5. Определение температуры сгорания топлива. Различают:

1) Калориметрическую

2. теоретическую

3. действительную температуру сгорания

Калориметрической называют температуру, до которой нагрелись бы продукты полного сгорания, если бы вся теплота топлива и воздуха пошла на нагревание газов.

Для этого случая тепловой баланс камеры сгорания:

Q^p_H + h_T + h_В = V_пс  Cp¹ _пс  t_k ,

h_T - энтальпия топлива,

h_В - энтальпия воздуха.

t_k = (Q^p_H + h_T + h_В) / (V_пс  Cp¹ _пс) - калориметрическая температура сгорания.

При расчетах калориметрической температуры воздуха ее находят методом последовательного приближения, т.к. входящая в формулу удельная объемная теплоемкость является функцией температуры.

Калориметрическая температура может быть определена с помощью h-t – диаграммы продуктов сгорания.

Теоретической называют температуру, до которой нагрелись бы продукты сгорания, если на их нагрев пошла бы вся теплота за вычетом физической (q_физ) и химической (q_хим) неполноты сгорания топлива и диссоциации продуктов сгорания.

- теоретическая температура сгорания.

Действительная температура – температура, учитывающая все потери теплоты (на физическую и химическую неполноту и потери в окружающую среду).

Значение действительной температуры может быть определено путем сложных вычислений с учетом теплопередачи.

При проектировании и эксплуатации теплоиспользующих установок приходится выполнять множество расчетов, связанных с процессом горения топлива в зависимости от коэффициента избытка воздуха, степени подогрева топлива и воздуха, типа форсунки и т.д.

Эти расчеты значительно упрощаются при использовании h – t диаграммы продуктов сгорания типичных топлив.

По оси координат отложены значения энтальпии продуктов сгорания, отнесенные к единице количества топлива (кДж/м³), а по оси абсцисс - температура газов. На диаграмме нанесены семейства кривых h=f(t_г) для различны значений коэффициента избытка воздуха  при полном сгорании топлива. Кроме того, даны кривые калориметрических температур сгорания при различных коэффициентах избытка воздуха и температурах подогрева воздуха.

6 Простейшая ГТУ непрерывного горения (при P=const)

П ринципиальная схема газотурбиной установки непрерывного горения (р=const)

1- воздушный фильтр

2. Воздушный компрессор

3. Камера сгорания

4. турбина газовая

5. нагрузка ГТУ (насос)

6. п

   1

   усковой двигатель

Атмосферный воздух через фильтр 1 поступает в компрессор 2. После сжатия в компрессоре воздух с р₂=4…6 кг/см² и t₂=180…240⁰C поступает в камеру сгорания двигателя 3. Туда же из системы подготовки топливного газа непрерывно подается топливный газ, который, смешиваясь с воздухом, сгорает. Образовавшиеся газообразные продукты сгорания с температурой, обусловленной жаропрочностью лопаток газовой турбины (700…1100 ⁰С), направляется на лопатки газовой турбины 4. В газовой турбине тепловая энергия преобразуется в механическую энергию вращения вала.

Мощность, развиваемая турбиной, частично затрачивается на привод воздушного компрессора и других вспомогательных механизмов (60…75%), а оставшаяся часть передается потребителю 5.

После прохождения газовой турбины продукты сгорания с t₄=400…450 ⁰С выбрасываются в атмосферу.

Запуск ГТУ производится пусковым двигателем 6, а зажигание топлива осуществляется при запуске с помощью установленной в камере сгорания электрической свечи.

ГТУ с разрезным валом широко используются для облегчения и улучшения регулирования режимов работы, особенно в условиях переменной нагрузки.

7 Классификация органического топлива.

Классификация органического топлива

В зависимости от способа получения органические топлива подразделяются на:

- природные (естественные);

- искусственные (путем переработки естественных ресурсов).

В зависимости от агрегатного состояния:

- твердое;

- жидкое;

- газообразное.

По назначению органическое топливо подразделяется на:

- технологическое;

- энергетическое.

Технологическое - это те виды топлива, которые являются не только источником тепловой энергии, но и используются как компонент технологического процесса.

Энергетическое - те виды топлива, которые являются главным образом источником тепловой энергии.

8.Состав топлива. Теплотехническая оценка элементов топлив.

Состав топлива

Свойства топлива как горючего материала определяются его составом. Чтобы установить состав топлива, производят его технический и химический анализ.

При техническом анализе определяют содержание влаги, летучих веществ, золы.

Химический (элементный) анализ можно выполнить как по элементному составу, так и определением содержания в топливе определенных химических соединений.

Первый метод (по элементному составу) применяют для твердого и жидкого топлива, второй - для газообразного.

Состав твердого и жидкого топлива

Жидкое и твердое топлива принято характеризовать так называемым элементным составом, определяемым в лаборатории. При этом условно считают, что топливо состоит из перечисленных компонентов, находящихся в свободном состоянии в виде механической смеси. Такая условность хотя и не отражает физико-химическую природу топлива, но создает значительные удобства при проведении практических расчетов материального и теплового балансов горения, а также при определении расчетным путем тепловой ценности топлива.

В состав всех видов топлив входят: углерод (С); водород (Н); кислород (О); азот; сера (S); минеральная часть – зола (А); влага (W).

В соответствии с анализом различают: органическую массу (о); горючую массу (г); сухую массу (с); рабочее топливо (р). Сера в топливе может находиться в виде различных соединений: органических соединений S_o, колчедана S_к и сернистых солей в виде сульфатов CaSO₄, FeSO₄ и др. Органическая и колчеданная сера могут гореть и их объединяют в летучую серу S_к + S_o = S_л . Сульфаты не горят и являются балластом топлива.

Минеральная часть в процессе сгорания не участвует и полностью переходит в золу.

Она состоит из солей алюминия Al, кремния Si и кальция Ca .

Влагу различают :

- гигроскопичную (химически связанную);

-внешнюю (удерживается в топливе механически, при сушке испаряется).

С^р + H^р + O^р + N^р + S^р_л + А^р +W^р = 100 % - рабочее тело (по массе) Если топливо осушить, т.е. удалить влагу, то получится:

С^с + H^c + O^c + N^c + S^c_л + А^с = 100 % - сухая масса топлива

Элементный состав сухой массы топлива используется для определения засоренности его золой.

Условно удалив из сухой массы топлива минеральную часть, получится:

С^Г + H^Г + O^Г + N^Г + S^Г_л + = 100 % - горючая масса топлива

Состав горючей массы ископаемого топлива зависит от характера и условий происхождения топлива и его