POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii Instytut Inżynierii Mechanicznej

Transkrypt

1 PITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petochemii Instytut Inżynieii Mechanicznej w Płocku Zakład Apaatuy Pzemysłowej ABRATRIUM TERMDYNAMIKI Instukcja stanowiskowa Temat: Analiza spalin Instukcję opacowała : d inż. Maia Boszko Płock, 008

2 ANAIZA SPAIN 1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest pomia składu spalin silnika samochodowego oaz wyznaczenie watości liczbowej współczynnika nadmiau powietza.. Podstawy teoetyczne W gazach spalinowych, w zależności od odzaju spalanego paliwa i sposobu spalania, mogą występować ditlenek węgla, paa wodna, azot, tlen, tlenek węgla, ditlenek i titlenek siaki. Ponadto w śladowych ilościach wykyć można w gazach spalinowych węglowodoy, wodó, tlenki azotu, gazy szlachetne. Analiza gazów spalinowych umożliwia kontolę pocesu spalania, któa wymaga m.in. okeślania następujących wielkości: - współczynnika nadmiau powietza, - staty niezupełnego spalania, - wskaźnika toksyczności gazów spalinowych Współczynnik nadmiau powietza jest jednym z podstawowych wskaźników w steowaniu pocesem spalania. Definiuje się go jako stosunek ilości powietza dopowadzonego do uządzenia, w któym odbywa się poces spalania, do ilości powietza zawieającego tlen teoetycznie niezbędny do utleniania wszystkich składników palnych występujących w paliwie: (1) t gdzie : zeczywista ilość powietza, t teoetyczna ilość powietza. Na podstawie analizy spalin, współczynnik nadmiau powietza obliczyć można z zależności:

3 1 () 79 0, 5 C 1 N gdzie:,, C N - udziały objętościowe tlenu, tlenku węgla i azotu w spalinach suchych. Pzy zupełnym spalaniu paliw gazowych zawieających azot i tlen, współczynnik nadmiau powietza oblicza się ze wzou: 1 N pg 1 (3) N t 1 79 N gdzie: N pg - udział objętościowy azotu w paliwie [m 3 N/m 3 paliwa], t teoetyczne zapotzebowanie tlenu, któe oblicza się ze wzou: H C CH 3,5 3, 4 CH 6 CH 4 CH 1 (4) 5 t gdzie: udział objętościowy i-tego składnika w paliwie i Współczynnik nadmiau powietza powinien być kontolowany podczas eksploatacji uządzeń cieplnych, a jego watość powinna być koygowana pzez zwiększenie lub zmniejszenie ilości powietza podawanego do uządzenia. Teoetycznie pzy optymalnej ilości dopowadzonego powietza głównymi poduktami spalania są dwutlenek węgla i paa wodna. Pzy spalaniu z niedomiaem powietza występują także tlenek węgla i wodó oaz niższe węglowodoy nienasycone. Zbyt niski współczynnik nadmiau powietza jest jedną z pzyczyn staty niezupełnego spalania, czyli niezupełnego wykozystania enegii zawatej w paliwie, natomiast zbyt wysoki powoduje zwiększenie staty wylotowej, to jest zwiększenie całkowitej entalpii spalin uchodzących do atmosfey. Stata niezupełnego spalania może być ównież spowodowana niewłaściwym wymieszaniem paliwa i utleniacza lub też zbyt kótkim czasem pzebywania paliwa w pzestzeni komoy spalania. Ponadto niewielkie ilości tlenku węgla mogą pochodzić z temicznej dysocjacji ditlenku węgla w wysokich tempeatuach. 3

4 Do pomiau składu spalin służą analizatoy spalin. Rozóżnia się óżne typy analizatoów gazów i spalin w zależności od zasady działania: chemiczne, wykozystujące zjawisko absopcji składników gazów spalinowych pzez odpowiednie odczynniki (apaat sata), elektyczne, wykozystujące zmiany pzewodnictwa cieplnego, właściwości magnetycznych lub absopcji pomieniowania cieplnego pzez gaz, mechaniczne, wykozystujące óżnice w gęstości mieszaniny gazów spalinowych w zależności od udziału danego składnika. 3. Pzebieg pomiaów i opacowanie wyników Do pomiau składu spalin służy elektoniczny analizato spalin CRYPTN 90. Sonda analizatoa umieszczona jest w uze wydechowej silnika spalinowego. Miezone są udziały molowe (objętościowe) następujących składników spalin: tlenku węgla ( C ( HC 4 ), węglowodoów ), ditlenku węgla ( C ) i tlenu ( ). Apaat połączony jest z dukaką, wyniki otzymuje się w fomie wyduku. pócz składu spalin współczynnik nadmiau powietza (AMBDA). miezona jest tempeatua i pócz wymienionych składników w spalinach jest jeszcze azot ( z powietza). Udział molowy azotu ( N N ) w spalinach oblicza się ze wzou: 1 C CH4 C Na podstawie wyznaczonego doświadczalnie składu spalin oblicza się współczynnik nadmiau powietza λ ze wzou (). Wyniki pomiaów i obliczeń należy umieścić w tablicy (tablica 1). Tablica 1. Wyniki pomiaów i obliczeń Wielkości miezone Pomia 1 Pomia Pomia 3 Uwagi C CH 4 C N ambda λ (obliczone) 4

5 Na podstawie pzepowadzonych pomiaów i obliczeń należy sfomułować wnioski dotyczące pocesu spalania w silniku. 4. iteatua 1. Gąsioowski J., aboatoium podstaw mienictwa cieplnego, temodynamiki i teoii maszyn cieplnych, Wyd. PW, Waszawa Mieszkowski M., Pomiay cieplne i enegetyczne WNT, Waszawa, Rowiński R., Rubczewski J. Temodynamika, wpowadzenie do ćwiczeń laboatoyjnych, Wydawnictwo ART lsztyn,