98
Mühazirə 14
Yanma prosesinin gedişi. Qığılcımla alışdırmalı və dizel mühərrikləri üçün yanma
tənlikləri. Yanma prosesinin sonundakı təzyiq və temperaturun təyin edilməsi.
Yanma prosesi.
Yanma çox mürəkkəb bir fiziki-kimyəvi prosesdir. Onun
baş verməsi, gedişi və tamlığı
kimyəvi
reaksiyaların xüsusiyyətlərindən və sürətindən, alışma sahəsindən, istilik və kütlə mübadiləsindən,
o cümlədən ətraf mühitlə istilik mübadiləsindən asılıdır. Oksidləşmə və yanma proseslərinin sürəti
ya yanmada iştirak edən başlanğıc maddələrin (yanacaq və oksigen) sərf olunma sürətinə, ya da ki,
temperatur və ya təzyiqin yüksəlmə sürətinə görə qiymətləndirilə bilər.
Müəyyən edilmişdir ki, bütün yanacaqlar qaz halına keçdikdən sonra yanır. Ona görə də yanma
şəraitinə düşən yanacaq alışmamışdan əvvəl bir sıra ardıcıl fiziki-kimyəvi çevrilmələrdən ibarət
olan qazlaşma mərhələlərini keçir. Belə ki, o, əvvəlcə buxarlanır, sonra temperaturun təsiri ilə
kimyəvi aktiv məhsullarla (atom şəklinə düşən element və radikallarla) zənginləşir və yalnız
bundan sonra alışır. Bircinsli və yaxud homogen qarışıqlarda, daha doğrusu, yanacaq molekulları
oksigen molekulları arasında bərabər paylandıqda, yanma prosesi daha tez baş verir. Bircinsli
olmayan və yaxud qeyri-homogen qaz qarışıqlarında isə yanma prosesinin sürəti başlıca olaraq
yanacaq buxarları ilə havanın qarşılıqlı diffuziya sürətindən asılıdır və bu zaman kimyəvi
reaksiyaların sürəti yalnız ikinci dərəcəli rol oynayır. Maye yanacağın yanma sürəti onun
buxarlanma və yaranan buxarların hava ilə qarışma sürətlərinə görə təyin edilir.
14.1. Qığılcımla alışdırmalı mühərriklərdə yanma prosesinin gedişi və mərhələləri.
Məlum olduğu kimi qığılcımla alışdırmalı mühərriklərdə yanma prosesi elektrik şamının
köməyi ilə həyata keçirilir. Belə ki, şamın elektrodları arasında temperaturu 1000˚
C-dən yuxarı
olan cərəyan keçirən kanal əmələ gəlir və bu kanalda zəncirvarı reaksiyanın başlanmasını təmin
edən aktiv mərkəzlərin əmələgəlmə prosesi — alovqabağı proseslər başlayır. Bu reaksiyalar yanıcı
qarışığın ümumi temperatur və təzyiqinin əhəmiyyətli yüksəlməsinə səbəb olmur. Şamda alınan
elektrik boşalmasının istiliyi alovqabağı reaksiyaların davam etməsini təmin edərsə, onda
zəncirvarı reaksiyalar şiddətlənir və alışma baş verir. Aydındır ki, boşalma istiliyi əsasən
divarlardan ətraf mühitə ötürülərsə, bu zaman zəncirvarı reaksiyalar şiddətlənmir və alışma baş
vermir. Alovqabağı reaksiyaların şiddətlənməsi və alışmanın baş verməsi istiliyin ətraf mühitə
verilməsinə vaxt çatmadıqda və nəticədə qarışığın qızması davam etdikdə baş verir.
Qığılcımla alışdırmalı mühərriklərdə yanacağın buxarlanma və hava ilə qarışma prosesləri
qabaqcadan getdiyi üçün qarışıq demək olar ki, homogen olur. Odur ki, şamdan alınan
istilik əsasən
alovqabağı reaksiyaların getməsinə və alışmanın təmin edilməsinə sərf olunur.
Qığılcımla alışdırmalı mühərriklərdə yanma prosesinin gedişi və mərhələləri şəkil 14.1-də
göstərilmişdir.
Şəkil 14.1. Qığılcımla alışdırmalı mühərriklərdə yanma zamanı təzyiqin dəyişməsi.
99
Şəkil 14.1, a-da yanma prosesi zamanı silindrdəki təzyiqin həcmdən, şəkil 14.1, b-də isə
dirsəkli valın dönmə bucağından (
) asılı olaraq dəyişməsi göstərilmişdir.
Yanma sonlu sürətlə getdiyi üçün, daha doğrusu, yanmanın baş verməsi üçün müəyyən bir vaxt
lazım olduğu üçün, bu proses ərzində həcm də dəyişir. Odur ki, yanma izoxordan fərqli olaraq sağa
tərəf meylli bir xətt üzrə gedir.
c'fc''z
h
z'' əyrisi yanma prosesində silindrdəki təzyiqin həqiqi dəyişməsini göstərir. Lakin yanma
prosesinin parametrlərinin hesablanmasını sadələşdirmək məqsədi ilə prosesin şərti olaraq izoxor
üzrə getdiyi və təzyiqin
cz xətti ilə dəyişdiyi qəbul olunur. Hesablamaların nəticələrini həqiqətə
yaxınlaşdırmaq üçün isə təcrübəyə əsaslanaraq xüsusi düzəliş əmsallarından istifadə edilir. Deməli,
şərti və yaxud nəzəri yanma prosesində silindrdə maksimum təzyiq
z, həqiqi yanmada isə
z
h
nöqtəsində alınır.
z nöqtəsi, eyni zamanda nəzəri yanma prosesinin qurtardığı anı göstərir.
Həqiqətdə isə yanma
z'' nöqtəsində başa çatır.
Şəkil 14.1, b-dən göründüyü kimi qığılcımla alışdırmalı mühərrikdə yanma prosesini şərti
olaraq üç mərhələyə ayırmaq olar: I — ilkin mərhələ; II — sürətli yanma mərhələsi; III — yanıb
qurtarma mərhələsi.
I mərhələ qığılcım verildiyi andan (
c' nöqtəsi) yanmanın başlandığı ana (
f nöqtəsi) qədər olan
müddəti əhatə edir. Bu mərhələdə yüksək temperatur zonası olan şamın elektrodları arasında
yaranan yanma mərkəzləri, inkişaf edərək tədricən turbulent alova çevrilir. I mərhələ, dizel
mühərriklərində olduğu kimi, yanmanın gecikmə və yaxud da
induksiya periodu adlandırılsa da
əslində bu düzgün deyildir. Çünki, qığılcımla alışdırmalı mühərriklərdə alışdırmanın gecikməsi,
demək olar ki, yoxdur. Belə ki, qığılcım verilən anda şamın elektrodları arasında yanma mərkəzləri
də əmələ gəlir. Amma, sadəcə olaraq, ilkin mərhələdə alov bu mərkəzlərdən çox yavaş yayılır və
yanmada iştirak edən yanıcı qarışıq o qədər az olur ki, indikator diaqramı üzrə təzyiqin artması
nəzərə çarpmır.
I mərhələ qarışığın tərkibindən, onun temperatur və təzyiqindən, qarışığın burulğan
hərəkətindən və bu hərəkətin intensivliyindən, yanacağın xassələrindən, şamda alınan qığılcımın
gücündən və s. amillərdən asılıdır.
II mərhələ yanma başlandığı andan, yəni silindrdəki təzyiq sıxma təzyiqindən fərqləndiyi (
f
nöqtəsi) andan təzyiq maksimum qiymət alana qədər (
z
h
nöqtəsi) olan periodu əhatə edir (şəkil
14.1, b) və yuxarıda deyildiyi kimi
sürətli yanma və yaxud
görünən yanma mərhələsi adlanır.
Yanmanın ikinci mərhələsində təzyiq çox kəskin artarsa mühərrikin işi sərtləşir.
Mühərrikin çox
sərt işləməsi taqqıltılarla müşayiət olunur və mühərrikin ömrünü azaldır.
Mühərrikin işinin sərtliyi görünən yanma mərhələsində təzyiq artımının dönmə bucağı artımına
olan nisbəti kimi təyin edilən təzyiqin yüksəlmə sürəti ilə xarakterizə edilir.
P
nisbəti təzyiqin
orta,
d
dP
isə
həqiqi yüksəlmə sürəti adlanır. Sərtliyin müəyyən həddə qədər artması siklin orta
indikator təzyiqinin artması ilə nəticələnir. Sərtliyin siklin maksimum orta təzyiqinə uyğun olan
qiyməti müxtəlif mühərriklər üçün müxtəlifdir. Qeyd etmək lazımdır ki, maksimum orta təzyiqə
uyğun gələn sərtliyə yol vermək həmişə məqsədəuyğun olmur. Sərtlik dərəcəsinin qiyməti həm
indikator təzyiqinin yüksək olması, həm də mühərrikin ömrünün lazımi qədər alınmasını nəzərə
alaraq müəyyən edilir. Ona görə çox vaxt mühərrikin ömrünün artması üçün orta indikator
təzyiqinin bir qədər az olmasına yol verilir.
Müasir qığılcımla alışdırmalı mühərriklərdə sıxma dərəcəsi o qədər də böyük olmadıqda
(
7
6
) təzyiqin yüksəlmə sürətinin maksimum qiymətləri 0.1÷0.12
der
MPa
, sıxma dərəcəsinin
daha yüksək qiymətlərində (
10
9
) isə 0.15÷0.25
der
MPa
hədlərində olur.
III mərhələ silindrdə təzyiqin maksimum olduğu andan başlayaraq yana bilməmiş yanacaq
hissəciklərinin yanıb qurtarmasına qədər (
z'' nöqtəsi) davam edir və
yanıb qurtarma mərhələsi
adlanır.