14.4.2. Склад та об’єм продуктів згоряння 1 кг палива

За умови повного згоряння палива гази згоряння містять продукти повного окиснення елементів горючої маси палива, тобто СО₂ та Н₂О. Тому склад сухих газів у відсотках до об’єму може бути представлений сумою

. (14.36)

Позначаючи об’єм триатомних газів, RO₂, отримаємо вираз (14.36) у вигляді

. (14.37)

Повний об’єм газів згоряння палива складається із суми об’ємів сухих газів V_с.г. та водяних парів V_в.п., м³/кг.

, (14.38)

де ;

.

Для твердих та рідких палив (окрім сланців) об’єм триатомних газів визначається, як і витрата кисню, на основі розрахунку стехіометричного рівняння відповідної реакції:

Для вуглецю

або

12 кг С + 32 кг О₂ = 44 кг СО₂,

1 кг С + (32/12) кг О₂ = 44 (12  1,964) м³ СО₂.

Тобто на 1 кг вуглецю палива отримуємо такий об’єм вуглекислого газу:

44/ (12  1,964) = 1,866 м³.

Тут 1,964 – густина СО₂ за нормальних умов, кг/м³. Аналогічно визначаються V_SO2 та V_H2O. Сумарний об’єм триатомних газів визначається за формулою, м³/кг.

(14.39)

де К^р = С^р + 0,0375 S^p.

У випадку спалювання сланців об’єм триатомних газів додатково включає в себе продукти розкладу карбонатів.

Теоретичний об’єм азоту палива та повітря в продуктах згоряння визначається за формулою

,

або

, (14.40)

де 1,251 – густина азоту за нормальних умов, кг/м³

Водяна пара в продуктах згоряння палива утворюється в результаті згоряння водню у кількості 9Н^р/100  0,804) = 0,111 Н^р та випаровування вологи палива W^p /(100  0,804) = 0,0124 W^p. Окрім того, волога надходить з повітрям, яке подається на горіння. За умови вологовмісту повітря d_n = 10 г/кг або 13 г/м³, об’єм водяної пари, що надходить з повітрям, становить

.

За умови наявності парового (форсуночного) дуття G_Ф (кг/кг) в продуктах згоряння буде міститися ця пара в об’ємі G_Ф/0,804=1,24 G_Ф., де 0,804 – густина водяної пари за нормальних умов, кг/м³.

Таким чином теоретичний об’єм водяної пари визначається за формулою

. (14.41)

Аналогічно визначається об’єм продуктів згоряння газового палива. Розрахункові формули у цьому випадку мають такий вигляд; м³/м³

, (14.42)

. (14.43)

(14.44)

де d_r – вололговміст газового палива, г/м³.

За умови значення коефіцієнта витрати повітря   1, продукти згоряння містять додатковий об’єм повітря та вологу цього повітря. Тому для твердого, рідкого та газоподібного палива розрахунок об’єму продуктів згоряння ведеться за формулою, м³/кг (м³/м³):

, (14.45)

, (14.46)

. (14.47)

В процесі випробування діючих агрегатів для визначення складу димових газів користуються різними газоаналізаторами, основаних на вибірковому поглинанні продуктів згоряння відповідними реактивами.

Водяні пари конденсуються і отримані результати аналізу відносяться тільки до сухих продуктів згоряння. Для повного згоряння:

або в об’ємних відсотках

.

Оскільки V_С.Г=(V_RO2/RO₂)100, то підставивши V_RO2 із (14.39) отримаємо

V_С.Г = 0,01866 К^Р/RO_2, (14.48)

де К^Р = С^Р + 0,375 S^P; C^P та S^P – в %.

Знаючи склад продуктів згоряння за даними аналізу газів, можна визначити коефіцієнт надлишку повітря за умови повного горіння

(14.49)

де V_над – надлишковий об’єм повітря, коефіцієнти 79 та 21 – відповідно об’ємні вмісти азоту та кисню в повітрі (%). У випадку неповного згоряння до СО коефіцієнт надлишку повітря розраховується за формулою

.

Для розрахунків пристроїв для спалювання палива, печей та парогенераторів, необхідні дані про парціальний тиск триатомних газів та водяних парів, що мають здатність до випромінювання. У цьому випадку парціальний тиск визначається за об’ємними частками компонентів за формулами для газових сумішей

. (14.50)

, (14.51)

де p – загальний тиск продуктів згоряння, що дорівнює за відсутності наддуву атмосферному, тобто 0,0981 МПа.