3.2.2.1.3. Состав и объем продуктов сгорания

Продукты сгорания при полном сжигании состоят из углекислого газа , сернистого ангидрида , паров воды V_{н о}, кислорода , соответствующего избыточному количеству воздуха, и азота V_N , не участвующего в процессе горения, м³/кг

V_г = V_со + V_sо + V_о + V_N + V_{н о}, (12)

где V_со + V_sо + V_о + V_N = V_сг – сухие газы.

Общий объем продуктов сгорания найдется как сумма объемов сухих газов и водяных паров, м³/кг

V_г = V_сг + V_{н о}= 1,866 С^р/100 + 0,7 S_л^р/100 + 0,21( - 1) V_р°+ 0,79 V_в° +

+0,01N^р/1,25 + 1,242 (9Н^р +W^р)/100 + 0,0016 V_в° d. (13)

Сухие газы характеризуются также процентным содержанием в них каждого газа, %: кислорода – О₂ = 100 V_о / V_сг, азота − N₂ = 100 V_N / V_сг; углекислого газа – СО₂ = 100 V_со / V_сг, сернистого ангидрида – SO₂ =100 V_sо / V_сг .

При неполном сгорании топлива в продуктах сгорания находится окись углерода V_со; содержание этого газа в сухих газах определится по следующей зависимости, %: СО = 100 V_со/ V_сг.

При полном сжигании топлива (СО = 0) и при = 1 продукты сгорания будут иметь минимальный объем, его значение, м³/кг, может быть найдено на основании уравнения (13), положив в нем =1,

V°_г = 1,866 С^р/100 + 0,7 S_л^р/100 + 0,79 V_в° + 0,01N^р/1,25 + 1,242 (9Н^р+

+W^р)/100 + 0,0016V_в° d. (14)

Минимальный объем сухих газов составит, м³/кг

V°_сг = 1,866 С^р/100 + 0,7 S_л^р/100 + 0,79 V_в°+ 0,01N^р/1,25. (15)

Теоретический объем водяных паров будет равен, м³/кг

V°_{н о} = 1,242 (9Н^р +W^р)/100 + 0,0016V_в° d. (16)

Располагая минимальным (теоретическим) объемом сухих газов, как следует из (15), который зависит от состава топлива, можно определить действительный объем сухих газов, м³/кг

V_сг = V°_сг + ( - 1) V_в°. (17)

Второе слагаемое этого выражения характеризует объем всего избыточного воздуха, который перешел в объем сухих газов.

3.2.2.1.4. Коэффициент избытка воздуха

В общем виде значение коэффициента избытка воздуха было записано формулой (11).

Численное значение коэффициента избытка воздуха рассчитывается обычно по данным газового анализа продуктов сгорания. Существует несколько формул для определения .

Обозначим через V_в действительный расход воздуха, ∆V_в – объем избыточного воздуха, не участвующего в горении; тогда теоретически необходимый объем воздуха будет V_в-∆V_в. Общее выражение для коэффициента избытка воздуха в этом случае запишется в виде:

= V_в/( V_в-∆V_в). (18)

А. Кислородная формула расчета .

Если сделать допущение, что при полном сжигании топлива объем действительно введенного воздуха равен объему сухих газов, V_в=V_сг, а избыточный объем воздуха выразить через содержание кислорода в продуктах сгорания

,

то формула (18) запишется следующим образом:

α = V_сг / (V_сг– ) = 1/(1– ). (19)

Окончательно кислородная формула по расчету коэффициента избытка воздуха принимает вид:

α = 21/(21– ). (20)

По газовому анализу продуктов сгорания определяется значение О₂, а следовательно, может быть рассчитано значение α.

Б. Азотная формула расчета .

В формуле (19) объем подошедшего на горение воздуха V_в можно выразить через содержание азота в продуктах сгорания (пренебрегая малым содержанием азота в топливе): .

Тогда

α = 1/ (1–∆V_в/V_в) = 1 (1–79О₂/21N₂). (21)

Равенство (21) является азотной формулой для определения коэффициента избытка воздуха.

В. Углекислотная формула расчета .

Для приближенных расчетов коэффициента избытка воздуха иногда применяют углекислотную формулу.

Если считать α = V_в/V_вº= V_сг/V_сгº, то можно выразить объемы сухих газов через содержание углекислого газа в продуктах сгорания:

V_сг=100 /CO₂ и V_сг=100 /(CO₂)^max. (22)

Отсюда получим углекислотную формулу для определения

α = (CO₂)^max/CO₂, (23)

где (CO₂)^max – известная для каждого топлива характеристика, а CO₂ определяется газоанализатором.