3. Расчетные характеристики жидкого и твердого углеводородного топлива

Для подсчета высшей и низшей теплоты сгорания жидкого и твердого топлива используют формулу Менделеева Д.И.:

Qв = { 81 C^р + 300 Н^р  26( О^р  S^р) } 4,19 кДж/кг (3.1)

Qн = { 81 C^р + 300 Н^р  26( О^р  S^р )  6(W ^р  9 Н^р )} 4,19 кДж/кг (3.2)

или

Qн = { 81 C^р + 246 Н^р  26( О^р  S^р)  6W ^р} 4,19 кДж/кг, (3.3)

где: C^р, Н^р , S^р , О^р , W ^р  соответственно содержание компонентов рабочей массы топлива - углерода, водорода, горючей серы, кислорода и влаги, %.

Объемы воздуха и продуктов сгорания подсчитывают исходя из элементарного состава топлива, выраженного в процентах по массе.

Согласно стехиометрическим уравнениям - при сгорании 1 кг водорода расходуется 8 кг кислорода и образуется 9 кг водяного пара; при сгорании 1 кг углерода расходуется 2,67 кг кислорода и образуется 3,67 кг углекислоты; при сгорании 1 кг серы расходуется 1 кг кислорода и образуется 2 кг сернистого ангидрида.

Количество кислорода воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, равно

⁰ = 0,01 ( 2,67 C^р + S^р + 8 Н^р  О^р ) кг (3.4)

Количество сухого воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива, принимая содержание кислорода в воздухе 23 % по массе, равно

L⁰ = ( 2,67 C^р + S^р + 8 Н^р  О^р ) кг, (3.5)

или

L⁰ = ( 2,67 К^р + 8 Н^р  О^р ) кг, (3.6)

где К - «условный углерод», т.е. С + 0,375S.

Отсюда объем воздуха теоретически необходимый для сгорания 1 кг топлива ( с учетом его плотности  = 1,29 кг/м³ ), равен

V⁰в = (2,67 C^р + S^р + 8 Н^р  О^р ) м³/кг (3.7)

Или по нормам теплового расчета котельных агрегатов

V⁰в = 0,0889 К^р + 0,265 Н^р  0,0333 О^р ) м³/кг (3.8)

Суммарный объем продуктов сгорания Vпс, образующийся при полном сгорании 1 кг топлива в стехиометрическом объеме воздуха, равен

V⁰пс = V СО₂ + V SO₂ + V _H2O + VN₂ , м³/кг, (3.9)

где V СО₂ = 0,01 3,67 C^р V⁰в = 0,01 1,87 C^р , м³/кг; (3.10)

V SO₂ = 0,01 S^р  = 0,01 0,7 S^р , м³/кг; (3.11)

V _H2O = 0,01(9 Н^р + W ^р) + V⁰в 0,016 = 0,0111Н^р +0,0124W ^р +

+ V⁰в 0,016, , м³/кг (3.12)

где V⁰в 0,016 - объем водяного пара содержащегося в воздухе при содержании влаги в воздухе 1% по массе или 1,6 % по объему.

VN₂ = 0,79 V⁰в + 0,01N ^р = 0,79 V⁰в + 0,8 , м³/кг. (3.13)

Основное количество азота, являющегося основным компонентом продуктов сгорания, поступает из воздуха. Количество азота, переходящее в продукты сгорания из топлива, составляет всего около 1% суммарного количества азота, содержащегося в продуктах сгорания. Поэтому при незначительном содержании азота в топливе выражение 0,008 N ^р

в расчетах можно опустить.

Содержание избыточного кислорода в продуктах сгорания

VО₂ = ( 1) V^оО₂ (3.14)

Суммарный объем продуктов сгорания с учетом избыточного воздуха

Vпс= 0,01( 1,87 C^р + 0,7 S^р ) + ( 0,0111Н^р +0,0124W ^р + V⁰в 0,016 ) +

+ 0,79 V⁰в  + 0,21( 1) V⁰в , м³/кг. (3.15)