Общая характеристика топлива

НОВОТРОИЦКИЙ ФИЛИАЛ

 

 

Кафедра металлургических технологий и оборудования

 

 

 

Расчет горения топлива

 

 

Методические указания

для выполнения домашних заданий и контрольных работ

по дисциплинам «Теплотехника», «Металлургическая теплотехника»

для студентов направлений подготовки

18.03.01 «Химическая технология»,

15.03.02 «Технологические машины и оборудование»,

22.03.02 «Металлургия»

всех форм обучения

 

Новотроицк, 2015

 

Куницина Н.Г.Расчет горения топлива: Методические указания для выполнения домашних заданий и контрольных работ по дисциплинам «Теплотехника», «Металлургическая теплотехника» для студентов направлений подготовки 18.03.01 «Химическкая технология», 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», 22.03.02 «Металлургия» всех форм обучения. - Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2015 – 31 с.

 

 

Методические указания предназначены для закрепления знаний по основам процессов горения различных видов топлива в металлургических агрегатах.

Рассмотрены краткая характеристика различных видов топлива, методика расчета процессов горения топлива, приведены примеры рассчетов процессов горения различных видов топлива.

 

 

© Новотроицкий филиал

ФГАОУ ВПО «Национальный

исследовательский

технологический университет

«МИСиС», 2015.

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………...4

1 Общая характеристика топлива…………………………………………………..5

1.1 Классификация топлива…………………………………………………………5

1.2 Химический состав топлива…………………………………………………….5

2 Основы теории горения…………………………………………………………...7

2.1 Общая характеристика процессов горения топлива…………………………..7

2. 2 Возникновение пламени………………………………………………………..8

2.3 Горение газообразного топлива……………………………………………….10

2.4 Горение жидкого топлива……………………………………………………...11

2.5 Горение твердого топлива……………………………………………………..11

3 Методика расчета горения топлива……………………………………………..13

3.1 Определение расхода воздуха…………………………………………………13

3.2 Определение количества и состава продуктов сгорания…………………….13

3.3 Определение температуры горения…………………………………………...15

3.4 основные формулы для расчета горения топлива……………………………16

4 Примеры расчетов горения топлива…………………………………………….18

Приложение А………………………………………………………………………25

Приложение Б………………………………………………………………………30

Приложение В………………………………………………………………………31

 

Введение

 

Расчеты горения топлива обычно выполняются с целью определения:

1. расхода воздуха, необходимого для горения;

2. количества и состава продуктов сгорания;

3. температуры горения топлива.

Исходными данными для расчета являются вид топлива, конструкция сожигательного устройства, определяющая величину коэффициента расхода воздуха n и температуры подогрева топлива и воздуха.

Правильность расчета может быть проверена составлением материального баланса, составляемого в единицах массы.

Расчеты горения топлива всегда выполняются в начале полного расчета печи, так как позволяют определить одну из наиболее важных величин – температуру горения топлива, которая в значительной мере определяет температурный режим работы печи. Однако значение расчетов горения топлива этим не ограничивается. Расчет горнеия топлива совместно с расчетом теплового баланса печи позволяет определить полное количество отходящих из печи продуктов сгорания, без чего невозможно выполнить расчет таких важных элементов печи как рекуператоры, борова, дымовые трубы.

 

Общая характеристика топлива

 

Топливо – это вещества органического происхождения, которые при нагревании в присутствии кислорода интенсивно окисляются с выделением значительного количества тепла.

 

Классификация топлива

 

В основном топливо классифицируют по его происхождению и агрегатному состоянию. Топливо всех видов подразделяют на естественное и искусственное, каждое из которых в свою очередь может быть твердым, жидким или газообразным (таблица 1).

 

Таблица 1 - Общая классификация топлива

Агрегатное состояние топлива	Происхождение
естественное	искусственное
твердое	Дрова, торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит, горючий сланец	Древесный уголь, кокс, угольная пыль
жидкое	Нефть	Продукты химико-термической переработки нефти (бензин, керосин, мазут), смола каменноугольная и др.
газообразное	Природный газ	Коксовый, доменный, генераторный, конвертерный газы

 

Химический состав топлива

 

Количество выделяемого при горении тепла в значительной степени зависят от химического состава топлива.Так как топливо органического происхождения, то основными его составляющими являются углерод и водород. Углерод и водород находятся в топливе в виде различных соединений. В состав топлива обычно входят кислород, азот и сера также в виде различных соединений. Кроме того, в топливе всегда присутствуют вода и зола.

Чтобы установить состав топлива, проводят его химический анализ. При химическом анализе твердого или жидкого топлива производится определение элементарного состава (содержания С, Н, О, N, S) а также негорючей части топлива – золы А и влаги W.

В соответствии с элементарным анализом в топливе различают: органическую массу, в состав которой входят элементы С, Н, О, N; горючую массу - С, Н, О, N, S; сухую массу - С, Н, О, N, S, А; рабочую массу - С, Н, О, N, S, А, W.

Пересчет состава из одной массы на другую выполняется по следующим выражениям, %:

 

Х^О=Х^Г ;

Х^О=Х^С ;

Х^О=Х^Р ;

Х^Г=Х^С ;

Х^Г=Х^Р ;

Х^С=Х^Р ,

 

где Х^Р, Х^С, Х^Г, Х^О – содержание какого-либо элемента соответственно в рабочей,

сухой, горючей и органической массе.

 

Основы теории горения

 

Возникновение пламени

 

Возникновение пламени (воспламенение топлива) может произойти только после того, как будет достигнут необходимый контакт молекул топлива и окислителя. Любая реакция окисления протекает с выделением тепла. Вначале реакция окисления идет медленно с выделением малого количества тепла. Однако выделяющееся тепло способствует повышению температуры и ускорению реакции, что в свою очередь приводит к более энергичному выделению тепла, которое опять–таки оказывает благоприятное влияние на развитие реакции. Таким образом, происходит постепенное нарастание скорости реакции до момента воспламенения, после чего реакция идет с очень большой скоростью и носит лавинный характер. В реакциях окисления неразрывно связаны друг с другом механизм химической реакции и тепловые характеристики процесса окисления. Первичным фактором является химическая реакция и вторичным – выделение тепла. Оба эти явления тесно связаны между собой и влияют друг на друга.

В практических условиях обычно прибегают к искусственному поджиганию топлива, вводя в зону горения определенное количество тепла, что приводит к резкому ускорению момента достижения воспламенения.

В большинстве случаев выделение тепла при горении сопровождается потерями тепла в окружающую среду. Соотношения между выделяемым количеством тепла и теплом, передаваемым в окружающую среду, имеет большое значение для развития процесса воспламенения топлива. При стационарном состоянии процесса количество выделяющегося в единицу времени тепла должно быть равно количеству теряемого тепла. По мере окисления топлива значение температуры будет возрастать. И температура достигнет своего наибольшего значения, когда тепловыделение еще равно теплоотдаче. При дальнейшем увеличении тепловыделения начинается переход к резкому нестационарному выгоранию смеси, проходящему с бурным нарастанием температуры и скорости реакции, т. е. происходит тепловой взрыв.

Температура, при которой начинается нестационарный процесс выгорания смеси, называется температурой воспламенения.

Таким образом, температура воспламенения не является физико-химической константой, определяемой только свойствами смеси, она определяется условиями протекания процесса, т. е. характером теплообмена с окружающей средой (температурой, формой сосуда и др.). Температуры воспламенения различных топлив приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Температуры воспламенения в воздухе при атмосферном давлении

Вещество	Температура воспламенения, К	Вещество	Температура воспламенения, К
минимальная	максимальная	минимальная	максимальная
Водород			Ацетилен
Окись углерода			Бензин
Метан			Керосин
Этан			Нефть	--
Пропан			Бурый уголь	--
Бутан			Кокс

 

Кроме температуры, большое влияние на процесс зажигания топлива оказывает концентрация горючей составляющей в смеси. Существуют такие минимальная и максимальная концентрации горючей составляющей, ниже и выше которых вынужденное воспламенение произойти не может. Такие предельные концентрации называются концентрационными пределами воспламенения, значения их для некоторых газов приведены в таблице 3. Чтобы установить пределы воспламенения промышленных газов, которые являются смесью различных горючих компонентов, пользуются правилом Ле-Шателье, по которому

 

,

где Z - искомый нижний или верхний предел воспламенения,

Z₁, Z₂, Z₃ - соответствующие пределы воспламенения для горючих компонентов

топлива,

P₁, P₂, P₃ – процентное содержание отдельных горючих компонентов в топливе.

 

Таблица 3 – Концентрационные пределы воспламенения, %

Вещество	Газо-воздушная смесь	Газо-кислородная смесь
нижний предел	верхний предел	нижний предел	верхний предел
Водород	9,5	65,2	9,2	91,6
Окись углерода	15,6	70,9	16,7	93,5
Метан	6,3	11,9	6,5	51,9

 

Негорючие составляющие газообразного топлива влияют на границы воспламенения, они повышают нижний и понижают верхний пределы воспламенения.

Горение жидкого топлива

 

В условиях промышленных печей жидкое топливо сжигают в распыленном состоянии.

Процесс горения жидкого топлива складывается из следующих стадий:

· распыливание,

· воспламенение, которому предшествует и способствует процесс смешения,

подогрева и испарения,

· горение капли жидкого топлива.

Процесс распыливания топлива основан на дроблении жидкости распылителем. Дробление будет происходит в том случае, если давление движущегося распылителя будет превышать действие поверхностного натяжения.

Воспламенение жидкого топлива происходит так: жидкое топливо, попав в среду с высокой температурой, начинает испаряться. Около поверхности капли образуется паро – воздушная смесь, которая воспламеняется первой. Температура, при которой происходит воспламенение паро – воздушной смеси, называется температурой вспышки топлива. Обычно температура кипения жидкого топлива ниже температуры воспламенения.

Горение капли. Все процессы, из которых складывается горение топлива, совершаются или на поверхности, или около поверхности капли.

Температура кипения жидких топлив всегда ниже температуры воспламенения, поэтому горение жидкого в основном происходит в паровой фазе. Процессы горения паро – воздушной смеси и испарения тесно связаны между собой. При горении жидкого топлива осуществляется теплообмен между газовой средой и поверхностью жидкости, т. е. между средами, находящимися в разных агрегатных состояниях, что придает всему процессу гетерогенный характер

Общее время горения капли находят из анализа изменения размеров капли в связи с процессами тепло – и массопереноса. Оно прямо пропорционально плотности, размеру капли и скрытой теплоте капли и обратно пропорционально теплопроводности капли, а также перепаду температур между газовой средой и поверхностью капли.

 

Горение твердого топлива

 

Горение твердого топлива относится к гетерогенному.

Процесс горения твердого топлива складывается из следующих стадий:

· подогрев и подсушка топлива,

· процесс пирогенного разложения топлива с выделением летучих и образованием коксового остатка,

· горение летучих,

· горение коксового остатка.

Процесс выделения летучих, т. е. горючей смеси различных газообразных составляющих – Н₂, СО, СН₄, С_mH_n и др., протекает при подогреве топлива до 200 ˚С и выше. Температура начала выделения летучих зависит от возраста угля. Чем "старше" уголь, чем выше в нем содержание углерода, тем при более высокой температуре начинается процесс выделения летучих. Летучие в процессе горения твердого топлива играют важную роль, которая различна при горении кускового топлива и угольной пыли.

При горении кускового топлива летучие выделяются при сравнительно умеренных температурах, смешиваются с воздухом и воспламеняются первыми. Таким образом, горением летучих начинается процесс горения всего топлива. Тепло, выделяемое при горении летучих, способствует повышению температуры и дальнейшему развитию процесса горения. Горение углерода начинается уже после завершения выхода летучих. Процесс горения самого углерода продолжителен и он определяет время протекания всего процесса.

При сжигании угольной пыли в связи с огромной суммарной поверхностью угольных частиц основная масса летучих не успевает выделиться до момента воспламенения частиц, поэтому летучие сгорают вместе с углеродом.

 

 

Определение расхода воздуха

Расход воздуха можно определять в объемных единицах и в единицах массы. В объемных единицах рассчитывают газообразное топливо, в единицах массы – жидкое и твердое топливо.

В качестве примера рассмотрим горение топлива, состоящего из 98 % СН₄ и 2 % N₂.

СН₄ + 2 О₂ = СО₂ + 2 Н₂О,

из которой следует, что для сжигания 1 кмоль СН₄ требуется 2 кмоль О₂. но объем 1 кмоль любого газа одинаков для всех газов и при нормальных условиях равен 22,4 м³, следовательно для сжигания 1 м³ СН₄ требуется 2 м³ О₂. В рассматриваемом примере в 1 м³ газа содержится 0,98 м³ СН₄, для сжигания которого потребуется 0,98 ∙ 2 = 1,96 м³ О₂. В сухом воздухе доля кислорода по объему составляет 21 %, а остальные 79 % приходится практически полностью на азот. Значит, количество азота в воздухе в 79/21=3,76 раза больше количества кислорода. Поэтому расход воздуха для сжигания 1 м³ газа указанного состава будет равен 1,96 + 1,96 ∙ 3,76=1,96 + 7,38 = 9,34 м³.

При горении топлива полученные на основе химических реакций количества кислорода и воздуха представляют те наименьшие количества, которые необходимы для полного окисления единицы горючего вещества. Такое наименьшее необходимое количество воздуха называют теоретическим. на прктике для более полного сжигания требуется подавать количество воздуха, несколько превышающее теоретическое. Величина показывающая отношение действительного расхода воздуха к теоретическому расходу называют коэффициентом расхода воздуха: .

Изменение величины коэффициента расхода воздуха влечет за собой изменение количества воздуха, подаваемого для горения. Так, для рассмотренного выше примера горения газа при n=1,2 потребуется 1,96 ∙ 1,2 = 2,35 м³ О₂ и 2,35 + 2,35 ∙ 3,76 = 11,19 м³ воздуха.

 

Примеры расчетов горения топлива

 

Для расчета горения топлива можно использовать два метода:

-табличный;

-расчетный.

В рассмотренных ниже примерах будем использовать оба метода.

 

Пример 1.

Определить расход воздуха, состав и количество продуктов сгорания и калориметрическую температуру горения мазута. Его состав следующий, %: C^Р=85,6, Н^Р=10,5, N^Р=0,7, О^Р=0,5, S^Р=0,7, А^Р=0, W^Р=2. Провести расчет при величине коэффициента избытка воздуха n=1,15. Температура подогрева воздуха t_В=300 ˚ С.

Решение:

Расход воздуха, состав и количество продуктов сгорания определим, пользуясь табличным методом. Для удобства расчет горения жидкого топлива следует вести на 100 кг горючего.

В основу расчета положены реакции полного сгорания отдельных элементов:

 

С + О₂ = СО₂

 

Н₂ + ½ О₂ = Н₂О

 

S + О₂ = SО₂

 

Таблица 5 – Форма таблицы для записи результатов определения расхода воздуха, количества и состава продуктов

сгорания

 

Участвуют в горении

Газообразные продукты, образующие при горении

Топливо

Воздух

СО2, кмоль

Н2О, кмоль

SО2, кмоль

О2, кмоль

N2, кмоль

всего

Составляющие

Содержание

Масса, кг

Молекулярная масса

Количество, кмоль

О2, кмоль

N2, кмоль

всего

кмоль

м^3

кмоль

м^3

С Н S О N W

85,6 10,5 0,7 0,5 0,7 2,0

85,6 10,5 0,7 0,5 0,7 2,0

7,13 5,25 0,022 0,016 0,025 0,111

7,13 2,625 0,022 -0,016 - -

9,761∙3,76

9,761∙36,7

46,462∙22,4

7,13 - - - - -

- 5,25 - - - 0,111

- - 0,022 - - -

- - - - - -

36,7 (из воздуха) 0,025 -

49,238∙22,4

Суммарное значение: при n=1 (%)   при n=1,15 (%)

9,761 (21)   11,22 (21)

36,7 (79)   42,205 (79)

46,462 (100)   53,43 (100)

1040,76     1196,87

7,13 (14,48)   7,13 (12,68)

5,361 (10,89)   5,361 (9,54)

0,022 (0,045)   0,022 (0,039)

-     1,464 (26,09)

36,725 (74,58)   42,234 (75,14)

49,238 (100)   56,211 (100)

1102,9     1259,1

 

Для определения калориметрической температуры необходимо знать теплоту сгорания топлива. Для жидкого топлива ее можно определить по формуле Д. И. Менделеева (см. табл. 3).

=339 ∙ 85,6 + 1030 ∙ 10,5 – 109 (0,5 – 0,7) – 25 ∙ 2 = 39805,2 кДж/кг

Определим энтальпию продуктов сгорания при условии, что воздух подогрет до 300 ˚ С:

I₀= кДж/м³

Задаемся возможной температурой горения t_К = 1800˚ С.

Для этой температуры энтальпия продуктов сгорания (см. приложение 3) будет равна:

СО₂ + SО₂......... (0,1268+0,00039) ∙ 4360,67=553,81

Н₂О....................... 0,0954 ∙ 3429,9=327,21

О₂.........................0,2609 ∙ 2800,48=730,65

N₂.........................0,7514 ∙ 2646,74=1988,76

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Итого.................................... 3600,43 кДж/м³

 

Поскольку I₀<I_{1800 ˚ С}, то действительная калориметрическая температура будет ниже 1800 ˚ С.

Примем t_К = 1700 ˚ С, тогда энтальпия составит

СО₂ + SО₂......... (0,1268+0,00039) ∙ 4087,1=519,06

Н₂О....................... 0,0954 ∙ 3203,05=305,57

О₂.........................0,2609 ∙ 2632,09=686,71

N₂.........................0,7514 ∙ 2486,28=1868,19

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Итого.................................... 3380,05 кДж/м³

Поскольку I_{1800 ˚ С}<I₀, действительная калориметрическая температура лежит в пределах 1700 – 1800 ˚ С. Калориметрическую температуру горения определяют интерполяцией:

t_К=1700 + 1775 ˚ С.

 

Пример 2.

Для случая сжигания смешанного газа (смеси коксовального и природного газов) с теплотой сгорания 12 МДж/м³ определить расход воздуха, состав и количество продуктов сгорания, калориметрическую температуру горения при коэффициенте расхода (избытка) воздуха n=1,2. Температура подогрева, воздуха 400 ˚ С. Составить материальный баланс процесса горения.

Состав генераторного газа из тощих топлив (топливо А), %: СО₂=6, СО=27, Н₂=13, СН₄=0,6, N₂=53,4. Влажность топлива А W_А=24 г/м³.

Состав природного Бугурусланского газа (топливо Б), %: СН₄=77,8, С₂Н₆=4,4, С₃Н₈=1,7, С₄Н₁₀=0,8, СО₂=0,2, Н₂S=1, N₂=14. Влажность топлива Б W_Б=4,5 г/м³.

Решение:

1) Производим пересчет с сухой массы на влажную:

;

.

Расчёт для газа А:

5,83 + 26,22 + 12,62 + 51,85 + 0,58 + 2,89 = 99,99 100.

 

Расчёт для газа Б:

0,20 + 77,38 + 1,69 + 0,80 + 13,92 + 0,99 + 4,38 + 0,56 = 99,92 100.

 

2) Определим теплоту сгорания каждого газа:

Q^р_н = 127 СО + 108 Н₂ + 358 СН₄ + 590 С₂Н₄ + 555 С₂Н₂ + 635 С₂Н₆ + 913 С₃Н₈ +1185 С₄Н₁₀ + 1465 С₅Н₁₂ + 234 Н₂S

Q^р_{н (А)} = 127 · 26, 22 + 108 · 12, 62 + 358 · 0, 58 = 4900, 54 кДж/м³

Q^р_{н (Б)} = 358 · 77,38 + 635 · 4,38 + 913 ·1,69 + 1185 · 0,8 + 234 · 0,99 = =33205,97 кДж/м³

3) Определим состав смеси 2-х топлив:

Для этого прежде всего определим долю топлива А в смеси, которую обозначим через а:

Посчитаем состав смеси:

Х^СМ=Х^Аа+Х^Б(1-а)

СО₂^см = СО₂^А а + СО₂^Б (1-а) = 5,83 · 0,75 + 0,20 · 0,25 = 4,42 %

СО^см = 26,22 · 0,75 = 19,67 %

Н₂^см = 12,62 · 0,75 = 9,47 %

СН₄^см =0,58 · 0,75 + 77,38 · 0,25 = 19,78 %

N₂^cм = 51, 85 · 0, 75 + 13, 92 · 0, 25 = 42, 38 %

С₃Н₈^см =1,69 · 0,25 = 0,42 %

С₄Н₁₀^см =0,8 · 0,25 = 0,20 %

С₂Н₆^см = 4,43 · 0,25 = 1,1 %

Н₂S^см = 0.99 · 0,25 = 0,25 %

Н₂О^см = 2,89 · 0,75 + 0,56 · 0,25 = 2,31 %

4,42 + 19,67 + 9,47 + 19,78 + 42,38 + 0,42 + 0,20 + 0,25 + 1,1 + 2,31 = 99,99

4) Определим расход воздуха, состав и количество продуктов сгорания в табличной форме. Расчет ведём на 100 м³ газа.

Участвуют в горении	Образуется продуктов сгорания, м^3
Топливо, м^3	Воздух, м^3
составляющая	содержание, м^3	О2	N2	всего	СО2	Н2О	О2	N2	SO2	всего
СО2 СО Н2 СН4 N2 C3Н8 C4Н10 Н2S C2Н6 Н2О	4,42 19,67 9,47 19,78 42,38 0,42 0,20 0,25 1,10 2,31	-- 9,84 4,73 39,56 -- 2,10 1,30 0,38 3,85 -	61,75 · 3,76 = 231,20	61,753+231,20=294,0	4,42 19,67 -- 19,78 -- 1,26 0,80 -- 2,2 --	-- -- 9,47 39,56 -- 1,68 1,00 0,25 3,30 2,31	-- -- -- -- -- -- -- -- -- --	42,38+231,20= 273,58	-- -- -- -- -- -- -- 0.25 -- --
n = 1		61.75	231.2	292.95	48.13	57.56	--	273.6	0.25	379.52
n = 1,2		74.10 (21.0)	277.4 (79.0)	351.54 (100)	48.13 (10.6)	57.56 (12.64)	21.18 (4.65)	328.3 (72.1)	0.25 (0.06)	455.42 (100)

 

5) Для проверки правильности расчета составим материальный баланс. Расчет является верным, если погрешность не превышает 0,5%.

 

Поступило, кг: Получено, кг:

В том числе:

Топливо

СО₂ =4,42 · 1,96 = 8,66 СО₂ = 48.13 1.96 = 94.33

СО = 19,67 · 1,25 = 24,59 Н₂О = 57.56 0.8 = 46.05

Н₂ = 9,47 · 0,09 = 0,85 О₂ = 21.18 1.43 = 30.29

СН₄ = 19,78 ·0,71 = 14,04 N₂ = 328.3 1.25 = 410.38

N₂ = 42, 38 · 1, 25 = 52, 98 SO₂ = 0.25 2.86 = 0.72

C₃Н₈ = 0, 42 · 1, 96 = 0, 82 ––––––––––––––––––––––

C₄Н₁₀ = 0, 2 · 2, 59 = 0, 52 Итого 581,76

Н₂S = 0,25 ·1,52 = 0,38

C₂Н₆ = 1, 1 · 1, 34 = 1, 47

Н₂О = 2,31 · 0,8 = 1,85

 

Воздух

О₂ = 74,1 · 1,43 = 105,96

N₂ = 277, 44 · 1, 25 = 346, 80

–––––––––––––––––––––––––

Итого 580,90

 

Погрешность

Из таблицы следует, что для сжигания 100 м³ необходимо затратить 351,54 м³ воздуха, при данной величине коэффициента избытка воздуха, равной 1,2. При этом образуется продуктов сгорания 455,42 м³.

6) Определим калориметрическую температуру горения:

Для этого необходимо найти начальную энтальпию (теплосодержание) 1м³ продуктов сгорания:

 

I = I_o + I_в + I_г

 

где I_o, I_в, I_г – соответственно количества тепла, получаемые от сжигания топлива и

вносимые подогретым воздухом и газом.

 

Таким образом, количества тепла, получаемое от сжигания топлива в расчёте на единицу объёма продуктов сгорания, будет равно

Количества тепла, вносимое подогретым воздухом, может быть определено следующим образом:

где с_в – теплоемкость воздуха при 400^оС

 

Таким образом, энтальпия продуктов сгорания составит

Задаемся возможной температурой горения t_К = 1800˚ С.

Для этой температуры энтальпия продуктов сгорания (см. приложение 3) будет равна:

СО₂ + SО₂......... (0,106+0,0006) ∙ 4360,67=464,847

Н₂О....................... 0,1264 ∙ 3429,9=433,539

О₂.........................0,0465 ∙ 2800,48=130,222

N₂.........................0,721 ∙ 2646,74=1908,3

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Итого.................................... 2936,908 кДж/м³

Поскольку I₀>I_{1800 ˚ С}, то действительная калориметрическая температура будет выше 1800 ˚ С.

Примем t_К = 1900 ˚ С, тогда энтальпия составит

СО₂ + SО₂......... (0,106+0,0006) ∙ 4634,76 = 489,89

Н₂О....................... 0,1264∙ 3657,85 = 462,35

О₂.........................0,0465 ∙ 2971,30 = 138,17

N₂.........................0,721 ∙ 2808,22 = 2024,33

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Итого.................................... 3114,74 кДж/м³

Поскольку I_{1900 ˚ С}>I₀, действительная калориметрическая температура лежит в пределах 1800 – 1900 ˚ С. Калориметрическую температуру горения определяют интерполяцией:

t_К=1800 + 1867 ˚ С.

 

Приложение А

Варианты заданий

 

№ состава топлива	Состав сухого топлива в % объемн.
СО2	О2	СО	Н2	СН4	С2Н4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	Н2S	N2
	6,3	0,2			0,5	-	-	-	-	-	-
		0,3				0,7	-	-	-	-	-
	-	-					-	-	-	-	-	-
	0,4	-	-	-	96,3	0,3	-	-	-	-	-
		0,2				0,8	-	-	-	-	-
							-	-	-	-	-
	20,3	0,2				0,5	-	-	-	-	-
		-					-	-	-	-	-
		-					-	-	-	-	-
	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-
	2,3	0,8	6,8		22,3	2,7	-	-	-	-	0,4	10,1
		0,2			2,5	0,3	-	-	-	-	-
		-			0,6	-	-	-	-	-	-	53,4
		-			1,8	-	-	-	-	-	-	51,2
		-	32,5	0,5	-	-	-	-	-	-	-
	10,5	-		2,4	0,3	-	-	-	-	-	0,3	58,5
	13,1	-	13,1	-	-	-	-	-	-	-	-	73,8
	14,5	0,2	8,8	2,3	0,2	-	-	-	-	-	-
	4,8	1,4	4,9	11,6		-	-	-	-	-	-	75,3
	5,5	0,2	27,5	13,5	0,5	-	-	-	-	-	-	52,6
		0,2	25,5	15,5	2,6	0,4	-	-	-	-	0,2	48,7
	2,1	0,4	8,7	50,5	28,2	5,6	-	-	-	-	0,1	4,5
№ состава топлива	Состав сухого топлива в % объемн.
СО2	О2	СО	Н2	СН4	С2Н4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	Н2S	N2
	2,1	0,4	8,7	50,5	28,2	-	-	5,6	-	-	-	4,5
							-	-	-	-	-
						-	-	2,0	-	-	-
	2,9	0,5			26,7	2,4	-	-	-	-	-	2,5
	2,9	0,5			26,7	-	-	2,4	-	-	-	2,5
		-	-	-		1,4		14,3	6,3	3,3	0,7
	0,1	-	-	-	39,5	1,4		18,5	7,7	2,8	-
	1,5	-	-	-	57,5	-					-
	0,2	-	-	-	42,7	-		19,5	9,5	2,9	-	5,2
	0,1	-	-	-		-	19,5		7,5	3,8	-
		-	-	-	23,7	-			2,8	1,5
	0,4	-	-	-	91,4	1,4	1,2	1,7	2,1	-	-	1,8
	-	-	-	-	93,2	0,3	0,4	0,6	0,6	-	-	4,9
	-	-	-	-	92,2	-	0,8	-		-	-
	0,2	-	-	-	77,8	-	4,4	1,7	0,8	-
	7,3	-	-	-	86,5	-		0,9	0,1	-	-	2,2
	0,2	-	-	-		-	-	-	-	-	-	1,8
	0,3	-	-	-		-	1,9	0,2	0,3	-	-	9,3
	0,2	-	-	-	97,8	-	0,4	-	0,3	-	-	1,3
	0,2	-	-	-	83,5	-	4,3	0,8	1,6	-	-	9,6
	0,1	-	-	-	96,8		0,5	0,2	0,1	-	-	1,3
	-	-	-	-	89,9	-	3,6	0,9	0,4	-	-	5,2
	0,1	-	-	-	92,6	-	4,2	0,9	0,8	-	-	1,4

 

 

№ варианта	Смесь 2-х топлив, А и Б	Влажность исходных топлив, г/м^3	Теплота сгорания смеси, МДж/м^3	Коэффициент избытка воздуха, n	Температура подогрева, ˚ С
состав топлива А	состав топлива Б	WА	WБ	топлива	воздуха
				4,5		1,05	-
						1,06	-
					10,5	1,07
					12,5	1,08
						1,09
					10,5	1,05
					8,5	1,06
						1,07	-
						1,08
						1,09	-