PDA

View Full Version : Tính chất của màng lửa – Characterization of Flames


minhphathcm
28-06-2012, 08:31 AM
Quá trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu-không khí là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến tính năng kinh tế kỹ thuật và mức độ phát ô nhiễm của động cơ đốt trong. Vì vậy, việc nghiên cứu hoàn thiện quá trình cháy từ lâu đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và các nhà sản xuất ô tô, xe máy. Trong thực tế có hai loại động cơ đánh lửa cưỡng bức và động cơ Diezen, về cơ bản chúng được phân biệt với nhau bởi tình đặc thù của quá trình cháy.

https://lh5.googleusercontent.com/-G7GGx7U4Cx0/Ti417ZeJiuI/AAAAAAAAKFE/A9lFlfB_Vrw/1.jpg

Ảnh minh họa màng lửa

Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức cổ điển, nhiên liệu được hút hay phun trên đường nạp. Dưới tác động của nhiệt độ thành đường ống, nhiên liệu bốc hơi nhanh chóng và hòa trộn với không khí trước khi nạp vào buồng cháy. Cuối quá trình nén, bu-gi bật tia lửa điện để khởi động quá trình cháy.

Sau giai đoạn cháy trễ, màng lửa xuất hiện giữa hai cực bu-gi, sau đó lan xa dần. Khi đến gần thành buồng cháy màng lửa bị dập tắt do gia tăng tổn thất nhiệt làm giảm số lượng các phần tử hoạt tính. Quá trình cháy không bình thường diễn ra khi có những trung tâm tự cháy xuất hiện trong hỗn hợp trước khi màng lửa chính mang đến. Quá trình này làm tăng mạnh áp suất và có thể làm động cơ bị hỏng hóc nghiêm trọng.

Khác với động cơ đánh lửa cưỡng bức, ở động cơ Diezen nhiên liệu được phun vào khối không khí nóng trong buồng cháy vào cuối quá trình nén. Sự tự cháy diễn ra trước tiên ở bộ phận cháy khuếch tán tiếp tục phát triển ở những khu vực có thành phần hỗn hợp cục bộ nằm trong giới hạn cháy. Trong giai đoạn này trong động cơ được khống chế bởi tốc độ hòa trộn nhiên liệu-không khí.

Cháy là phản ứng hoá học tỏa nhiệt nhanh của hỗn hợp nhiên liệu-không khí. Vùng đang diễn ra phản ứng được gọi là màng lửa.

Trong động cơ đốt trong, do quá trình cháy diễn ra (màng lửa) có thể bỏ qua so với kích thước của buồng cháy. Các đặc trưng của màng lửa thay đổi theo tốc độ phản ứng, tốc độ truyền nhiệt, truyền chất và tính chất của dòng chảy tại khu vực phản ứng. Sự gia tăng nhiệt độ và nồng độ các phần tử hoạt tính làm gia tốc quá trình cháy.

Ngược lại, sự gia tăng nồng độ không khí hay sản phẩm cháy trong hỗn hợp do đối lưu làm giảm tốc độ phản ứng. Màng lửa đạt được thế ổn định khi có sự cân bằng của các yếu tố tác động này.

Màng lửa thường được phân loại dựa trên các đặc trưng sau đây:

- Dựa vào phương pháp hoà trộn nhiên liệu và không khí chúng ta có màng lửa đồng nhất khi hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hoà trộn đồng đều trước khi cháy và màng lửa khuếch tán khi sự hoà trộn nhiên liệu và không khí diễn ra đồng thời với quá trình cháy.

- Dựa và tính chất của dòng chảy tại khu vực diễn ra phản ứng màng lửa được phân chia thành màng lửa chảy tầng khi số Reynolds thấp và màng lửa chảy rối khi số Reynolds cao.

- Dựa vào sự thay đổi cấu trúc và vận động của màng lửa theo thời gian người ta phân chia màng lửa ổn định và màng lửa không ổn định.

https://lh5.googleusercontent.com/-3iuzeiUv78o/Ti417e0Vm0I/AAAAAAAAKFI/uz9k6mrG5xk/2.jpg

Ảnh minh họa: màng lửa được chụp trong buồng cháy

Đối với động cơ đánh lửa cưỡng bức cổ điển, khu vực cháy được đặc trưng bằng màng lửa đồng nhất, rối và không ổn định.

Đối với động cơ Diezen, quá trình cháy được đặc trưng bằng màng lửa khuếch tán, rối và không ổn định – (The engine combustion process is predominantly an unsteady turbulent diffusion flame).


(Theo Cục đăng kiểm)