- •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
Состав и количество продуктов сгорания
В топках, камерах сгорания различных устройств практически всегда имеет место неполное сгорание топлива. Причиной этого может быть: недостаток воздуха (1); плохое перемешивание топлива с воздухом, даже когда 1; недостаточный объем топочного устройства; низкий температурный уровень в зоне горения.
При неполном сгорании могут образовываться следующие продукты:
СО, Н2, H2S, CmHn.
Состав продуктов неполного сгорания:
CO2 + H2O + SO2 + CO + H2 + H2S + CmHn + O2 + N2 = 100%.
Состав продуктов полного сгорания:
CO2 + H2O + SO2 + O2 + N2 = 100%.
Массовое количество газообразных продуктов сгорания выражается суммой сжигаемого топлива и количества воздуха, подаваемого на его сжигание.
M пс = 1 + l0 1 кг продуктов сгорания / 1 кг топлива.
Объемное количество продуктов сгорания принято выражать как сумму сухих газов и водяных паров.
Vпс = Vсг + Vн2о м3 / м3 продуктов сгорания
Vсг = Vco2 + Vso2 + Vo N2 + Vв
Vco2 + Vso2 = VRO2
Vпс = VRO2 + Vo N2 + Vв + Vн2о
Составляющие этого уравнения определяются по стахеометрическим реакциям горения аналогично определению теоретически необходимого количества воздуха.
Для твердых и жидких топлив
VRO2 = 0,01866 (Cp + 0,375 SpЛ) м3 / кг
Vo N2 = 0,79 Vo + 0,008 N2p
Vн2о = 0,111 Hp + 0,0124 Wp + 0,0161 Vo
Vв = ( - 1) Vo
Для газообразного топлива:
VRO2 = 0,01 ( СО + + H2S + CO2 м3 / м3
Vo N2 = 0,79 Vo + 0,01 N2p
Vн2о = 0,01 ( H2 + + H2S) + 0,0161 Vo
Vв = ( - 1) Vo
Определение энтальпии продуктов сгорания
Энтальпию продуктов сгорания определяют всегда на единицу количества топлива и вычисляют по формуле:
hпс= Mпс Cpпс toпс = Vпс Cp1 пс toпс
где: Mпс - массовое количество продуктов сгорания [ кг / кг ], [кг / м3],
Vпс - объем продуктов сгорания [ м3 / кг ], [м3 / м3],
Cpпс - удельная массовая теплоемкость продуктов сгорания [Дж/(кгград)]
toпс - температура продуктов сгорания [ 0 C ],
Cp1 пс - удельная объемная теплоемкость продуктов сгорания [Дж/(кгград)]
Cp1 пс = Cp1 СО2 VRO2/ Vпс + Cp1 N2 Vo N2/ Vпс +
+ Cp1 H2O V H2O/ Vпс + Cp1 в Vв/ Vпс
h пс = (Cp1 СО2 VRO2 + Cp1 N2 Vo N2 + Cp1 H2O V H2O +
+ Cp1 в Vв) to пс
Определение температуры сгорания Различают: 1) калориметрическую
теоретическую
действительную температуру сгорания
Калориметрической называют температуру, до которой нагрелись бы продукты полного сгорания, если бы вся теплота топлива и воздуха пошла на нагревание газов.
Для этого случая тепловой баланс камеры сгорания:
QpH + hT + hВ = Vпс Cp1 пс tk ,
hT - энтальпия топлива,
hВ - энтальпия воздуха.
tk = (QpH + hT + hВ) / (Vпс Cp1 пс) - калориметрическая температура сгорания.
При расчетах калориметрической температуры воздуха ее находят методом последовательного приближения, т.к. входящая в формулу удельная объемная теплоемкость является функцией температуры.
Калориметрическая температура может быть определена с помощью h-t – диаграммы продуктов сгорания.
Теоретической называют температуру, до которой нагрелись бы продукты сгорания, если на их нагрев пошла бы вся теплота за вычетом физической (qфиз) и химической (qхим) неполноты сгорания топлива и диссоциации продуктов сгорания.
Для этого случая тепловой баланс камеры сгорания:
,
где коэффициент тепловыделения равен
,
- потери теплоты от физической неполноты сгорания, %;
- потери теплоты от химической неполноты сгорания, %.
- теоретическая температура сгорания.
Действительная температура – температура, учитывающая все потери теплоты (на физическую и химическую неполноту и потери в окружающую среду).
Значение действительной температуры может быть определено путем сложных вычислений с учетом теплопередачи.