazelor reci deasupra flăcării
b) Influența fluctuațiilor de turbulență:
Damkolher a comparat mai întâi caracteristicile liniare " ale turbulenței: lungimea amestecării unui volum în fluxul turbulent și combustie și ": grosimea flăcării. Este posibil să se ia în considerare două tipuri de combustie:
o Combustie microturbulentă pentru care lungimea de amestecare este mai mică decât grosimea flăcării, unde efectul turbulenței este de a intensifica procesul de transfer în interiorul flăcării,
o Arderea macroturbulentă atunci când lungimea amestecului este mai mare decât grosimea frontului flăcării, zona de ardere este apoi mototolită de fluctuațiile de viteză, astfel încât suprafața sa crește (Figura 3).
În fiecare punct al flăcării deformate, încrețite, viteza de deflagrație rămâne egală cu. Propagarea frontului mediu de flacără are loc cu viteza:
Unde este aria totală a frontului de flacără mototolită și este aria medie a frontului de flacără. Turbulența inițială a amestecului și cea indusă de combustie măresc aria flăcării, în timp ce viteza laminară a deflagrației tinde să reducă această zonă.
Figura 3 Flacără microturbulentă și macroturbulentă
Luați în considerare o cameră cubică în care combustibilul este injectat printr-o intrare. În interiorul incintei are loc arderea și, prin urmare, apare o față de flacără.
Presupunem că suntem într-o stare stabilă pentru a simplifica soluția ecuațiilor Navier stokes.
Să scriem aceste ecuații:
Cu: al doilea termen este un termen de difuzie
wf este viteza de reacție
Prin integrarea acestei ecuații pe un volum, obținem:
Fie că gradientul lui Yf este zero la intrare și la ieșire, de fapt Yf y este constant.
În plus, la ieșire, tot combustibilul a fost consumat și, prin urmare, Yfs este zero, se consideră că nu mai există combustibil.
În sfârșit obținem:
Fie, revenind la viteza de flacără turbulentă și laminară, obținem:
3- Cuantificarea vitezei flăcării:
a) Viteza flăcării laminare:
Folosind curba vitezei flăcării apoi, luând în considerare o bogăție de 1 și izooctanul combustibilului, măsurăm S L, o care este de aproximativ 32cm/s.
Presiunea și temperatura de referință sunt respectiv 1 atm și 300 ° K. În plus, considerăm că raportul este de aproximativ 1 și că temperatura gazelor proaspete Tu este de 600 ° K la începutul arderii (punctul mort superior)
Se obține apoi o viteză de flacără laminară de 145cm/s pentru o motocicletă de curse. Această viteză a flăcării poate fi asimilată vitezei la ralanti, adică acolo unde turbulența este aproape inexistentă și fluxul poate fi considerat ca laminar.
În cazul studiului Formulei 1, rezultatele obținute sunt o viteză a flăcării de 145 cm/s
b) Viteza turbulentă a flăcării:
Pentru acest studiu de caz, mergem la o viteză de funcționare ridicată: viteza nominală.
În cazul studiului motocicletei de curse, avem o viteză nominală de 19.000 rpm. Ca o primă aproximare la ordinea 0, se va presupune că viteza fluctuantă u 'este viteza maximă a pistonului sau viteza medie pe ciclu (funcționarea la viteza nominală și respectarea constrângerilor din specificații), c' este să spun despre 35m/s. Pentru aceste valori, găsim o viteză turbulentă a flăcării de 36 m/s. În cazul studiului Formulei 1, rezultatele obținute sunt o viteză a flăcării de 36,45 m/s