2.2 Определение объемов продуктов сгорания

В начале будем вести расчет объемов продуктов сгорания при α=1,0. Минимальный или теоретический объем сухих газов при α=1,0 определяется по следующей формуле

, нм³/кг или нм³/нм³, (2.12)

где – объем трёхатомных газов, определяемый по уравнениям химических реакций горения топлива:

а) для твердого и жидкого топлива

, нм³/кг; (2.13)

б) для газообразного топлива

, нм³/нм³. (2.14)

Водяные пары образуются в продуктах сгорания водорода топлива и испарения влаги, содержащейся в сжигаемом топливе, и от подаваемого для горения воздуха.

Минимальный объем водяных паров при α=0,1 определяется по следующим формулам:

а) для твердого и жидкого топлива

, нм³/кг; (2.15)

б) для газообразного топлива

, нм³/нм³. (2.16)

Далее выполним расчет объемов продуктов сгорания при α>1,0.

Для выполнения дальнейших расчетов котельного агрегата необходимо определить объемы продуктов сгорания при всех значениях α по газовому тракту.

Действительный объем дымовых газов при α>0,1 составит

, нм³/кг, нм³/нм³. (2.17)

Полный объем сухих газов при α>0,1 будет равен

, нм³/кг, нм³/нм³. (2.18)

Полный объем водяных паров

, нм³/кг, нм³/нм³. (2.19)

Таким образом, полный объем дымовых газов можно найти по следующей формуле

, нм³/кг, нм³/нм³. (2.20)

При определении коэффициентов теплоотдачи излучением от продуктов сгорания к стенкам котла и температуры точки росы водяных паров требуется знать парциальные давления газов.

Из уравнения состояния можно определить величину парциального давления

Р_кV_см=V_кР_см, (2.21)

где Р_к – парциальное давление газа, Па;

V_см – объем, занимаемый смесью газов, м³;

V_к – парциальный объем газа, входящего в смесь, м³.

При давлении смеси Р_см=1 бар

. (2.22)

Следовательно, парциальное давление газа приблизительно равно его объемной доле.

. (2.23)

Концентрация золы в дымовых газах

, (2.24)

где А^р – расчетная зольность топлива, определяемая по приложению Г;

а_ун – доля золы, уносимая газами (приложение Б).

Масса дымовых газов:

а) для твердого и жидкого топлива

, кг/нм³; (2.25)

б) для газообразного топлива плотность сухого газа будет равна

, кг/нм³. (2.26)

Масса дымовых газов

, кг/нм³; (2.27)

Полученные данные расчета процессов горения рекомендуется представить в табличной форме.

3 Расчет теплосодержания воздуха и продуктов сгорания

Количество теплоты, содержащейся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания относить к 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива и к 1 м³ (при нормальных условиях) газообразного топлива.

Расчет энтальпии продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчет следует производить для всего возможного диапазона температур после поверхности нагрева, так как температуры эти не известны. В дальнейших расчетах при пользовании значениями энтальпии допускается линейная интерполяция в интервале температур 100 ºС.

Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания производится в следующей последовательности:

1. Вычисляется энтальпия теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур для твердого и жидкого топлива и газа

, кДж/кг, кДж/м³, (3.1)

где – энтальпия 1 м³ воздуха, принимается для каждой выбранной температуры, кДж/м³;

V⁰ – теоретический объем воздуха, необходимого для горения, нм³/кг, нм³/нм³.

2. Определяется энтальпия теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур

,(кДж/кг, кДж/нм³), (3.2)

где , , – энтальпии 1 м³ трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров, принимаются для каждой выбранной температуры, кДж/м³;

, , – объёмы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара берутся из таблицы 2.1, нм³/кг или нм³/нм³.

3. Определяется энтальпия избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур

,(кДж/кг, кДж/нм³) (3.3)

4. Определяется энтальпия продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α>1

,(кДж/кг, кДж/нм³), (3.4)

где – энтальпия золы, учитывается только при а_унА^Н>1,4 кг∙10²/МДж

, кДж/кг, (3.5)

где – энтальпия 1 кг золы, кДж/кг.

Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводятся в таблицу.