Определение состава продуктов полного сгорания топлива

Теоретическое количество кислорода,необходимое для сгорания 1 м³ топлива, м³/ м³:

(1)

где – процентное содержание i–го углеводорода в 1м³ топлива;

– процентное содержание сероводорода в 1 м³ топлива;

– число атомов соответственно углерода и водорода в химической формуле i-гo углеводорода.

Так как в атмосфере воздуха содержится 21% кислорода, то количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгора­ния 1 м³ топлива, будет в 1/0,21=4,76 раз больше, чем кислорода:

(2)

Количество двуокиси углерода (м³/м³), образующейся при сгорании 1 м³ газового топлива, определяется по следующей зависимос­ти:

(3)

где – процентное содержание двуокиси углерода в балласте топлива.

Количество сернистого газа (м³/м³), образующегося при сгорании 1 м³ топлива:

(4)

Количество водяных паров,образующихся при сгорании 1 м³ топлива:

(5)

где , – соответственно содержание (кг/м³) водяных паров, в балласте топлива и поступивших с воздухом(этими добавками, в силу их малости, часто пренебрегают);

– коэффициент избытка воздуха.

Количество кислорода,входящего в состав продуктов сгорания при :

(6)

Количество азота, образующегося при сгорании 1 м³ топлива:

(7)

где – процентное содержание азота в балласте топлива.

Полный объем продуктов сгорания 1 м³ топлива, м³/м³:

(8)

В случае определения состава продуктов сгорания с помощью газоанализатораустанавливается состав толькосухих продуктов сгорания, так как водяные пары конденсируютсяв газозаборной трубке и в самом газоанализаторе.

(9)

Расчет состава продуктов сгорания 1 м³ природного газа следует проводить при и при заданном в исходных данных . Результаты целесообразно представлять в виде таблицы 1.

Таблица 1 – Результаты определения состава продуктов сгорания 1 м³ природного газа

	Выход продуктов сгорания, м3/ м3
С02	S02	N2	02	H20	Vcyx	VГ
(стехиометрическая смесь)
(смесь с заданными избыточным воздухом)

Для понимания химизмагорения и сути метода определения состава продуктов сгорания газового топлива, а также для проверки результатов предыдущих вычислений необходимо дополнительно выполнить расчет в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 – Таблица расчета состава продуктов полного сгорания природных газов

Компоненты газовоздушной смеси и уравнения реакций горения	Расход воздуха, м3/ м3	Выход продуктов горения, м3/ м3
О 2	N 2	СО 2	Н 2 О	N 2	О 2	SО 2
Г О Р Ю Ч И Е К О М П О Н Е Н Т Ы	СН 4 С 2 Н 6 С 3 Н 8 С 4 Н 10 С 5 Н 12 H 2 S	СН 4 + 2 О 2 = =СО 2 + 2 Н 2 О С 2 Н 6 + 3,5 О 2 = = 2 СО 2 + З Н 2 О С 3 Н 8 + 5 О 2 = = 3 СО 2 + 4 Н 2 О С 4 Н 10 + 6,5 О 2 = = 4 СО 2 + 5 Н 2 О С 5 Н 12 + 8 О 2 = = 5 СО 2 + 6 Н 2 О H 2 S+ 1,5 О 2 = =SО 2 + Н 2 О	2 ri 3,5 ri 5 ri 6,5 ri 8 ri 1,5 ri	3,76∙2 ri 3,76∙3,5 ri 3,76∙5 ri 3,76∙6,5 ri 3,76∙8 ri 3,76∙1,5 ri	ri 2 ri 3 ri 4 ri 5 ri –	2 ri 3 ri 4 ri 5 ri 6 ri ri	7,52 ri 13,16 ri 18,8 ri 24,44 ri 30,08 ri 5,64 ri	– – – – – –	– – – – – ri
Итого для горючих компонентов топлива при						–
Б А Л Л А С Т	С0 2 N 2 Водяной пар(кг) в 1 м3 топлива (dT, кг/м3)	– – –	ri – –	– – 1,24∙ dT	– ri –	– – –	– – –

Таблица 2 – Таблица расчета состава продуктов полного сгорания природных газов (продолжение)

Компоненты газовоздушной смеси и уравнения реакций горения	Расход воздуха, м3/ м3	Выход продуктов горения, м3/ м3
О 2	N 2	СО 2	Н 2 О	N 2	О 2	SО 2
Избыточный воздух с содержанием водяного пара (dB, кг/м3)	(α B – l) Vo	–	1,24∙ ∙ αB ∙ ∙ Vo ∙ dB	0,79 ∙ (αB -1)∙ Vo	0,21∙ (αB- l) ∙ Vo	–
Итого для газовоздушной смеси	α B Vo
Примечание: Так как по закону Авогадро один мольлюбого идеального газа занимает при данных температуре и давлении всегда один и тот жеобъем, то уравнения реакциигорения характеризуют объемные соотношенияпри горении. Например, один объем с двумя объемами дают один объем и два объема . Здесь 3,76 соответствует отношению процентного содержания к содержанию в воздухе: 79/21=3,76; 1,24 (м3/кг) – удельный объем водяного пара, соответствующий его плотности 0,804 кг/м3 при 0°С и 0,101325МПа (1/0,804=1,24); – содержание компонентов топлива в долях единицы; , , , – количество (м3) соответствующих газов, образующихся от сгорания горючих компонентов топлива при .