Моторные характеристики

Водород характеризуется наиболее высокими энерго-массовыми показателями среди химических топлив. Низшая теплота сгорания молекулярного водорода (с образованием водяного пара) составляет 241,9 МДж/моль (57740 ккал/моль), что соответствует 120 МДж/кг ( 28640 ккал/кг). С учетом диссоциации при 7,84 МПа расчетная теплота сгорания равняется 117,99 МДж/кг (28160 ккал/кг). Таким образом, водород по массовой энергоемкости превосходит традиционные углеводородные топлива примерно в 2,5-3., спирты-в 5-6 и аммиак-в 7 раз. Однако вследствие очень низкой плотности водорода его объемные энергетические характеристики невысоки даже в криогенной форме (см. таблицу 2.):

Таблица 2.

Массовая теплопроизводительность водорода – воздушных смесей также превышает теплопроизводительность остальных топлив и составляет 3,298 МДж/кг (787 ккал/кг) при б=1.

Однако из-за низкой энергоплотности водород по объемной теплопроизводительности уступает большинству жидких и газообразных топлив. Теплота сгорания 1м3 стехиометрической водородо-воздушной смеси составляет 3,1 МДж (740ккал), что меньше примерно на 15 и 10% по отношению соответственно к бензинам и спиртам.

Температура самовоспламенения водорода зависит от состава смеси и составляет для стехиометрических композиций 500-510єС [ ]. При этом период задержки воспламенения зависит от коэффициента избытка окислителя и в области Т>1100 К удовлетворительно описывается формулой:

фзд=(2•10‾8/Р)•е8600/Т,

где фзд выражено в секундах, а Р – в атмосферах.

Среди горючих газов водород характеризуется наиболее низкой энергией воспламенения (примерно в 70 раз меньше, чем у метана) и высокой скоростью сгорания. Максимальное значение нормальной скорости распространения пламени в водородо-воздушных смесях составляет по различным оценкам 240-270 см/с, причем сильно зависит от температуры (см. таблицу 3.) [ ]:

Таблица 3.

Максимум скорости не соответствует стехиометрическому соотношению, а довольно значительно сдвинут в область избытка содержания водорода, где соответственно кинетическому уравнению осуществляются оптимальные условия для выхода продуктов реакции. В условиях камеры сгорания двигателя скорость горения водородных смесях значительно выше нормальной скорости распространения пламени вследствие повышенных температур и давлений, а также значительной турбулизации горючей смеси. Согласно большинству данных водород начинает детонировать при степенях сжатия е≥6 в широком диапазоне б. В то же время очистка камеры сгорания (удаление нагара и выступающих кромок, шлифовка поверхности) позволяет осуществить работу на водороде при е близких 14 и стехиометрических смесях.

Еще по теме:

Порядок производственных работ на перегонах
Работы, связанные с временным прекращением действия перегонных устройств, должны производиться, как правило, в технологические "окна" или в промежутках между поездами после выяснения электромехаником поездной обстановки на перегоне у дежурных по станциям или у поездного диспетчера. Если т ...

Дополнительные приемо-отправочные пути
Дополнительные приемо-отправочные пути устанавливаются в соответствии с рядом определенных требований. В данной курсовой работе присутствуют следующие: – к станции примыкает подъездной путь (устанавливается 1 дополнительный приемо-отправочный путь); – на станции сконцентрирована грузовая работа уча ...

Выбор первоначального пункта погрузки на кольцевом маршруте
А2Б1 – Б1А1 – А1Б2 – Б2А2 А1: АТПА1 + Б1АТП – Б1А1 = 5 + 4 - 3 = 6 км А2: АТПА2 + Б2АТП – Б2А2 = 6 + 4 - 10 = 0 км Для данного маршрута первоначальным пунктом погрузки будет пункт А2 Количественный расчет показателей Техническая скорость (ЕНВ, с. 18) Время погрузки-разгрузки = 0,48 ч. (ЕНВ, с. 15, ...