Состав продуктов сгорания при сжигании органических топлив

При тепловом расчете топливосжигающих установок (паровых и водогрейных котлов, промышленных огневых печей, двигателей внутреннего сгорания), а также при обработке результатов их испытаний определяют следующие характеристики и величины:

• — теоретический и действительный расходы воздуха V_Q и У_д9 необходимые для сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива;
• — состав и объем продуктов сгорания F (дымовых газов);
• — энтальпию дымовых газов при требуемых температурах и коэффициентах избытка воздуха.

Для полного сгорания топлива требуется некоторый избыток воздуха против теоретического расхода. Избыток воздуха характеризуется так называемым коэффициентом избытка а_г (иногда называемым коэффициентом расхода воздуха). Он зависит от способа сжигания топлива, качества смесеобразования топлива с воздухом и ряда других факторов.

Коэффициент избытка воздуха представляет собой отношение действительного расхода воздуха к теоретическому, т. е.

При полном сгорании дымовые газы (продукты сгорания) состоят из С0₂ и S0₂, получившихся при сгорании углерода и летучей серы; водяного пара, образующегося при испарении влаги топлива и сгорании его водорода; азота, подводимого в топку (камеру сгорания) с воздухом, и, наконец, кислорода, не использованного при горении.

Объем продуктов сгорания определяется по формуле.

При проведении химического анализа дымовых газов содержание С0₂ и S0₂ определяется совместно, поэтому в расчетные формулы вводится сумма количества СО, и SO, обозначаемая символом RO" тогда.

где V_cr — объем сухих дымовых газов,

В табл. 1.7 приведены расчетные формулы для определения объемов воздуха и продуктов полного сгорания для твердых, жидких и газообразных топлив. В этих формулах С^р, Н^р, …; СО^р, н?, CHJJ … — содержание соответствующих элементов и компонентов в рабочем топливе, %; а_т — коэффициент избытка воздуха; d_u — влагосодержание сухого воздуха, г/м³ (обычно принимается 10 г/м³).

Таблица 1.7

Расчетные формулы для определения объемов воздуха и продуктов полного сгорания.

В случае отсутствия элементарного состава сжигаемого топлива при известной величине и W^p можно пользоваться эмпирическими формулами табл. 1.8.

Энтальпия газа в общем виде вычисляется как произведение его объема при нормальных условиях на объемную теплоемкость при постоянном давлении и на температуру. Удельная энтальпия (кДж/кг) продуктов сгорания / рассчитывается для твердого и жидкого топлива, а объемная энтальпия (кДж/м³) — для газообразного. Выражается она в виде суммы энтальпий теоретического объема продуктов сгорания, 0 и избыточного воздуха (a_T-l),_B°_ol;l.

Таким образом,.

Таблица 1.8

Эмпирические формулы для определения V_Q и У, нм³/кг или нм³/нм³

Примечание: gP в МДж/кг или Мдж/ нм³ (1 ккал = 4,187 кДж).

Объемная энтальпия теоретического объема продуктов сгорания при температуре Э (°С) определяется по формуле:

Объемная энтальпия теоретически необходимого количества воздуха:

Объемные энтальпии отдельных газов и воздуха определяют по табл. 1.9. Величину / определяют для нескольких значений $ и а_т.

На основании этих подсчетов строят кривые зависимости / от Э для нескольких по которым можно определить объемную энтальпию дымовых газов при заданных температуре и коэффициенте избытка воздуха.

Таблица 1.9

Объемная энтальпия газов, кДж/м³