Определение количества и состава продуктов сгорания при полном сгорании топлива

Объем продуктов полного горения твердого или жидкого топлива складывается из СО₂, Н₂О, N₂, SО₂, О_{2 изб}.

1. При полном сгорании твердого и жидкого топлива (при 1) объем СО₂ в продуктов сгорания определяют по формулам

= 0,01^. 1,867 С, м³/кг,

где 1,867 – объем углекислого газа, полученный при полном

сгорании 1 кг углерода;

С – содержание углеводорода в топливе, %.

2. Объем водяных паров складывается :

• из объема водяных паров, образовавшихся от сгорания 1 кг водорода топлива в количестве 22,4 : 2 = 11,2 м³/кг;

• из объема водяных паров, полученных в результате испарения влаги топлива – 1,242 W^р , где 1,242 – удельный объем водяного пара (м³/кг);

• при сжигании жидкого топлива его предварительно распыливают воздухом или паром; если обозначить через W_ср (ср-средство распыления) количество пара (в кг), расходуемое для распыления 100 кг топлива, то количество пара в продуктах сгорания увеличится на 1,242 W_ср (м³/кг).

Общее количество водяных паров в продуктах сгорания

, м³/кг (34)

3. При наличии серы в продуктах сгорания будет присутствовать сернистый газ. Из 1 кг серы получается 22,4: 32 = 0,7 м³.

Следовательно, = 0,01^.0,7^.S^р

, м³кг

4. Содержание азота в продуктах сгорания складывается из азота топлива 0,8 N^р, где 0,8 – удельный объем азота (22,4 : 28 =0,8) м³/кг, а так же азота в воздухе

где К_О2 – объемная доля кислорода воздуха.

Следовательно, объем азота в продуктах сгорания

5. Объем избыточного кислорода воздуха

, м³/м³

Общий объем продуктов сгорания (V_д) при сжигании твердого и жидкого топлива

(1.27)

При сжигании газообразного топлива объем продуктов сгорания определяют по формулам

Объем углекислого газа

,м³/м³

где СО, СО₂ и т.д. – составляющие топлива, % (объема).

На 1 м³ СО получаем 1 м³ СО₂ , поэтому при окислении углерода стоит коэффициент равный единице. При сгорании углеводородов С_тН_п количество молей СО₂ в реакции получается равным количеству атомов углерода. Например, при сгорании С_тН_п получаем тСО₂ и т.д. Общая формула для подсчета объема углекислого газа, полученного при полном сгорании углеводородов С_тН_п

Аналогично подставляют объем водяного пара, полученного при полном сгорании С_тН_п

2. Объем водяного пара

, м³/м³

где f^т – влажность топлива, отнесенная к 1 м³ сухого газа, г/м³;

f^в - влажность топлива, отнесенная к 1 м³ сухого воздуха, г/м³.

3. Объем SО₂

, м³/м³

4. Объем азота

, м³/м³

5. Объем избыточного кислорода

, м³/м³

6. Общий объем продуктов горения

Пример 2 Определить расход воздуха и выход продуктов сгорания для сжигания 1 м³ газа следующего состава

СН₄ = 75 %; С₂Н₆ = 3 %; С₃Н₈ = 1 %; и СО₂ = 21 %

Для горения 100 молей газа приведенного состава потребное количество кислорода составит

1. для горения метана СН₄ по уравнению

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О 75 х 2 = 150 молей

2. для горения этана

С₂Н₆ + 3,5О₂ = 2 СО₂ + 3 Н₂О 3 х 3,5 = 10,5 молей

3. для горения пропана

С₃Н₈ + 5 О₂ = 3 СО₂ + 4 Н₂О 1 х 5 = 5 молей____

всего 165,5 молей

С этим количеством кислорода поступит азота

165,5 х 3,762 = 622,6 молей,

а всего воздуха 165,5 + 622 = 788,1 молей.

Следовательно, L_о = 788,1 : 100 = 7,881 моль/моль,

или L_о = 7,881 м³/м³

Определение состава продуктов горения

1. СО₂

• вносит газ 21 моль

- горение метана СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О 75 х 1 = 75 молей

- горение этана С₂Н₆ + 3,5О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О 3 х 2 = 6 молей

- горение пропана С₃Н₈ + 5О₂ =3СО₂ + 4Н₂О 1 х 3 = 3 моля_

всего 105 молей

2. Н₂О

- горение метана СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О 75 х 2 = 150 молей

- горение этана С₂Н₆ + 3,5О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О 3 х 3 = 9 молей

- горение пропана С₃Н₈ + 5О₂ =3СО₂ + 4Н₂О 1 х 4 = 4 моля_

всего 163 моля

3. Воздух вносит азота 622,6 моля

Всего продуктов горения

V_д = 105 + 163 + 622,6 = 890,6 моля

Количество продуктов горения, образующихся на 1 м³ газа составит

V_д = 890,6 : 100 = 8,906 м³/м³