Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 39(209)
Рубрика журнала: Технические науки
Секция: Моделирование
Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6, скачать журнал часть 7, скачать журнал часть 8, скачать журнал часть 9, скачать журнал часть 10, скачать журнал часть 11
МОДЕЛЬ ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ТОКСИЧНОСТЬ В ДВС
MODEL OF THERMOCHEMICAL PROCESSES AND TOXICITY IN ICE
Ilya Milev
student, Department of Master’s Degree, Don State Technical University,
Russia, Rostov-on-Don
АННОТАЦИЯ
В данной работе проработана аппроксимированная модель термохимических процессов в двигатели.
ABSTRACT
In this work, an approximate model of thermochemical processes in engines has been developed.
Ключевые слова: аппроксимация, термохимический процесс.
Keywords: approximation, thermochemical process.
Моделирование экологических показателей в ДВС можно основать на представлениях термохимии и трехзонной неоднородности топливно-воздушной смеси. Совокупный показатель вредности выхлопных газов – приведенный удельный выброс Е (усл. г/кг топл.) вычисляется как взвешенная с учетом относительной агрессивности Ai сумма удельных выбросов ei (г/кг топл.) химических компонентов:
. (1.1)
Использованные в расчетах агрессивности Ai нормированы по СО (AСО = 1) и составляют соответственно: AСН = 3.16, ANОx = 41.1, ASОx = 22, APb = 22400, AТЧ = 200–300 в зависимости от сорта топлива.
Известно, что рассчитанные в предположении однородного топливно-воздушного заряда концентрации продуктов неполного сгорания и побочных продуктов окисления воздуха занижены.
Если предположить, что топливно-воздушная смесь делится на три однородные зоны: 1) зону с номинальным коэффициентом избытка воздуха в которой сгорает x-я часть топлива (0 < x < 1); 2) зону с коэффициентом избытка воздуха
= 0.7, где сгорает 1/2(1 - х) доля топлива; и 3) зону с коэффициентом избытка воздуха
, где сгорает остаток топлива. Итоговая концентрация i-го компонента в ОГ рассчитывается по формуле:
<ci> = 1/2(1 - х) ci 0.7 + x ci a +1/2(1 - х) ci 2a -0.7 , (1.2)
где верхний индекс при соответствует локальному коэффициенту избытка воздуха. Для вычисления х можно использовать зависимость:
х = th(τch/τgd) , (1.3)
где и
являются характерными временами химического окисления заряда и его перемешивания.
Определение дымности ОГ в рамках модели производится методом верхнеей оценки. Тогда для коэффициента ослабления света выхлопными газами K справедлива формула
К ~ СТЧ/2λ = 106 СТЧ [м–1] , (1.4)
где СТЧ = СС + СS – объемная доля ТЧ в ОГ. Пересчет значения в принятые при экологической диагностике единицы дымности Д [%] производится по формуле:
Д = [1 – e–0.43K].100% . (1.5)
Используются различные подходы к определению химического состава рабочего тела, в т.ч. ОГ. Простейшие из них основаны на моделях химического равновесия. В основе моделей химического равновесия следующие предположения: 1) система реагирующих веществ консервативна; 2) газовая фаза суть идеальна; 3) жидкая и твердая фазы представляют собой чистые вещества или идеальные растворы; 4) молярные теплоемкости компонентов сР не зависят от температуры. Формирование конкретных моделей термохимии осуществляют двумя способами. Первый основан на минимизации совокупного изобарно-изотермического потенциала для физико-химической системы. Второй опирается на алгоритмы решения систем уравнений термодинамического равновесия. Следует отметить, что эти уравнения, используемые во втором подходе – следствия уравнений, используемого в первом.
Этот более общий подход основан на решении следующей системы алгебраических уравнений:
, i = 1, ... I , (1.6)
, j = 1, ... J (1.7)
совместно с уравнением состояния газа. В уравнениях (1.30)-(1.31) ki – равновесное количество i-го химического компонента в КС, ,
- число атомов j-го элемента в i-м компоненте; bj – молярное содержание j-го элемента в КС; Фi и
– соответственно приведенная энергия Гиббса и теплота образования i-го компонента из простых веществ в стандартных условиях;
– множители Лагранжа.
Список литературы:
- Автомобильные и тракторные двигатели.: В 2 ч. Конструкция и расчет двигателей / под ред. И. М. Ленина. Учебник для вузов. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Высш. шк., 2006.
Оставить комментарий