3. Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Энтальпию воздуха, газообразных продуктов сгорания и очаговых остат­ков относят к 1 кг сжигаемых твердого, жидкого или 1 м³ газообразного топлив. В системах тепловых единиц, основанных на калории, энтальпию вы­ражают в ккал/кг или в ккал/м³, а в системе СИ – в кДж/кг или кДж/м³.

Энтальпию воздуха , ккал/кг (ккал/м³), определяют по формуле

(27)

где – теплоемкость влажного воздуха при температуре t_в, ккал/(м³ ∙ К); без ущерба для точности подсчета ее можно принять равной теплоемкости сухого воздуха.

Энтальпию газообразных продуктов сгорания топ­лива (дымовых газов), представляющих собой смесь различных газов, вы­ражают более сложной формулой. Ввиду того, что величина коэффициента избытка воздуха по газоходам котельного агрегата изменяется, целесообраз­но в уравнении энтальпии дымовых газов выделить энтальпию теоретиче­ского количества дымовых газов (при α = 1) и энтальпию избыточного воздуха и заключенных в нем водяных паров. В этом случае формула энтальпии дымовых газов , ккал/кг (ккал/м³), приобретает вид:

. (28)

Так как теплоемкость газов, входящих в состав продуктов сгорания, различна, формула для расчета , ккал/кг (ккал/м³), имеет вид

(29)

где и – соответственно теплоемкость трехатомных газов, азота и водяных паров, ккал/(м³∙К); θ – температура дымовых газов, °С.

Так как в дымовых газах содержание сернистого ангидрида относитель­но мало, а теплоемкость его мало отличается от теплоемкости углекислоты, то для сухих трехатомных газов без ущерба для точности расчета прини­мают значение теплоемкости углекислоты.

Энтальпия избыточного воздуха , ккал/кг (ккал/м³), в дымовых газах равна

(30)

и выражение энтальпии полного количества дымовых газов , ккал/кг (ккал/м³), принимает вид

.

В этом уравнении первое, заключенное в круглые скобки, слагаемое выражения в квадратных скобках является величиной, не зависящей от коэффициента избытка воздуха, а второе слагаемое этого выражения непо­средственно зависит от коэффициента избытка воздуха.

Энтальпия летучей золы, т. е. золы, выносимой дымовыми газами из топки, выражается формулой

(31)

где М_зл – масса летучей золы на 1 кг топлива, кг; а_зл – доля золы топлива, уносимая дымовыми газами из топки; с_зл и θ_зл – соответственно массовая теплоемкость золы, ккал/(кг ∙ К), и ее температура, °С.

Значение энтальпии летучей золы очень мало по сравнению со значением энталь­пии дымовых газов. Поэтому в теплотехничес­ких расчетах ее учитывают только в тех случаях, когда

(32)

Для упрощения расчетов удобно выражать энтальпии воздуха , ккал/кг (ккал/м³), дымовых газов , ккал/кг (ккал/м³), и очаговых остатков соответственно в виде:

;

;

(33)

Значения величин (сθ) для воздуха, RO₂, N₂, H₂O и золы при различных темпера­турах приведены в табл. 2.

Таблица 2

θ, °С	, ккал/м3	, ккал/м3	, ккал/м3	, ккал/м3	, ккал/м3	, ккал/м3
100	40,6	31,0	31,5	36,0	31,6	19,3
200	85,4	62,1	63,8	72,6	63,6	40,4
300	133,5	93,6	97,2	110,5	96,2	63,0
400	184,4	125,8	131,6	149,6	129,4	86,0
500	238	158,6	167	189,8	163,4	109,5
600	292	192	203	231	198	134
700	349	226	240	274	234	158
800	407	261	277	319	270	183
900	466	297	315	364	306	209
1000	526	333	353	412	343	235
1100	587	369	391	460	381	262
1200	649	405	430	509	419	288
1300	711	442	469	560	457	325
1400	774	480	508	611	496	378
1500	837	517	548	664	535	420
1600	900	555	588	717	574	448
1700	964	593	628	771	613	493
1800	1028	631	668	826	652	522
1900	092	670	709	881	692	570
2000	1157	708	750	938	732	600
2100	1222	747	790	994	772	–
2200	1287	786	832	1051	812	–