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:

План формирования поездов на станции
Станция формирует поезда на 10 направлений: Урбах, Саратов-3, Ртищево, Трофимовский-2, Сенная, Из общего вагонопотока 23% составляет транзит без переработки, 75%-транзит с переработкой, 2%-местный вагонопоток. Таблица 1.3 План формирования поездов Назначение Категория Количество групп М. Горького с ...

Электроника для гибридов
Авторитетная французская консалтинговая организация Yole Development (www. yole.fr, www.i-micronews.com) прогнозирует, что в 2015 году в мире будет произведено более 17 млн гибридных и электрических автомобилей. Согласно более общим прогнозам 50 млн автомобилей будет продано в 2020 году, то есть по ...

Расчет годовой трудоемкости работ в зоне ТО-2
Трудоемкость работ в зоне ТО-2 рассчитывается по формуле: (30) где: коэффициент, учитывающий способ организации выполнения работ в зоне ТО-2 (без применения поточной линии); трудоемкость сопутствующего текущего ремонта, выполняемого в зоне ТО-2. Трудоемкость сопутствующего ТР, выполняемого в зоне Т ...