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:

Расчет вала на кручение
Условие прочности τкр = Мкр/(0,2 · d3) ≤ [τкр], (6.2) где Мкр – крутящий момент, Н·мм; d – диаметр вала, мм; [τкр] – допускаемое напряжение на кручение, [τкр] = 12…20 МПа (Н/мм2). τкр = (400 · 103)/(0,2 · 803) = 4 ≤ 12 МПа Условие выполняется. Расчет шлицевого с ...

Требования техники безопасности к помещению
На станции ТО должно быть противопожарное оборудование согласно нормам противопожарной безопасности. Все рабочие должны знать сигналы оповещения о пожаре, места расположения противопожарного оборудования и уметь им пользоваться. Не допускайте использования противопожарного оборудования для других ц ...

Годовая трудоемкость работ в зоне текущего ремонта
Годовую трудоемкость работ в зоне ТР рассчитываем по формуле [2]: Ттрз = Сз · Ттр – Тсоп1 – Тсоп2, (2.44) где: Сз – процент работ ТР, выполняемых в зоне ТР; Тсоп1 – сопутствующий текущий ремонт в зоне ТО-1, чел.ч; Тсоп2 – сопутствующий текущий ремонт в зоне ТО-2, чел.ч. Все работы сопутствующие и о ...