Температура горіння палива

Теплота, яка виділяється при горінні палива витрачається на нагрівання димових газів до певної температури. Частина теплоти витрачається на теплообмін з навколишнім середовищем, а при температурі вище 1600⁰С має місце дисоціація СО₂ і Н₂О:

2СО₂ 2СО+О₂

2Н₂О 2Н₂+О₂

Ці фактори зменшують температуру горіння. Тому розрізнюють температури горіння: калориметричну, теоретичну та дійсну.

Калориметрична температура горіння палива – це температура нагріву димових газів без урахування втрат теплоти на дисоціацію продуктів горіння та на теплообмін з навколишнім середовищем.

Теоретична температура горіння палива – це температура нагріву димових газів без урахування втрат теплоти в навколишнє середовище, але з урахуванням дисоціації продуктів горіння.

Дійсна температура горіння палива – це температура нагріву димових газів з урахуванням втрат теплоти в навколишнє середовище і на дисоціацію продуктів горіння.

Знаходять температури горіння за допомогою рівняння теплового балансу процесу горіння:

Q^р_н+с_пал·t_пал+с_пов·t_пов·L^’_α=V_α·i_заг, (2.15)

де Q ^р_н – нижча теплотворна здатність палива, кДж /кг (кДж/м³);

с_пал·t_пал – фізична теплота палива, кДж /кг (кДж/м³);

с_пов·t_пов·L^’_α – фізична теплота дійсної кількості повітря, що подається на горіння одиниці палива, кДж /кг (кДж/м³);

V_α – дійсний об’єм продуктів горіння, м³

Звідси загальний тепловміст (ентальпія) продуктів горіння складе, кДж/м³:

i_заг= (2.16)

Цей тепловміст продуктів горіння відповідає калориметричній температурі горіння. Шукаємо її по складу димових газів методом підбору за допомогою таблиць тепловмісту (додаток Г). Для цього приймаємо температуру і за формулою адитивності (i_заг=с_дим·t_дим=Σi_i·r_i) розраховуємо тепловміст, що їй відповідає. Порівнюємо знайдений тепловміст та i_заг. Якщо тепловміст, що відповідає прийнятій температурі, менший за i_заг, то приймаємо більшу температуру. Далі знов розраховуємо тепловміст і порівнюємо з i_заг. Коли значення розрахункового тепловмісту буде близьким до значення i_заг, то інтерполяцією знаходимо точну температуру, що відповідає i_заг. Можна побудувати графік залежності тепловмісту димових газів від значення температури і з нього знайти по значенню i_заг калориметричну температуру горіння.

Для знаходження дійсної температури горіння використовують пірометричний коефіцієнт процесу горіння (η_пір), який враховує втрати теплоти в навколишнє середовище та на дисоціацію. Знаходимо i’_заг:

i’_заг = i_заг·η_пір, (2.17)

де η_пір – пірометричний коефіцієнт процесу горіння, який залежить від типу печі та виду палива (табл. 2.6).

Таблиця 2.6. – Значення пірометричного коефіцієнта процесу горіння палива

Тепер по значенню i’_заг, користуючись таблицями тепловмісту таким же чином, як було описано вище, знаходимо дійсну температуру горіння.

Для знаходження теоретичної температури горіння необхідно розрахувати константи дисоціації СО₂ та Н₂О за наданих умов, а потім знайти втрати теплоти на дисоціацію, що дуже важко. Тому частіше всього обмежуються розрахунком калориметричної та дійсної температур горіння.

Температури горіння приблизно знаходять за допомогою i – t-діаграм, на яких зображена залежність температур горіння від тепловмісту димових газів при визначеному коефіцієнті надлишку повітря (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. – І-t –діаграми: а – для низьких; б – для високих температур

При складанні діаграм був прийнятий середній склад продуктів горіння, які утворюються при горінні палива в різних типах печей. Для користування діаграмами проводять розрахунок горіння палива, знаходять значення i_заг, i’_заг. Після цього відкладають значення i_заг та проводять вертикаль до перетинання з лініями, які відповідають заданому (чи розрахунковому) α. Точка перетину із суцільною лінією дає теоретичну температуру, а з пунктирною – калориметричну. При відкладанні значення i’_заг та проведенні вертикалі до перетину із суцільною лінією, що відповдає заданому α, отримують дійсну температуру горіння.

Якщо виникає потреба розрахувати коефіцієнт надлишку повітря, при якому забезпечується досягнення потрібної температури горіння, то спочатку знаходять за допомогою формули адитивності тепловміст димових газів, який відповідає необхідній дійсній температурі: i’_заг=Σi_i·r_i. Потім із рівняння теплового балансу знаходять тепловміст, який відповідає калориметричній температурі:

i_заг= = (2.18)

Звідси знаходять потрібний коефіцієнт надлишку повітря:

α= (2.19)

Якщо необхідно підвищити температуру горіння, то, знайшовши тепловміст, який відповідає необхідній калориметричній температурі (; ), із рівняння теплового балансу Q^р_н+С_пал·t_пал+С_пов·t_пов·L^'_α=V_α·i_заг, визначають температуру підігріву повітря за формулою:

с_пов·t_пов= , кДж/м³ (2.20)

Тепер за знайденим тепловмістом повітря, за допомогою таблиць тепловмісту (додаток Г) для атмосферного повітря, знаходимо значення температури, що їй відповідає.

Поиск по сайту: