Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме

Расчет адиабатной температуры горения производится по известному составу продуктов сгорания газовой смеси.

(10)

где – низшая теплота сгорания 1 м³ природного газа, определяема как теплота сгорания при 0,101325 МПа и 0 °С без учета теплоты конденсацииводяных паров;

– начальные значения температур соответственно газообразного топлива и воздуха. В том случае, когда в резервуаре находится заранее перемешанная смесь топлива и воздуха ;

, – соответственно объемная доля и средняяв диапазоне 0… изохорная объемная теплоемкость (таблица 3) -гo компонента природного газа, включая балласт.

Таблица 3 – Средние в диапазоне от – 30 до + 50 °С значения объемной теплоемкости и показателя адиабаты простых газов

Газ, теплоемкость	Температура, °С

СО₂	С_р C_v	2,131 1,760	2,204 1,833	2,264 1,893	2,314 1,943	2,355 1,985	2,392 2,020	2,42 2,051
H₂O	С_р C_v	1,668 1,297	1,723 1,352	1,777 1,406	1,828 1,457	1,876 1,505	1,921 1,550	1,963 1,592
N₂	С_р C_v	1,372 1,001	1,397 1,018	1,420 1,049	1,441 1,070	1,459 1,088	1,475 1,104	1,489 1,118
O₂	С_р C_v	1,450 1,079	1,478 1,107	1,500 1,130	1,520 1,149	1,538 1,167	1,554 1,183	1,569 1,198
SO₂	С_р C_v	2,181 1,813	2,236 1,867	2,278 1,905	-	-	-	-

– соответственно количество и средняяв диапазоне 0... изохорная объемная теплоемкость (таблица 4) -го компонента продуктов сгорания газовоздушной смеси;

– средняяизохорная объемная теплоемкость воздухав диапазоне температур 0... .

Таблица 4 – Средние объемные теплоемкости продуктов сгорания природного газа, кДж/(м³К)

Газ	, кДж/(м³к)	, кДж/(м³к)	К, (C_p/С_V)
СН ₄	1, 177	1,55	1,317
С ₂ Н ₆	1,837	2,212	1,204
С _з Н ₈	2,675	3,050	1,140
С ₄ Н ₁₀	3,883	4,310	1,110
С ₅ Н ₁₂	4,760	5,133	1,078
N ₂	0,923	1,294	1,400
СО ₂	1,232	1,601	1,300
H ₂ S	1,135	1,508	1,300
H ₂ О	1,124	1,494	1,330
Воздух	0,926	1,297	1,400

Второе и третье слагаемые в числителе правой части – это физическая теплота соответственно топлива и воздуха, отнесенная к 1 м³ топлива.

Таблица 5 – Низшая теплота сгорания горючих компонентов природного газа

Газ	Метан СН₄	Этан С₂Н₆	Пропан С₃Н₈	Бутан С₄Н₁₀	Пентан С₅Н₁₂	Сероводород H₂S
, МДж/м³	35,82	63,75	91,40	118,0	146,0	23,65

В знаменателе – внутренняя энергия продуктов сгорания 1 м³топлива с участием м³ воздуха.

, (11)

где – низшая теплота сгорания i-гo компонента (простого газа), входящего в состав топлива. В таблице 5 приведены значения для горючих компонентов природного газа при 0 °С и 0,101325 МПа.

Значение , необходимое для вычисления , заранее не известно, поэтому определяют методом последовательных приближений. С целью экономии времени, можно рекомендовать графический метод нахождения . Для этого задаются несколькими значениями , близкими к предполагаемой температуре (например, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800°С). По таблице 4 средних объемных теплоемкостей газов для каждого определяются . Далее по формуле (10) подсчитываются соответствующие значения . Построив график зависимости от находят истинное з начение как точку пересечения кривой с прямой .