Сводка значений температуры горения, подсчитаных по двум методам

п	Температура горения, °С
1 – й метод	2 – ой метод
1,00 1,25 1,50 1,75 2,00

Таким образом, полбзуясь округлёнными значениями средних тплоёмкостей продуктов сгорания топлива и воздуха, можно подсяитать температуру горения топлива с точностью около 1%.

Переходим теперь к определению теорнтических температур горения при различных п.

1. определим теоретическую температуру горения при

п = 1,0: i_O = 886 ккал / м³

t _K = 2185

Задаёмся температурой равновесия 2000°.

lg K₁ = 3,236; K₃ = 5,970

Принимаем для х значение 0,180,

Тогда

у = = 0,035

lg К₁ = lg [ ] = = lg[ ] = lg1240

lg K₁ = 3,093

принимаем для х значение 0,16,

у = = 0,032

lg К₁ = lg[ ] = 3,283

Интерполяцией находим

3,283 – 3,093 = 0,190

3,236 – 3,093 = 0,026

0,190: 0,02 = 0,143: s,

откуда

s = = 0,015

х = 0,18 – 0,015 = 0,165,

у = = 0,0321

Находим температуру, соответствующую значениям:

х = 0,165 и у = 0,0321

Состав и количество продуктов сгорания:

м³ %

СО₂ 0,1736 (1- х)............................ = 0,1450 14,3

СО 0,1736× х.............................. = 0,0286 2,8

SO₂ 0.0032.................................= 0,0032 0,3

Н₂О 0,0602 (1- у)............................ = 0,0583 5,7

Н₂ 0,0602 × у............................... = 0,0019 0,2

О₂ 0,5 × 0,1736 × х + 0,0602 × у................. = 0,0153 1,5

N₂ 0,763...................................= 0,763 75,2

S = 1,0153 100,00

Теплосодержание продуктов сгорания:

1) горени угля 886: 1,0153 = 872 ккал / м³

2) диссоциация СО - 3045 × 0,028 = - 85,2

3) диссоциация Н₂О -2580 × 0,002 = - 5,2

781,6 ккал / м³

t _K = 2000° t _K = 1900°

CO₂ 0,143 × 1159 = 165,7 ккал / м³ CO₂ 0,143 × 1095 = 156,5 ккал / м³

СО 0,028 × 718,4 = 20,2» СО 0,028 × 68,0 = 19,2

SO₂ 0,003 × 1140 = 3,4» SO₂ 0,003 × 1078 = 3,2»

Н₂О 0,057 × 929,0 = 52,9» Н₂О 0,057 × 873,2 =49,8»

Н₂ 0,002 × 672,0 = 1,3» Н₂ 0,002 × 635,0 = 1,3»

O₂ 0,015 × 751,5 = 11,3» О₂ 0,015 × 710,5 = 10,7»

N₂ 0,752 × 712,2 = 536,0» N₂ 0,752 × 673,2 = 507,0»

____________________________ ____________________________

t ₂₀₀₀ = 790,8 ккал / м³ t ₁₉₀₀ = 747,9 ккал / м³

t _K = 1900 + × 100 = 1900 + 79 = 1979°,

Задаёмся температурой равновесия 2000°.

lg K₁ = 3,878; K₃ = 5,481

Принимаем для х значение 0,11,

Тогда

у = = 0,022

lg К₁ = lg[ ] = 3,812

lg K₁ = 3,812

принимаем для х значение 0,1,

у = = 0,020

lg К₁ = lg[ ] = 3,914

Интерполяцией находим

3,944 – 3,812 = 0,132

3,878 – 3,812 = 0,066

0,132: 0,01 = 0,066: s,

откуда

s = = 0,005

х = 0,11 – 0,005 = 0,105,

у = = 0,021.

Находим температуру, соответствующую

х = 0,105 и у = 0,021

Состав и количество продуктов сгорания:

м³ %

СО₂ 0,1736 (1- х)............................ = 0,1554 15,4

СО 0,1736× х.............................. = 0,0182 1,8

SO₂ 0.0032.................................= 0,0032 0,3

Н₂О 0,0602 (1- у)............................ = 0,0589 5,8

Н₂ 0,0602 × у............................... = 0,0013 0,1

О₂ 0,5 × 0,1736 × х + 0,0602 × у................. = 0,0088 0,8

N₂ 0,763...................................= 0,763 75,8

S = 1,0088 100,00

Теплосодержание продуктов сгорания:

1) горени угля 886: 1,0088 = 878 ккал / м³

2) диссоциация СО - 3045 × 0,018 = - 54,7

3) диссоциация Н₂О -2580 × 0,001 = - 2,6

820,7 ккал / м³

Задаёмся

t _K = 2000° t _K = 2100°

CO₂ 0,154 × 1159 = 178,3 ккал / м³ CO₂ 0,154 × 1224 = 188,0 ккал / м³

СО 0,018 × 718,4 = 12,9» СО 0,018 × 758,1 = 13,7

SO₂ 0,003 × 1140 = 3,4» SO₂ 0,003 × 1200 = 3,6»

Н₂О 0,058 × 929,0 = 53,8» Н₂О 0,058 × 985,8 =57,2»

Н₂ 0,001 × 672,0 = 0,7» Н₂ 0,001 × 709,4 = 0,7»

O₂ 0,008 × 751,5 = 6,0» О₂ 0,008 × 791,8 = 6,3»

N₂ 0,758 × 712,2 = 541,5» N₂ 0,758 × 750,6 = 570,0»

____________________________ ____________________________

t ₂₀₀₀ = 796,6 ккал / м³ t ₂₁₀₀ = 846,5 ккал / м³

t _K = 2000 + × 100 = 2000 + 48 = 2048°,

Графически (рис. 12) находим теоретическую температуру t_Т = 1988°, которой соответствуют:

х = 0,1572 и у = 0,0307

Состав и количество продуктов сгорания:

м³ %

СО₂ 0,1736 (1- х)............................ = 0,1464 14,4

СО 0,1736× х.............................. = 0,0272 2,7

SO₂ 0.0032.................................= 0,0032 0,3

Н₂О 0,0602 (1- у)............................ = 0,0583 5,7

Н₂ 0,0602 × у............................... = 0,0019 0,2

О₂ 0,5 × 0,1736 × х + 0,0602 × у................. = 0,0146 1,4

N₂ 0,763...................................= 0,763 75,3

S = 1,0146 100,00

Теплосодержание продуктов сгорания:

1) горени угля 886: 1,0146 = 873 ккал / м³

2) диссоциация СО - 3045 × 0,027 = - 82,2

3) диссоциация Н₂О -2580 × 0,002 = - 5,2

785,6 ккал / м³

2. Определим теоретическую температуру горения при

п = 1,25: i_O = 714 ккал / м³

t _K = 1839° х = 0 и у = 0

Задаёмся температурой равновесия 1700°.

lg K₁ = 5,347; K₃ = 4,621

Принимаем для х значение 0,02,

Тогда

у = = 0,0044

lg К₁ = lg[ ] = 4,754

Принимаем для х значение 0,01,

Тогда

у = = 0,0022

lg К₁ = lg[ ] = 5,372.

Интерполяцией находим

5,372 – 4,754 = 0,618

5,347 – 4,754 = 0,593

0,618: 0,01 = 0,593: s,

откуда

s = = 0,0096

х = 0,02 – 0,0096 = 0,0104,

у = = 0,0023.

Находим температуру, соответствующую

х = 0,0104 и у = 0,0023

Состав и количество продуктов сгорания:

м³ %

СО₂ 0,1399 (1- х)............................ = 0,1385 13,84

СО 0,1399× х.............................. = 0,0014 0,14

SO₂ 0.0026.................................= 0,0026 0,26

Н₂О 0,0485 (1- у)............................ = 0,0484 4,84

Н₂ 0,0485 × у............................... = 0,0001 0,01

О₂ 0,5 × 0,1399 × х + 0,0485 × у + 0,0408......... = 0,0416 4,16

N₂ 0,7682...................................= 0,7682 76,75

S = 1,0008 100,00

Теплосодержание продуктов сгорания:

1) горени угля 714: 1,0008 = 713 ккал / м³

2) диссоциация СО - 3045 × 0,0014 = - 4,3

3) диссоциация Н₂О -2580 × 0,0001 = - 0,3

708,4 ккал / м³

Задаёмся

t _K = 1800° t _K = 1900°

CO₂ 0,1384 × 1031 = 142,8 ккал / м³ CO₂ 0,1384 × 1095 = 151,6 ккал / м³

СО 0,0014 × 641,0= 0,9» СО 0,0014 × 680,0 = 1,0

SO₂ 0,0026× 1018 = 2,6» SO₂ 0,0026 × 1078 = 2,8»

Н₂О 0,0484 × 819,3 = 39,7» Н₂О 0,0484 × 873,2 = 42,3»

Н₂ 0,0001 × 598,4 = 0,1» Н₂ 0,0001 × 635,0 = 0,1»

O₂ 0,0416 × 669,1 = 27,9» О₂ 0,0416 × 710,5 = 29,6»

N₂ 0,7675 × 635,3 = 488,5» N₂ 0,7675 × 673,2 = 517,6»

____________________________ ____________________________

t ₁₈₀₀ = 702,5 ккал / м³ t ₁₉₀₀ = 745,0 ккал / м³

t _K = 1800 + × 100 = 1800 + 14 = 1814°.

Задаёмся температурой равновесия 1800°.

lg K₁ = 4,578; K₃ = 5,039

Принимаем для х значение 0,03,

Тогда

у = = 0,0061

lg К₁ = lg[ ] = 4,387

lg K₁ = 4,387

принимаем для х значение 0,02,

у = = 0,004

lg К₁ = lg[ ] = 4,754

Интерполяцией находим

4,754 – 4,378 = 0,367

4,578 – 4,378 = 0,191

0,367: 0,01 = 0,191: s,

откуда

s = = 0,005

х = 0,03 – 0,005 = 0,025,

у = = 0,005.

Находим температуру, соответствующую

х = 0,105 и у = 0,021

Состав и количество продуктов сгорания:

м³ %

СО₂ 0,1399 (1- х)............................ = 0,1364 13,84

СО 0,1399× х.............................. = 0,0035 0,35

SO₂ 0.0026.................................= 0,0026 0,26

Н₂О 0,0485 (1- у)............................ = 0,0483 4,83

Н₂ 0,0485 × у............................... = 0,0002 0,02

О₂ 0,5 × 0,1399 × х + 0,0485 × у + 0,0408......... = 0,0427 4,26

N₂ 0,7682...................................= 0,7682 76,67

S = 1,0019 100,00

Теплосодержание продуктов сгорания:

1) горени угля 714: 1,0019 = 712 ккал / м³

2) диссоциация СО - 3045 × 0,0035 = - 10,7

3) диссоциация Н₂О -2580 × 0,0002 = - 0,5

700,8 ккал / м³

Задаёмся

t _K = 1800° t _K = 1700°

CO₂ 0,1362 × 1031 = 140,5 ккал / м³ CO₂ 0,1362 × 967,2 = 132,0 ккал / м³

СО 0,0035 × 641,0= 2,2» СО 0,0035 × 602,3 = 2,1

SO₂ 0,0026× 1018 = 2,6» SO₂ 0,0026 × 956,6 = 2,5»

Н₂О 0,0482 × 819,3 = 39,6» Н₂О 0,0482 × 765,4 = 37,0»

Н₂ 0,0002 × 598,4 = 0,1» Н₂ 0,0002 × 561,4 = 0,1»

O₂ 0,0426 × 669,1 = 28,6» О₂ 0,0426 × 628,1 = 26,8»

N₂ 0,7667 × 635,3 = 488,0» N₂ 0,7667 × 596,3 = 458,0»

____________________________ ____________________________

t ₁₈₀₀ = 701,6 ккал / м³ t ₁₇₀₀ = 658,5 ккал / м³

t _K = 1700 + × 100 = 1700 + 98 = 1798°.

Графически (рис. 12) находим теоретическую температуру t_Т = 1799°, которой соответствуют:

х = 0,1572 и у = 0,0307

Состав и количество продуктов сгорания:

м³ %

СО₂ 0,1399 (1- х)............................ = 0,1365 13,63

СО 0,1399× х.............................. = 0,0034 0,34

SO₂ 0.0026.................................= 0,0026 0,26

Н₂О 0,0485 (1- у)............................ = 0,0483 4,82

Н₂ 0,0485 × у............................... = 0,0002 0,02

О₂ 0,0408+0,5(0,1399 х+ 0,0485 у)..............= 0,0426 4,26

N₂ 0,7682....................................= 0,7682 75,3

S = 1,0018 100,00

Теплосодержание продуктов сгорания:

1) горени угля 714: 1,0018 = 712 ккал / м³

2) диссоциация СО - 3045 × 0,0034 = - 10,4

3) диссоциация Н₂О -2580 × 0,0002 = - 0,5

701,1 ккал / м³

Для сжигания с коэффициентом избытка воздуха п = 1,5 теоретическая температура всего лишь на 4° ниже калориметрической. Другими словами в пределах точности расчёта в разбираемом примере при горении с избытками воздуха более 1,5 калориметрические и теоретические температуры горения совпадают.

Кроме поставленных выше общих вопросов, исследуем, пользуясь данными приведенного расчёта, ещё один весьма важный для эксплуатационных характеристик топлива вопрос о влиянии избытка воздуха на коэффициент использования топлива в печи. Из теплового баланса можно вывести следующее выражение для расхода тепла в рабочем пространстве печи.

Образуется при сгорании	газообразных продуктов	всего	нм 3	3,639 × 22,4 = 820,7	820,7 -- 1018,5 -- 1216,2 -- -- 1611,7 --	Примичание. Предлагается, что сера входит в каменный уголь в виде FeS2 окисляется по ур – ию FeS2+2,5O2=FeO+2SO2. Поэтому расход кислорода на окисление Fe в золе 0,25S. Расход О2: О= n Om азота: N= n Nm. Неиспользованый кислород О2=О т (1 - п) m
моль	-- -- -- -- -- -- --	36,639 100,0 45,467 100,0 54,295 100,0 63,122 100,0 71,949 100,0
N2	27,85 (из воз- духа) -- -- 0,058 -- --	27,953 76,30 34,927 76,82 41,901 77,18 48,847 77,42 55,848 77,61
O2	-- -- -- -- -- -- --	-- -- 1,854 4,08 3,708 6,83 5,562 8,81 7,415 10,31
SO2	-- -- 0,119 -- -- -- --	0,119 0,32 0,119 0,26 0,119 0,22 0,119 0,19 0,119 0,17
Н2О	-- 2,04 -- -- -- 0,167 --	2,207 6,02 2,207 4,85 2,207 4,06 2,207 3,50 2,207 3,07
СО2	6,36 -- -- -- -- -- --	6,36 17,36 6,36 13,99 6,36 11,71 6,36 10,08 6,36 8,84
Участвуют в горении	воздух	всего	нм 3	35,31 × 22,4 = 790,9	790,9 -- 988,7 -- 1186,4 -- 1384,1 -- 1581,9 --
моль	7,415 + 27,895 = 35,31	35,310 100,00 44,138 100,00 52,966 100,00 61,792 100,00 70,620 100,00
N2 млль	7,415 × 3,762 = 27,895	27,895 79,0 34,896 79,0 41,843 79,0 48,816 79,0 55,790 79,0
О2 моль	6,36 1,02 0,119 -0,114 -- -- 0,03	7,415 21,0 9,269 21,0 11,123 21,0 12,976 21,0 14,830 21,0
топливо	количество мол. m=g/m	6,36 2,04 0,119 0,114 0,058 0,167 --	-- % моль % моль % моль % моль %
моле- куляр ный вес m	--	--	п = 1,0............... п = 1,25.............. п = 150............... п = 1,75.............. п = 2,00...............
вес g кг	76,32 4,08 3,80 3,64 1,61 3,00 7,55
содер- жание %	76,32 4,08 3,80 3,64 1,61 3,00 7,55

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Линчевский В.П. Топливо и его сжигание. – М., Металургиздат, 1959. 400с

2. Михеев В.П., Федоров В.Н. Подовые и щелевые горелки для природного газа. - М.: Недра, 1965. 73с

3. Иванов Ю.В. Основы расчета и проектирования газовых горелок. - М.:

4. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. 400с.

5. Ионин А.А. Газоснабжение. М.: Стройиздат, 1975. 439с.