Состав и теплота сгорания горючих веществ

В состав твердых и жидких горючих веществ входят горючие компоненты: углерод C, водород H, летучая сера (сумма содержания органической и колчеданной серы) S_л = S_ор + S_к. Сульфатная и сульфитная сера, входящая в состав солей: сульфатов и сульфитов, не участвует в горении и переходит в золу. Полный состав может быть задан на различные массы: рабочую

C^р + H^р + S_л^р + O^р + N^р + W^р + A^р = 100%, (1)

где O^р, N^р, W^р, A^р – процентное содержание соответственно кислорода, азота, влаги (воды) и золы;

горючую

C^г + H^г + S_л^г + O^г + N^г = 100%, (2)

сухую

C^с + H^с + S_л^с + O^с + N^с + A^с = 100%, (3)

аналитическую (исключающую внешнюю влагу W_вн)

C^а + H^а + S_л^а + O^а + N^а + A^а + W^a = 100% (4)

и другие.

Пересчет с одной массы горючего вещества на другую проводится умножением содержания соответствующего компонента на один из сомножителей K, представленных в табл. 1.

Таблица 1. Пересчетные сомножители K

Заданная масса	Пересчетная масса
	рабочая	горючая	сухая	аналитическая
рабочая	1
горючая		1
сухая			1
аналитическая				1

Например, для углерода пересчет горючей массы на рабочую проводится по формуле

(5)

Состав газообразных горючих веществ обычно задается в % на сухой объём. Компонентами горючей смеси могут являться водород H₂, сероводород H₂S, углеводороды C_mH_n (метан CH₄, этан С₂H₆, пропан С₃H₈ и др.), оксид углерода СO, диоксид углерода CO₂, азот N₂ и прочие газы

H₂ + H₂S + ∑C_mH_n + CO + CO₂ + N₂ +…= 100% . (6)

Важнейшая характеристика горючих веществ – теплота сгорания (теплотворная способность) Q. Под теплотой сгорания понимают количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы количества горючего вещества. Для твердых и жидких горючих веществ теплота сгорания задаётся на рабочую массу Q^р, для газообразных – на сухой объём Q^с. Различают высшую (Q_в^р) и низшую (Q_н^р) теплоты сгорания, связанные между собой уравнением, кДж/кг

Q_в^р = Q_н^р + Q_пар = Q_н^р + 25(W^p + 9H^р) , (7)

где Q_пар – теплота, затрачиваемая на испарение влаги горючего вещества и воды, образующейся при окислении водорода по стехиометрической реакции 2H₂ + O₂ =2H₂O; W^р, H^р – в %.

В качестве расчетной характеристики в теплотехнике и теории горения обычно используется низшая теплота сгорания Q_н^р.

Теплоту сгорания горючих веществ можно определить (оценить) двумя способами:

1. Экспериментально путем сжигания в среде кислорода небольшого количества горючего в специальных калориметрических установках.

2. Расчетным путем по тепловым эффектам химических реакций окисления горючих компонентов (формулы Д.И. Менделеева).

Для твердых и жидких горючих веществ

Q_н^р = 338C^р +1250H^р +109(S_л^р – O^p) – 25(W^p + 9H^р); (8)

Для газообразных горючих веществ, кДж/м³

(9)

Тепловой (энергетический) эквивалент горючего вещества

(10)

где – теплота сгорания «условного» топлива,