Расчет температуры горения

Выделяющееся в зоне горения тепло расходуется на нагревание продуктов горения, на нагрев горючего вещества и окружающей среды. Та температура, до которой в процессе горения нагреваются продукты горения, называется температурой горения. В технике и пожарном деле различают теоретическую, калориметрическую, адиабатическую и действительную температуру горения (табл.3.1).

Таблица 3.1. Условия определения температуры горения

В общем случае для вычисления температуры горения используется следующая зависимость:

Q_ПГ = V_ПГ × ×Т_Г, где (3.6)

Q_ПГ – теплота (теплосодержание) продуктов горения, кДж/кг;

V_ПГ – объем продуктов горения, м³/кг;

– средняя объемная теплоемкость смеси продуктов горения в интервале температур от

Т₀ до Т_г, кДж/м³×К;

Т_Г – температура горения, К.

При расчете калориметрической температуры горения исходят из того, что теплопотери в окружающую среду отсутствуют, и в этом случае низшая теплота сгорания горючего вещества (Q_н) равна теплосодержанию продуктов горения (Q_ПГ), т.е. энергии, необходимой для нагревания продуктов горения от 0⁰С до теоретической температуры горения.

В реальных условиях температура горения зависит не только от состава горючего материала, но и от условий горения: разбавления продуктов горения избыточным воздухом (что учитывается коэффициентом избытка воздуха a), начальной температуры воздуха, полноты сгорания исходного горючего материала и наличия теплопотерь (коэффицент теплопотерь h).

Q_потерь = Q_{излучения} + Q_{недожог} + Q_{диссоциации ПГ} (3.7)

В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты из зоны горения вычисляется та или иная температура горения.

Расчет температуры горения проводят по уравнению энергетического баланса:

Q_н × (1 – h) = V_ПГ^пр × С_р × (Т_Г – Т₀), где (3.8)

Q_н – тепло, выделяемое в реакции горения, кДж;

h – коэффициент теплопотерь; Q_н × (1 – h)= Q_ПГ;

V_ПГ^пр – объем продуктов полного горения с учетом избытка воздуха, м³;

С_р – средняя объемная теплоемкость продуктов горения при постоянном давлении,

кДж/м³×К;

Т_Г – температура горения, К;

Т₀ – начальная температура, К.

Из уравнения (3.8) следует, что для расчета температуры горения необходимо знать теплоту горения, объем и теплоемкость продуктов горения.

В первом приближении температуру горения можно рассчитать непосредственно из уравнения (3.6), имея в виду, что средняя теплоемкость газообразных продуктов горения в интервале температур 1500 – 2500 К может быть принята равной

= 1,75 кДж/м³×К. Однако, теплоемкость зависит от температуры, и поэтому для более точных расчетов значения теплоемкостей берут из таблиц (приложение 3 и 4), а подсчет производят методом последовательных приближений (методом итераций), каждый раз определяя теплосодержание продуктов горения при выбранной температуре.

Поиск по сайту: