3. Толық емес жану теңдеуі

Жетілмеген оттық қондырғыларында немесе оттықтың берекесіз режимінде, немесе жайсыз жылулық және аэродинамикалық жағдайларда жанғыш отынның бөлігі соңғы өнімге дейін қышқылданбайды, ал толық емес жану өнімдерін тудырады. Толық емес жанудың мүмкін өнімі СО₂ бірге пайда болатын, сутегі құрамды газдармен салыстырғанда оттегімен реакцияға аз түсетін көміртегі қышқылы (СО).

Жану өнімдерінде СО құрамы пайыз үлесімен көрінеді, ол газ анализінің дәлдігі шегінде болады. Сондықтан СО құрамын дәлдікпен анықтау үшін хроматографиялық газанализатор көмегімен лабораториялық анализ жасалады. Бұл мақсатта есептік әдіс те қолданылу мүмкін. Есеп негізіне толық емес жану теңдеуі жатады

Стехиометрикалық теңдеуге сәйкес СО пайда болуына шығындалатын , осылайша:

Үшатомды газдар мен СО көлемін құрғақ газдардың жалпы көлемі арқылы соңғы теңдеуде шығатыны:

Теңдеуде (5) құрғақ газдар көлемі тең:

Толық емес жануды аламыз:

Соңғы түрде келесідей белгіленеді:

Стехиометрикалық теңдеуге сәйкес СО₂ 1 м³ мен СО (1 м³) пайда болуына 0,54 кг көміртегі шығындалады, сондықтан көмірқышқыл мен көміртегі оксидінің жинақ көлемі тең, ал күкіртті газ көлемі құрайды:

Сондықтан үшатомды газдар мен көміртегі оксиді жинақ көлемі келесі формуламен есептеледі:

Толық емес жану теңдеуі (7) жану өнімдерінің құрамында СО көміртегі қышқылының құрамын есептік анықтау үшін қолданылады, алынатыны:

β анықтау үшін қажетті жағылатын отынның белгілі құрамы бойынша және газдарды RO₂ мен О₂ талдау бойынша олар жеңіл және нақты өндіріледі.

4. Жану өнімдерінің диссоциациясы

υ>1700ºC-1800 ºC жоғары температура кезінде жылуды жұтумен СО₂ мен Н₂О диссоциациясы біліне бастайды. Диссоциацияның эндотермиялық реакциялары теңдеу бойынша жүреді:

МДж/(м³СО)

МДж/(м³Н₂)

Температура мен қысым бойынша диссоциация аймағының бағыттама шекаралары

Диапазон Р, МПа	Диссоциация болмауы	Әлсіз диссоциация	Күшті диссоциация
	Температура диапазоны
0,01-0,5 0,5-2,5 2,5-10 10-50	<1600 <1800 <2000 <2200	1600-2400 1800-2600 2000-2800 2200-3000	>2400 >2600 >2800 >3000

Отын жануы кезінде бөлінетін жылу жану өнімдерімен қабылданады, олар шеңберлі температура – жану температурасымен қыздырылады. Негізінде жану кезінде бөлінетін жылудың барлығы реакция өнімдерін жылытуға кетпейді, себебі жылу бөлігі оттық камераның экранды жүйесіне беріледі, және жылудың кейбір саны қоршаған ортаға жоғалады. Және де жоғары температураларда жылу жұтылуымен бірге жүретін жану өнімдерінің (СО₂, Н₂О) диссоциациясы болады. Диссоциация өзінің тиімділігі бойынша толық емес жану процесіне эквивалентті. Бұл жағдайда реакция кезінде бөлінетін жылу саны диссоциацияға жұмсалған жылу санының өлшеміне жылулық тиімділікке кем. Нақты шарттар үшін жану температурасын жану процесінің жылулық балансынан есептеуге болады:

осында, - жану жылуы,

- бастапқы ыстық қоспа энтальпиясы,

- жану өнімдерінің энтальпиясы,

- қоршаған ортаға жоғалған және экранды жүйеге жоғалған жылу саны,

- диссоциацияға кететін жылу саны.

Жану өнімдерінің молекулярлы жылусыйымдылғына мольдер санының туындылары жинағы

υ – жану температурасы

Жанудың адиабатты температурасы дегеніміз адиабатты жану кезінде алынатын жану темпертурасы (қоршаған ортамен жылуалмасусыз). Бірақ жоғары температура кезінде диссоциацияны назарға алмауға болмайды.

Жанудың теориялық температурасы - диссоциацияны ескерумен, қоршаған ортаға жылу шығыны болмайтын және экранды жүйеге жылуберусіз алынатын жылу температурасы.

Оттық камера режимі келесі шартты жану температурасымен сипатталады:

1. калориметрикалық максималды;

2. каллориметрикалық;

3. теориялық.

Калориметрикалық максималды – ауаның теориялық саны мен отынмен бөлінетін барлық жылу жану өнімдерін қыздыруға кететін жағдлайда отынның толық жану өнімдеріне ие жану температурасы α=1.

Каллориметрикалық – отынның жану өнімдері жылушығынысыз және кез келген α>1 кезінде ие бола алатын температура.

Теориялық – калориметрикалық температурадан айырмашылығы оны анықтау кезінде жоғары температура кезінде диссоциацияның эндотермиялық процесі ескеріледі (Т >2-100К).

Оттықтағы қарапайым температура кезінде (Т=1470-2050К) СО₂ мен Н₂О диссоциациясы жүрмейді, сондықтан толық жану жағдайында жанудың теориялық температурасы каллориметрикалықпен дәл келеді. Жанудың теориялық температурасын отынның 1 кг (м³) жағу кезінде энергетикалық баланс теңдеуі негізінде есептейді.

(1)

(2)

Оттықтағы жылубөліну теориялық температура кезіндегі жану өнімдерінің энтальпиясына тең. 1, 2 теңдеуден шығатыны.

Теориялық тепмператураны таңдау немесе келесі жолмен құрылатын it-диаграммасы арқылы графикалық жолмен табады.

Газдардың температурасының бірнеше мәнімен беріледі және 2 теңдеудің оң бөлігі арқылы энтальпияны табады. Кейін температура мен энтальпия масштабын тауып, қисықты J=t(Т) жүргізеді және диаграмма бойынша J 2 теңдеудің сол жағына тең жағдайдағы температураны іздейді, мысалы J=Qt(Т).

Бақылау сұрақтары:

1. Толық және толық емес жанудың негізгі теңдеулері қандай?

2. Жану өнімдерінің диссоциациясы?

3. Оттық камера режимінің шарттары