2. Определение состава и количества продуктов сгорания.

Состав и количество продуктов сгорания определяют по методу, применяемому для определения расхода воздуха. Рассмотрим снова пример полного горения метана при ко­эффициенте избытка, равном единице (n_изб =1). В результате горе­ния образуются С0₂ и Н₂0. Кроме того, в продуктах сго­рания будет присутствовать N₂, внесенный с воздухом. Определим последовательно количество каждой составляющей продуктов сгорания. При сжигании 1 м³ метана обра­зуется С0₂ 1м³ и Н₂0 2 м³. Кроме того, с воздухом вносит­ся

2∙3,762 = 7,524 м³ N₂. Таким образом, полное количество продуктов сгорания составит

1 м³+2 м³+7,524 м³ = 10,524 м³.

Состав продуктов сгорания следующий:

С0₂=

Н₂0= ,

N₂ = .

Если бы СН₄ сжигали с коэффициентом избытка воз­духа, превышающим единицу, то общее количество про­дуктов сгорания возросло бы в связи с увеличением коли­чества азота и наличием в продуктах сгорания избыточно­го кислорода.

При сжигании топлива в обогащенном кислородом воз­духе наблюдается обратная картина.

При расчетах горения необходимо составлять матери­альный баланс процесса, путем определения исходных ве­ществ и продуктов сгорания.

3. Определение температуры горения.

Под температурой горения понимают ту температуру, которую приобретают продукты сгорания в результате со­общения им тепла, выделенного при сжигании.

Различают теоретическую и калориметрическую температуру горения.

Продукты сгорания топлива нагреваются до высоких температур, при которых возможна диссоциация С0₂ и Н₂0, достигающая иногда 10 %. В результате диссоциации происходит изменение объема и уменьшается выделяемое количество тепла, так как в процессе диссоциации погло­щается тепло. Теоретическая температура горения опреде­ляется с учетом диссоциации в продуктах сгорания, т. е.

Т_т=(Q_н^р - q_дисс)/(V_прc),

где Q_н^р — теплота сгорания топлива, Дж/м³, или Дж/кг;

q_дисс — тепло, пошедшее на процесс диссоциации, Дж;

V_пр— объем продуктов сгорания, образующихся при сго­рании единицы топлива, м³;

с — удельная теплоемкость про­дуктов сгорания, кДж/(м³∙К).

Калориметрическая температура определяется из усло­вия, что все выделившееся при горении тепло расходуется только на повышение температуры продуктов сгорания. Иными словами, калориметрическая температура горения определяется для адиабатных условий, когда отсутствует теплообмен с внешней средой. Следовательно,

Т_к=Q_н^р /(V_прc).

При наличии подогретого воздуха (или топлива) кало­риметрическую температуру можно определить из выраже­ния

Т_к=(Q_н^р + Q_ф)/(V_прc),

где Q_ф — физическое тепло подогрева воздуха и топлива.

На практике обычно определяют калориметрическую температуру горения, которая является одной из характе­ристик топлива.

Расчет калориметрической температуры выполняют из условий полного сгорания топлива следующим образом. Продукты сгорания любого топлива представляют собой смесь различных газообразных составляющих С0₂, Н₂0, N₂, 0₂, S0₂. Каждой из этих составляющих при той или иной температуре присуща вполне определенная величина теплоемкости. Это дает возможность определить теплоем­кость продуктов сгорания в целом для соответствующей температуры.

Энтальпия продуктов сгорания, как смеси газов, опреде­ляют аналогично определению теплоемкости продуктов сгорания.

Количество тепла, которое выделяется при горении еди­ницы топлива, равно произведению энтальпии на объем продуктов сгорания, образовавшихся от сгорания единицы топлива Q=IV.

Однако возможна и обратная постановка задачи. Дело в том, что для продуктов сгорания определенного состава каждой величине теплоемкости 1 м³ продуктов сгорания со­ответствует вполне определенная температура. Другой теп­лоемкости будет соответствовать и другая температура. По­добный метод определения температуры по величине теп­лоемкости (или энтальпии) продуктов сгорания широко применяется в расчетах.

Контрольные вопросы.

1. В каких единицах определяется расход воздуха?

2. Что называется коэффициентом избытка воздуха?

3. Как определить количество сгорания топлива?

4. Что называется температурой горения?

5. Что называется энтальпией?