1.3. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяются на 1 кг твердого, жидкого или на 1 м³ сухого газообразного топлива при нормальных условиях.

Количество воздуха, необходимое для сгорания топлива.

Теоретическое количество сухого воздуха (м³/кг), необходимое для полного сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива (при коэффициенте избытка воздуха α_т =1), определяется по формуле

V⁰ = 0,089С^р + 0,266Н^р + 0,033 (S^р_л - О^р). (1.27)

Теоретическое количество воздуха (м³/м³), необходимое для сгорания 1 м³ сухого газообразного топлива, определяется по формуле

V⁰ = 0,0478 [0,5 (CO + H₂) + 1,5H₂S + 2CH₄ + ∑ (m +n/4) C_mH_n - O₂]. (1.28)

Содержание элементов топлива в формуле (1.22) выражается в процентах на 1 кг массы топлива, а состав горючих газов СО, Н₂, Н₂S, СН₄ и т.д. в (1.28) выражается в процентах по объему.

Для смеси двух твердых, жидких или газообразных топлив теоретическое количество сухого воздуха

V⁰ = b₁V⁰₁ + (1- b₁) V⁰₂. (1.29)

где b₁ – массовая доля одного из топлив в смеси.

Действительное количество воздуха (м³/кг, м³/м³), поступившего в топку, определяется по формуле

V_{д =} α_тV⁰, (1.30)

где α_т - коэффициент избытка воздуха в топке.

Состав продуктов сгорания топлива.

При полном сгорании топлива газообразные продукты сгорания содержат CO₂, SO₂, N₂, O₂ и Н₂О, т.е. СО₂ + SO₂ + N₂ + О₂ + Н₂О = 100 %.

Полный объем продуктов сгорания V_г (м³/кг) представляет собой сумму объемов сухих газов V_с.г и водяных паров Vн₂о

V_г = V_с.г + Vн₂о. (1.31)

При этом

где - объем трехатомных газов , м³/кг;

- объем двухатомных газов, м³/кг

Для твердых (кроме сланцев) и жидких топлив теоретические объемы продуктов полного сгорания при α_т = 1 определяются по формулам:

• теоретический объем азота, м³/кг;

(1.32)

• объем трехатомных газов, м³/кг:

(1.33)

• объем сухих газов, м³/кг:

(1.34)

• теоретический объем водяных паров, м³/кг:

V⁰н₂o = 0,0124 (9H^p + W^p) + 0,0161 V⁰ (1.35)

• полный объем продуктов сгорания, м³/кг:

V⁰_г = V⁰_с.г + V⁰H₂o= 0,0187 (C^p + 0,375S^p_л) + 0,79V⁰ + 0,8N^p/100 +

+0,0124 ×(9H^p + W^p) + 0,0161V⁰. (1.36)

Для сланцев объем трехатомных газов определяется по формуле:

Vro_2k = Vro₂ + [0,509(CO₂)^p_k/100] K = 0,0187 (C^p + 0,375S^p_л ) +

+ [0,509 (CO₂)^p_k/100]K , (1.37)

где К - поправочный коэффициент на разложение карбонатов; при слоевом сжигании К = 0,7, при камерном сжигании К = 1,0.

Для газообразного топлива теоретические объемы продуктов сгорания (м³/м³) при α_т = 1 определяются по формулам:

- теоретический объем азота

(1.38)

- объем трехатомных газов

= 0,01 [CO₂ + CO + H₂S + ∑mC_mH_n] (1.39)

- объем сухих газов

V⁰_с.г. = + (1.40)

- теоретический объем водяных паров, м³/м³

= 0,01 [H₂S + H₂ + ∑(n/2)C_mH_n + 0,124d_г] + 0,0161V⁰, (1.41)

где d_г - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа, г/м³

- полный объем продуктов сгорания

V⁰_г = V⁰_с.г + (1.42)

Для твердых (кроме сланцев), жидких и газообразных топлив объемы продуктов полного сгорания (м³/кг) при α_т > 1 определяются по формулам:

- объем сухих газов, м³/кг

V_с.г = V⁰_с.г + (α - 1) V⁰ = + + (α_т - 1) V⁰ (1.43)

- объем водяных паров

= + 0,0161 (α_т - 1) V⁰ (1.44)

Полный объем продуктов сгорания определяется по (1.31)

Для сланцев полный объем продуктов сгорания (м³/кг) при α_т > 1

(1.45)

Содержание (%) СО₂, SO₄, и RO₂ в сухих газах при полном сгорании топлива определяется по формулам:

СO₂ = (V_CO2/V_c.г)·100; (1.46)

SO₂ = (V_SO2/V_c.г)·100; (1.47)

RO₂ = (V_RO2/V_c.г)·100; (1.48)

Максимальное содержание (%) трехатомных газов в сухих газах при полном сгорании топлива

(1.49)

где β – характеристика топлива; для твердого и жидкого:

β = 2,35(Н^р + 0,126О^р + 0,04N^р)/(С^р + 0,375S^р_л) (1.50)

для газообразного:

(1.51)

Содержание (%) азота N₂ и кислорода О₂ в сухих газах при полном сгорании топлива

N₂ = 100 – RO₂ – O₂ (1.52)

O₂ = 21 – βRO₂ – RO₃ (1.53)