- •Топливо и его состав
- •Классификация органического топлива
- •Состав топлива
- •Состав твердого и жидкого топлива
- •Элементный состав топлива
- •Состав газообразного топлива
- •Теплота сгорания топлива (теплотворная способность)
- •Горение топлива
- •Расчеты горения топлива
- •Количество воздуха для горения
- •Состав и количество продуктов сгорания
- •Определение энтальпии продуктов сгорания
- •Определение температуры сгорания Различают: 1) калориметрическую
- •9. Камеры сгорания гту
- •Классификация гту
- •Классификация гту
- •13 Схема простейшей гту прерывистого горения (при постоянном объеме)
- •14 Показатели эффективности циклов гту
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •17 Сравнение идеальных циклов гту
Расчеты горения топлива
Расчеты выполняют с целью определения:
Количества, необходимого для горения воздуха;
количества и состава продуктов сгорания;
температуры горения.
Количество воздуха для горения
- теоретическое необходимое количество воздуха;
- действительное необходимое количество воздуха.
Под теоретически необходимым понимают то минимальное количество воздуха, которое требуется для полного окисления всех горючих элементов топлива. Его определяют из стахиометрических реакций окисления горючих элементов топлива.
[ l0 ] = [ кг воздуха/ кг топлива ], [ V0 ] = [ м3 воздуха / кг топлива].
Если обозначить G0 массовое количество О2, необходимое для окисления всех горючих элементов 1 кг топлива, то l0 можно определить из выражения:
l0 = G0 / 0,232 ,
где 0,232 - массовая доля О2 в воздухе.
V0 = l0 / 1,293 ,
где 1,293 кг/м3 - плотность воздуха при нормальных условиях.
CP + HP + SPЛ + OP + NP + AP + WP = 100
G0 = G0C + G0H + G0S - G00 ,
Обозначим через GO C,H,S массовые количества воздуха, необходимые для окисления соответственно углерода ( C), водорода (Н) , серы ( S ), а через GOO массовое количество кислорода, содержащегося в топливе, то
GO = GOC + GOH + GOS - GOO
Реакция окисления углерода :
С + О2 = СО2
1 моль С + 1 моль О2 = 1 моль СО2
12 кг С + 32 кг О2 = 44 кг СО2
1 кг С + 32/12 кг О2 = 44/12 кг СО2
1 кг С + 2,67 кг О2 = 3,67 кг СО2
Реакция окисления водорода
Н2 + 1/2 О2 = Н2О
2 кг Н2 + 16 кг О2 = 18 кг Н2О
1 кг Н2 + 8 кг О2 = 9 кг Н2О
Реакция окисления серы
S + O2 = SO2
32 кг S + 32 кг O2 = 64 кг SO2
1 кг S + 1 кг O2 = 2 кг SO2
С учетом того, что l0 = G0 / 0,232 , можно записать
l0 = 0,115 CP + 0,345 HP + 0,043 ( SPЛ - ОР) кг воздуха / кг топлива.
V0 = l0 / 1,293 = 0,081 CP + 0,266 HP + 0,033 ( SPЛ - ОР) м3 воздуха/кг топлива.
Рассуждая аналогично, для газообразного топлива можно получить
V0 = 0,476 [ 0,5 (CO + H2) + 1,5 H2S + (m + n / 4) CmHn - O2 ] Действительное количество воздуха
Подача в топки и камеры сгорания воздуха в теоретически необходимом количестве практически не обеспечивает полноты сгорания топлива. Поэтому фактически в камеру сгорания воздуха подают больше , чем это требуется теоретически.
Этот избыток воздуха характеризуется коэффициентом избытка воздуха, под которым понимают отношение действительно поданного количества воздуха к теоретически необходимому, т.е.
С увеличением коэффициента избытка воздуха происходит увеличение потерь теплоты с продуктами сгорания топлива, т.к. увеличивается их количество. Кроме того, затрачивается определенное количество теплоты на нагрев избытка воздуха до температуры горения.
С уменьшением возрастают потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива. Поэтому оптимизация является технико-экономической задачей и зависит от вида топлива, типа камеры сгорания, ее объема и т.д.
При проектировании топливосжигающего устройства коэффициент избытка воздуха принимается согласно установленным нормам. При эксплуатации определяется экспериментально.
= 1,05…1,2 - для топок, где сжигается газ или мазут;
= 1,1…1,3 - для газовых двигателей;
= 0,8…1,1 - для карбюраторных двигателей;
= 1,2…2,0 - для дизельных двигателей;
= 4…8 - для газотурбинных установок.