Технические науки/4. Транспорт

Смолин А.А.

Омский филиал военной академии тыла и транспорта

Оценка влияния физических параметров топлива на угол рассеивания топливной струи и мелкость его распыливания.

Критериальное уравнение для отыскания средних диаметров капель топливной струи записывается в следующем виде [1]

(1)

гдеЕ – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции форсунки и способа осреднения размеров капель.

Исходя из того, что конструкция форсунки остается неизменной при подогреве топлива, коэффициентЕ не изменяется.

Распишем составляющие уравнения для отыскания среднего диаметра капель холодного топлива

После преобразования получим

(2)

гдеВ – константа, включающая в себя все величины, неизменные для разных видов топлива.

Уравнение для расчета среднего диаметра капель подогретого топлива

(3)

Относительное изменение диаметра капель при переходе от холодного топлива к подогретому

(4)

Как видно из выражения (4), на диаметр капель оказывают влияние плотность, поверхностное натяжение и вязкость топлива. По мере уменьшения r_ТГ,s_ТГ иm_ТГ средний диаметр капель уменьшается. При применении подогретого топлива средний диаметр капли топлива уменьшается в 1,6 раза (по сравнению с подогретым дизельным топливом), что положительно сказывается на пуске дизеля в условиях низких температур, т.к. более мелкие капли топлива быстрее испаряются, чем достигается объемное смесеобразование. На рисунке 1 представлена зависимость среднего диаметра капель топлива от его температуры.

Оценка мелкости распыливания топлива производиться по величинам средних диаметров капель: арифметического d₁₀, поверхностного d₂₀, объемного d₃₀ и по Заутеру d_З2(таблица 1)[2,3]:

где f,k – целые числа, зависящие от способа осреднения; i – номер фракции, на которые разбита совокупность капель; d_i – средний диаметр i – той фракции, n_i – число капель i – той фракции.

Однородность распыливания топлива ζоценивается отношением средних диаметров d₁₀/d₃₀ [4,5]:

(5)

Таблица 1 – Оценка мелкости распыливания топлива

Значения		Название среднего диаметра	Обозначение	Область применения
f	k
1	0	арифметический	d10	Сравнение дисперсных систем
2	0	поверхностный	d20	Контроль поверхности
3	0	объемный	d30	Контроль объема
3	2	объемно – поверхностный (по Заутеру)	d32	Тепло- и массообмен
4	3	массовый	d43	Процессы горения
Рисунок 1 – Зависимость средних диаметров капель от температуры топлива

Оценка влияния физических параметров топлива на угол рассеивания топливной струи

Наиболее интенсивно идут процессы испарения и смесеобразования распыленного топлива на основном участке развития струи (при мало изменяющемся угле раскрытия струи возрастает ее боковая поверхность по мере удаления от распылителя форсунки).

Критериальное уравнение определения угла раскрытия топливной струи на основном участке [1]

(6)

где F_s = 0,009 – постоянный коэффициент.

(7)

Распишем составляющие уравнения (7):

(8)

После преобразований получим следующее уравнение:

(9)

гдеС – константа, включающая в себя все величины, неизменные для холодного и подогретого топлив.

Аналогично для струи подогретого топлива запишем:

(10)

Относительное изменение угла рассеивания топливной струи при переходе от холодного топлива к подогретому:

(11)

При впрыскивании в цилиндр дизеля подогретого топлива, угол рассеивания топливной струи и ее боковая поверхность увеличиваются, что приведет к увеличению количества испарившегося топлива за период задержки воспламенения, а это, в свою очередь, положительно сказывается на пуске дизеля в условиях низких температур, т.к. этим достигается объемное смесеобразование.

Литература:

1 Вибе, И. И. Новое о рабочем цикле двигателей / И.И. Вибе. - Свердловск: Машгиз, 1962.-272 с.

2 Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей [Текст]: Учебник для втузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова.- 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – С. 169, 183-187.

3 Кутовой, В.А. Впрыск топлива в дизелях [Текст]/ Кутовой В.А./Москва: Машиностроение, 1981. - с.43