Состав и объем продуктов сгорания одного килограмма топлива

При полном сгорании топлива топочные газы содержат продукты полного окисления элементов горючей массы топлива, т. е. С02 и Н20. Поэтому состав сухих газов в процентах по объему может быть представлен суммой:

С02 + S02 + 02 + N2 = 100 [%]. (15.23)

Обозначая объем трехатомных газов R02 = С02 + S02, выражение (15.23) представим в виде:

R02 + 02 + N2 = 100. (15.24)

Полный объем топочных газов представляет собой сумму сухих газов Vcr [м3] и водяных паров Vm [м3]:

К. = УСГ + 14П. (15.25)

Величины, входящие в выражение (15.25), можно определить по фор­мулам:

Vcr = Vro2 + VO2 +VN2; = =

Для твердых и жидких топлив (кроме сланцев) объем трехатомных газов определяется, как и расход кислорода, на основании расчета урав­нения реакции соответствующей реакции. Для углерода расчет ведется на основании уравнений (15.13) или (15.15):

Vco, = 5iIiL^ = L866CO! Й (15.26)

1.964 1 — 1 LlcrJ

Аналогично определяются Vso2 и Vh2o-

Суммарный объем трехатомных газов определяется по формуле:

(15.27)

[К9 = Ср + 0.375SJ].

Теоретический объем азота топлива и воздуха в продуктах горения определяется по формуле:

^ = + щ^й = МЮв. +0.008ЛГР,

Или

= 0.79F* + 0.008JVP, (15.28)

Где Pn2 = 1.251 кг/м3 плотность азота при нормальных условиях.

Водяной пар в топочных газах получается в результате окисления (сгорания) водорода в количестве:

9ЯР = 9 Яр W*

Уи2о — 100 + 100 в — 1(Ю e 0 804 + 1Ш . 0 804

= 0.111ЯР + 0.0124WP, (15.29)

Где рн2о — 0.804 кг/м3 —плотность водяного пара при нормальных усло­виях.

Кроме того, влага в топку поступает с воздухом, идущим на горение. При влагосодержании воздуха, поступающего в топку для сгорания топ­лива da = 10 г пара/1 кг воздуха (13 г пара/1 м3 воздуха) объем водяного пара при испарении влаги воздуха составит:

TOC \o "1-3" \h \z 13 1 ^ I з

= = — Г 1 = 0.0161V" Г—1. (15.30)

Й2° 1000-0.804 804 Jj^J LKTJ V

При наличии парового (форсуночного) дутья С? ф [кг пара/кг топлива] в продуктах горения будет содержаться этот пар в объеме:

V* = = 1.24СФ [-1. (15.31)

2° Рн2о 0.804 ф LKtJ V

Таким образом, теоретический объем водяного пара в продуктах го­рения топлива определяется путем суммирования определенных выше величин:

V2 о = 0.111ЯР + 0.0124Wp + 0.0161УТ + 1.24СФ Г———— ——- 1. (15.32)

HaU ф L кг топлива J

Аналогичной определяется объем продуктов сгорания газового топлива. Расчетные зависимости в этом случае имеют следующий вид [м3/м3]:

Vro2 = 0.01(С02 + CO + H2S + ^ тСтНп); (15.33)

VЈ3 = 0.79VT + 0.0Ш2; (15.34)

Ч2о = 0.01 (Н2 + H2S + 5 °тНп + 0.124 — rfp. + 0.124dB. ) , (15.35)

Где dr. — влагосодержание газового топлива, г/м3.

Так как в реальных условиях для сгорания топлива в топочные устрой­ства подают больше воздуха (а > 1), т. е. с избытком, то продукты сгорания топлива содержат дополнительный объем влаги, вносимый избыточным воздухом. Поэтому для твердого, жидкого и газового топлив расчет объема продуктов сгорания ведется по формулам [м3/кг; м3/м3]:

Vcr = Fro, + VS, + (а +1) • (15.36)

Vh, o = + 0.0161(а — 1) • (15.37)

Vr. = VCT + VH20. (15.38)


При испытании действующих агрегатов для определения состава дымо­вых газов пользуются различными газоанализаторами, из которых наи­большее распространение получил газоанализатор Орса, основанный на избирательном поглощении продуктов сгорания соответствующими реак­тивами.

Водяные пары конденсируются, и полученные результаты анализа от­носятся только к сухим продуктам сгорания топлива. При полном сгорании топлива:

Vcr = VRQ2 + VN2 + Vo2, Или в процентах по объему:

R02+N2 + 02 = 100.

Так как Vcr = (Vro2/R02) • 100, то, подставив Vro2 из (15.27), получим:

Кр

Уст = 1.866 Щ-. (15.39)

Зная состав продуктов горения по данным анализа состава газов, можно определить коэффициент избытка воздуха при полном горении:

V* V* 1 1


V* ~ VA — VЙ36 ~~ I VЙ36 ~~ ! _ О.7902 0.2LN2

__________ 1_________

« _ 079_______ Oj 1

А =

(15.40)

0.21 * 100-(RO2 + O2)

Где Vй36 — избыточный объем воздуха.

При расчетах топочных устройств, печей и парогенераторов необходимы данные о парциальном давлении трехатомных газов и водяных паров, обладающих излучательной способностью. В этом случае парциальные давления определяются по объемным долям компонентов по формулам для газовых смесей:

PRO,=P^; (15.41)

РНз0=рЩ°, (15.42)

Где р — общее давление продуктов сгорания топлива, равное при отсутствии наддува атмосферному давлению.

Ваш отзыв

Рубрика: Основы теории тепловых процессов и машин

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *