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).

И 49. Как подсчитать потребное количество кислорода для сжигания углерода и водорода, содержащегося в одном килограмме топлива.

Углерод:

C+O₂=CO₂

1мольС+1моль O₂=1мольСO₂

12кгС+32кгO₂=44кгСO₂

1кгС+32/12кг O₂=44/12кгСO₂

g_CкгС+2.67g_Cкг O₂=3.67кгСO₂

Водород:

2Н₂ + О₂=2Н₂О

2кмольН₂ + 1кмольО₂=2кмоль Н₂О

4кгН₂+32кгO₂=44кг Н₂О

1кгН₂+8кг O₂=9кгСO₂

g_НкгН₂+8g_Нкг O₂=9g_Н кгСO₂

Отсюда имеем:

 

Что такое коэффициент избытка воздуха? Каковы предельные значения его для автомобильных двигателей?

Для количественной оценки соотношения топливо - воздух, то есть, качественного состава смеси, введено понятие коэффициента избытка воздуха, представляющего собой отношение действительного количества воздуха, содержащегося в горючей смеси, к количеству воздуха, теоретически необходимому для сжигания, содержащегося в ней топлива. Если состав смеси в точности соответствует стехиометрическому отношению, значит никакого избытка воздуха в такой смеси нет. Если в смеси содержится воздуха больше, чем теоретически необходимо, то коэффициент избытка больше 1, если меньше необходимого, то и коэффициент избытка меньше 1. В теории двигателей внутреннего сгорания коэффициент избытка воздуха принято обозначать греческой буквой α (альфа). При α<1 смесь называется богатой, при α>1 — бедной.

Для бензиновых двигателей альфа лежит в пределах 0,85 – 1,15, для дизелей 1,5 – 5.

 

Каков состав продуктов сгорания при недостатке и избытке воздуха?

Оксид углерода(СО)образуется во время сгорания при недостатке окислителя (α<1), в ходе холоднопламенных реакций в дизелях, а также при диссоциации СО₂. В двигателях с искровым зажиганием основное влияние на образование СО оказывает состав смеси: чем она богаче, тем выше концетрация СО.

Углеводороды (СН) (α<1) из-за гашения пламени в пристеночных областях и «защемленных» объёмах, находящихся в вытеснителях и в зазоре между поршнем и цилиндром над верхним компррессионным кольцом.

Оксид азота (NO_x) образуется из азота и кислорода воздуха, которые начинают реагировать между собой при высоких температурах (свыше 2000К). При (α<1) NO_x не образуется из-за недостатка окислителя, при (α>1) не образуется из-за отсутствия высоких температур.

 

 

52. Как классифицируются двигатели с внешним смесе-образованием и воспламенением от искры?

К двигателям с внешним смесеобразованием и воспламенением от искры относятся все карбюраторные и газовые двигатели, а также двигатели с впрыском топлива во впускной трубопровод.

по назначению:

- стационарные; - транспортные;

по способу наполнения:

- с наддувом; - атмосферные;

по способу организации рабочего цикла:

- 2-х тактные; - 4-х тактные;

по конструкции:

- поршневые; - роторно-поршневые;

по способу охлаждения:

- жидкостное; - воздушное;

 

53. Дайте классификацию двигателей с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением впрыскиваемого топлива?

К двигателям с внутренним смесеобразованием относятся все дизели с самовоспламенением топливовоздушной смеси от сжатия (в том числе газодизели), а также двигатели с впрыском легкого топлива непосредственно в цилиндр.

Дайте определение кривошипно-шатунного механизма, приведите основные элементы и их назначение. Из каких периодически повторяющихся процессов складывается рабочий цикл двигателя? Изобразите индикаторную диаграмму действительного цикла.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала, и наоборот. Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали:

подвижные: поршень с кольцами – воспринимает давление газов, поршневой палец – соединяет поршень с шатуном, шатун – соединяет поршень с коленвалом, коленчатый вал – воспринимает давление поршня посредством шатуна, маховик – сглаживает рывки за счёт инерции.

неподвижные: блок цилиндров - является остовом двигателя внутреннего сгорания, головка блока – составляет часть камеры сгорания, в ней расположены клапаны, поддон (картер) – сбор масла, гильзы цилиндров, крепежные детали, прокладки крышек блока – уплотнение.

Такт впуска, такт сжатия, такт сгорания (рабочий ход), такт выпуска.