2.2 Практическая работа №4 Тема: «Расчет температуры горения».
Цель работы: Изучить вещества с различной температурой горения. Уметь применять уравнение теплового баланса для определения температуры горения различных веществ.
Температура горения определяется из уравнения я теплового баланса:
QH=
рi∙Vпri(Tr-To)
(2.8)
При этом адиабатическая температура горения:
Тr*=Та + QH/ рi ∙Vпri+CpB ∆VB ; (2.9)
А действительная температура горения:
Тr=Та+ Qпr/ pi∙Vпri+ CpB ∆VB ;
где, Тr* и Тr-соответственно адиабатическая и действительная температуры горения;
Т0-начальная температура;
Сpi , CpB- соответственно теплоемкости воздуха и i-того продукта горения;
Vпri- объем i-го продукта горения;
∆VB -избыток воздуха;
QH-низшая теплота горения вещества;
Qпr- теплота , пошедшая на нагрев продуктов горения. При этом
Qпr= QH(1-𝛈), (2.11)
𝛈-доля теплопотерь в результате излучения энергии, химического и механического недожога.
Расчет температуры горения по формуле (2.9) или (2.10) может быть проведен только методом последовательных приближений, поскольку теплоемкость газов зависит от температуры горения(табл.2.3.)
Таблица 2.3
|
Определяемые параметры |
Примечание |
1 |
Объем и состав продуктов горения |
(§1.2) кмоль, м3 |
2 |
Низшая теплота горения или количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения (при наличии тепло потерь) |
Qпr QH кДж/моль, кДж/кг |
3 |
Среднее значение энтальпии продуктов горения |
∆Нср=
Qн(пr)/ |
4 |
По средней энтальпии с помощью табл.1 ( если ∆Нср выражена к кДж/кмоль) или табл.2 ( если ∆Нср выражена к кДж/м3), ориентируясь на азот( наибольшее содержание в продуктах горения), определяем приближенно температуру горения Т1( табл1.,2) |
|
5 |
Рассчитываем теплосодержание продуктов горения с температурой, равной Т1(табл1,2) |
Qпr= |
6 |
Сравниваем Qпr c Qн(пr), если Qпr < Qн(пr),то задается Т1 >Т2( в этом случае, если если Qпr>Qн(пr),то задается Т1 <Т2) |
∆Нi –энтальпия итого продукта горения Vi-объем итого продукта горения |
7 |
Рассчитываем Qпr по формуле (2.13) |
|
8 |
Расчет проводим до получения неравенства вида Q 1пr < Qн(пr),< Qн 2(пr), |
|
9 |
Интерполяцией определяем температуру горения |
Тr=Т1+ |
Vпri
(2.12)
i∙Vi
(2.13)
..(2.14)
Действительная температура горения на пожаре для большинства газообразных, жидких и твердых веществ изменяется в достаточно узких пределах (1300+1800К).
В связи с этим расчет действительной температуры горения может быть значительно упрощен, если теплоемкость продуктов горения выбирать при температуре 1500К:
Тr=Т0+
;
(2.15)
где
-
теплоемкость i-го
продукта горения при 1500К (табл.2.4)
Таблица 2.4.
Вещество |
Теплоемкость |
|
кДж/(м3∙К) |
кДж/(моль∙К) |
|
Двуокись углерода |
2.27 |
50,85∙10-3 |
Двуокись серы |
2,28 |
51,07∙10-3 |
Вода (пар) |
1,78 |
39,87∙10-3 |
Азот |
1,42 |
31,81∙10-3 |
Воздух |
1,44 |
32,26∙10-3 |