Определение теоретического и действительного расхода воздуха на горение

Топлива.

Горючие вещества топлива взаимодействуют с кислородом воздуха в определенном

количественном соотношении. Расход кислорода и количество получающихся продуктов

сгорания рассчитывают по стехиометрическим уравнениям горения, которые записывают

для 1 кмоля каждой горючей составляющей.

Стехиометрические уравнения горения горючих составляющих твердого и жидкого

топлива имеют вид:

углерода С + О2 = СО2:

12кг С + 32кг О2 = 44кг СО2;

1кг С + (32/12)кг О2 = (44/12)кг СО2; (5.11)

водорода 2Н2 + О2 = 2Н2О:

4кг Н2 + 32кг О2 = 36кг Н2О;

1кг Н2 + 8кг О2 = 9кг Н2О.

серы S + O2 = SO2:

32кг S + 32кг O2 = 64кг SO2;

1кг S + 1кг O2 = 2кг SO2;

Для горения 1 кг углерода, водорода и серы необходимо соответственно 8/3, 8 и 1 кг

кислорода. В топливе находится Ср/100 кг углерода, Нр/100 кг водорода, Sл

р/100 кг

летучей серы и Ор/100 кг кислорода. Тогда для горения 1 кг топлива суммарный расход

кислорода будет равен:

Мо

О2 = (8/3Ср + 8Нр + Sл

р - Ор) / 100.

Так как массовая доля кислорода в воздухе равна 0,232, то массовое количество воздуха

определяется по формуле:

Мо = (8/3Ср + 8Нр + Sл

р - Ор) / 100 · 100/23,2.

Мо = 0,115 Ср + 0,345 Нр + 0,043(Sл

р - Ор).

При нормальных условиях плотность воздуха о= 1,293кг/м3. Тогда объемное количество

воздуха, необходимого для горения 1кг топлива можно рассчитать по следующей

формуле:

Vо = Мо / со= Мо / 1,293 м3 /кг.

Vо = 0,0889 (Ср + 0,3755Sл

р) + 0,265 Нр – 0,033Ор.

Для газообразного топлива расход необходимого воздуха Vо определяют из объемных

долей горючих компонентов газа с использованием стехиометрических реакций:

Н2 + 0,5 О2 = Н2О;

СО + 0,5 О2 = СО2;

СН4 + 2 О2 = СО2 + 2Н2О;

Н2S+ 1,5О2 = SО2 + Н2О.

Теоретическое количество воздуха (м3/м3), необходимого для сжигания газа, определяют

по формуле:

Vо = 0,0476 [0,5СО + 0,5Н2 + 2СН4 +

+ 1,5Н2S + (m + n/4)CmHn - O2].

Количество воздуха Vо, рассчитываемого по формулам называется теоретически

необходимым. То есть Vо представляет собой минимальное количество воздуха,

необходимое для обеспечения полного сгорания 1 кг (1м3) топлива при условии, что при

горении используется весь содержащийся в топливе и подаваемый вместе с воздухом

кислород.

В реальных условиях из-за технических трудностей ощущается местный недостаток или

избыток окислителя (воздуха), в результате ухудшается полное горение топлива. Поэтому

воздух подается в большем количестве по сравнению с его теоретическим количеством

Vо. Отношение действительного количества воздуха (Vд), подаваемого в топку, к

теоретически необходимому количеству называется коэффициентом избытка воздуха:

 = Vд / Vо.