第四章内燃机的燃烧与放热蕌 4-1内燃机燃烧热化学蕌 、燃料燃烧反应方程式 内燃机燃料的主要成分为碳和氢,此外还含有少量 的氧、硫等杂质。这些成分及化合物的燃烧可用以下化学 反应方程式予以表示: 碳完全燃烧 C+O=C0+406957K/kmol 碳不完全燃烧 C+0/2=C0+124013KJ/kmol 氢燃烧 H2+O2/2=H2O(液)+286796KJ/kmo(高热值)
第四章 内燃机的燃烧与放热 4－1 内燃机燃烧热化学 一、燃料燃烧反应方程式 内燃机燃料的主要成分为碳和氢，此外还含有少量 的 氧、硫等杂质。这些成分及化合物的燃烧可用以下化学 反应方程式予以表示： 碳完全燃烧 C O CO 406957KJ / kmol 2 2 碳不完全燃烧 C O / 2 CO 124013KJ / kmol 2 氢燃烧 / 2 ( ) 286796 / ( ) H2 O2 H2O 液 KJ kmol 高热值
H2+O2/2=H2O(蒸气)+241788KJ/mo(低热值 硫燃烧 S+O,=SO2+296677/mol 甲烷燃烧 CHA+20,=C0,+2H,O()+801556kJ/kmol 以上反应方程式中的热值均为273K时的值。对于一般碳氢化 合物来说,其燃烧反应方程式可写成如下形式: CnHn+(n+m/4)O2=nCO2+(m/2)H2O+Q(热量)(4-1) 由于在空气中,对应于1molO,,还含有376mo的2及其 他气体,所以,如果反应是利用空气来进行的,则在反应式中, 对应所必需的1molO2,还带入了376molN2的及其他气体。 因而对于碳氢化合物来说,其燃烧反应方程式可写成如下通式:
/ 2 ( ) 241788 / ( ) H2 O2 H2O 蒸气 KJ kmol 低热值 硫燃烧 甲烷燃烧 以上反应方程式中的热值均为273K时的值。对于一般碳氢化 合物来说，其燃烧反应方程式可写成如下形式： S O SO 296677kJ / kmol 2 2 2 2 ( ) 801556kJ/kmol CH4 O2 CO2 H2O 液 ＋ C H ( / 4) ( / 2) ( ) n m n m O2 nCO2 m H2O Q 热量 （4－1） 由于在空气中，对应于1mol ，还含有3.76mol的 及其 他气体，所以，如果反应是利用空气来进行的，则在反应式中， 对应所必需的1mol ，还带入了3.76mol 的及其他气体。 因而对于碳氢化合物来说，其燃烧反应方程式可写成如下通式： O2 N2 O2 N2
CnHn+(n+m/4)O2+376(n+m/4)N2=nCO2+(m/2)H2O+3.76(m+m/4)+Q(热量) (4-2) 这说明,碳氢化合物完全燃烧时,不管其分子结构如何复杂 总是生成CO2和水蒸气,其量由该碳氢化合物中碳原子和氢原子 的含量而定。 燃料燃烧所需空气量 由以上所列燃料成分的燃烧反应方程式及其分子量关系,即可 求出1kg燃料完全燃烧所需的最低空气量(即理论空气量),将1kg燃 油中各元素的含量以重量成分表示,则 8H+8o+g=lkg 燃烧过程中,完全燃烧时,C、H、O化合成为CQ,HO 参加燃烧的O2,H及燃烧产物CO2,HO(在高温下水是蒸气) 都是气态,人们引入了kmo这一便于计算的气体容积的单位
C H ( / 4) 3.76( / 4) ( / 2) 3.76( / 4) ( ) n m n m O2 n m N2 nCO2 m H2O n m Q 热量 （4－2） 这说明，碳氢化合物完全燃烧时，不管其分子结构如何复杂， 总是生成CO2和水蒸气，其量由该碳氢化合物中碳原子和氢原子 的含量而定。 二、燃料燃烧所需空气量 由以上所列燃料成分的燃烧反应方程式及其分子量关系，即可 求出1kg燃料完全燃烧所需的最低空气量(即理论空气量) ，将1kg燃 油中各元素的含量以重量成分表示,则 0 1 c H s g g g g kg 燃烧过程中，完全燃烧时，C、H、O化合成为CO ，H O . 参加燃烧的O ,H 及 2 2 2 2 2 燃烧产物CO2 ,H O（在高温下水是蒸气） 都是气态， 人们引入了kmol这一便于计算的气体容积的单位
Ikmo的气体容积是以kg计的一个分子量重量气体。在压力为 0MP,0℃的标准状况下,1kmo的理论气体或近似理论气体的 容积相等,即为4m每kmo的O、H或CO的重量为32,2, 44kg,但是容积均为24m3这里H的原子量为1,O的原子量为 16,C的原子量为12,CO2的原子量为12+2*16=44 碳完全燃烧 C+O2=cO2 12kgC +32kgO2=44k, 12kgC +1kmolo,= lkmolcO, lkgC +--kmolO,=CO g kgC +c kmolo2=c kmolcO2
1kmol的气体容积是以kg计的一个分子量重量气体。在压力为 0.1MP ，0℃的标准状况下，1kmol的理论气体或近似理论气体的 容积相等，即为22.4 。每kmol的O 、 H 或CO 的重量为32，2， 44kg，但是容积均为22.4 。这里H的原子量为1，O的原子量为 16，C的原子量为12，CO2的原子量为12＋2*16＝44。 a 3 m 2 3 m 2 2 碳完全燃烧 C O2 CO2 2 2 12kgC 32kgO 44kgCO 2 2 12kgC 1kmolO 1kmolCO 2 2 12 1 12 1 1kgC kmolO CO 2 2 12 12 kmolCO g kmolO g g kgC c c c
C为固体,其容积与1kmo气体的体积相比可以忽略不计。 gkgC完全燃烧需要 molo 12 同样: H,+O,/2 H O 2 4 kgh 2+32 kgO 36 kgH 2O 4 kgl H +1 molo 2 moth gh kgH 8H kolo 2 8h-kmolH 20 2 完全燃烧 8hkgH需要4m0 s+o=so 32kgS+32kg 02=64kgSO, 32kgS+lkmolo2=lkmolsO
C为固体，其容积与1kmol气体的体积相比可以忽略不计。 完全燃烧需要 。 同样： 完全燃烧 需要 gc kgC 2 12 kmolO gc H 2 O 2 / 2 H 2 O 4 kgH 2 32 kgO 2 36 kgH 2 O 4 kgH 2 1 kmolO 2 2 kmolH 2 O kmolH O g kmolO g g kgH H H H 2 2 2 4 2 g H kgH 2 4 kmolO g H S O2 SO2 32 32 2 64 2 kgS kgO kgSO 32 1 2 1 2 kgS kmolO kmolSO