Расчет показателей горения газообразного топлива

РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГОРЕНИЯ 

ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

 

Горением называют протекающую  сравнительно быстро во времени химическую реакцию соединения горючих компонентов с кислородом, сопровождающуюся интенсивным  выделением теплоты и резким повышением температуры продуктов сгорания. Реакция горения описываются стехиометрическими уравнениями, характеризующими качественно и количественно вступающие в реакцию и образующиеся в результате ее вещества. Общее уравнение реакции горения любого углеводорода

где m, n - число атомов углерода и водорода в молекуле;

Q_н - теплота сгорания.

В практике сжигания газа кислород для  горения подается с воздухом как  его составная  часть. Тогда уравнение реакции горения применительно к горению любого углеводорода в воздухе можно записать в виде

Для сложного газа теоретический расход сухого воздуха V_тс, м³/м³, может быть подсчитан по формуле, составленной на основании потребности в кислороде отдельных компонентов, входящих в смесь:

 

где A_i - см.табл.1,

V_i - процентное содержание компонент в смеси.

Теоретический расход влажного воздуха Vтвл, м³/м³, больше определяемого по формуле (3) на объем содержащихся в нем водяных паров

где d_в - влажность воздуха, г/м³.

Объем отдельных компонентов  продуктов сгорания сложных газов, м³/м³, при сжигании их с избытком влажного воздуха может быть определен по следующим формулам :

где B_i, C_i - см. табл.1,

a- коэффициент избытка воздуха.

 

Калориметрическая температура горения t_к определяется по формуле

 

С_pCO2, С_pH2O, С_pN2, С_pO2,... - средние объемные теплоемкости (см. табл.2)

Таблица 1

Компоненты  топлива		Qн	Коэффициенты уравнения  реакции горения
		КДж/м3	А	В	С
Азот	N2	0	0	0	0
Водяной паp	H2O	0	0	0	0
Диоксид углерода	CO2	0	0	1	0
Кислород	O2	0	-1	0	0
Водород	H2	108,3	0,5	0	1
Оксид углерода	CO	126,8	0,5	1	0
Метан	CH4	357,6	2	1	2
Этан	C2H6	696,9	3,5	2	3
Этилен	C2H4	630,4	3	2	2
Пропан	C3H8	991,7	5	3	4
Пpопилен	C3H6	919,5	4,5	3	3
н-Бутан	C4H10	1285,0	6,5	4	5
Бутилен	C4H8	1214,0	6	4	4
Пентан	C5H12	1580,0	8	5	6
Воздух		711,8	0	0	0

 

Контрольный пример :

                Коэффициент избытка воздуха    1.1

                Влажность воздуха, г/м³        10

                Темпеpатуpа воздуха,C        25

                Температура газа,С                 25

Состав  газа, %:

Азот N₂                                                    1.30,

Диоксид углерода  CO₂        0.50,

Метан  CH₄                                     98.00,

Этан  C₂H₆                           0.14,

Пропан  C₃H₈                      0.04,

н-Бутан  C₄H₁₀                   0.02

 

Выход пpодуктов гоpения ,

Диоксид углеpода         Водяной паp          Азот          Кислоpод

         м³/м³                           м³/м³                 м³/м³            м³/м³

          0.9898                       2.0946              8.1543           0.1967

Калоpиметpическая  темпеpатуpа, С                       1884

 

Компоненты  топлива	Средняя объемная теплоемкость газов, ккал/(м3 оС) при температуре
	0	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800	1900	2000	2100	2200	2300	2400	2500
Азот	0,3102	0,3106	0,3114	0,3131	0,3154	0,3182	0,3213	0,3245	0,3276	0,3307	0,3337	0,3365	0,3392	0,3417	0,3441	0,3463	0,3484	0,3504	0,3522	0,3540	0,3556	0,3572	0,3587	0,3600	0,3613	0,3625
Водяной паp	0,3569	0,3595	0,3636	0,3684	0,3739	0,3797	0,3857	0,3920	0,3984	0,4050	0,4115	0,4181	0,4244	0,4306	0,4366	0,4425	0,4481	0,4537	0,4589	0,4639	0,4688	0,4735	0,4779	0,4822	0,4864	0,4903
Диоксид углерода	0,3821	0,4061	0,4269	0,4449	0,4609	0,4750	0,4875	0,4988	0,5090	0,5181	0,5263	0,5338	0,5407	0,5469	0,5526	0,5578	0,5626	0,5671	0,5712	0,5750	0,5785	0,5818	0,5848	0,5876	0,5902	0,5926
Кислород	0,3119	0,3147	0,3189	0,3239	0,3290	0,3339	0,3384	0,3426	0,3463	0,3498	0,3529	0,3557	0,3584	0,3608	0,3631	0,3653	0,3673	0,3693	0,3712	0,3730	0,3748	0,3764	0,3781	0,3797	0,3813	0,3828
Водород	0,3049	0,3083	0,3098	0,3103	0,3110	0,3117	0,3124	0,3134	0,3145	0,3159	0,3174	0,3199	0,3208
Оксид углерода	0,3103	0,3109	0,3122	0,3145	0,3174	0,3207	0,3242	0,3277	0,3311	0,3343	0,3374	0,3403	0,3430
Метан	0,3702	0,3922	0,4201	0,4505	0,4814	0,5112	0,5400	0,5677	0,5957	0,6216	0,6447	0,6655	0,6838
Этан	0,5478	0,5959	0,6627	0,7271	0,7902	0,8465	0,9023	0,9521	0,9986	1,0418	1,0818	1,1187	1,1525
Этилен
Пропан	0,7281	0,8383	0,9471	1,0435	1,1368	1,2165	1,2974	1,3670	1,4303	1,4883	1,5432	1,5949	1,6436
Пpопилен
н-Бутан	0,9860	1,1238	1,2554	1,3786	1,4986	1,5976	1,6993	1,7877	1,8649	1,9380	2,0072	2,0728	2,1348
Бутилен
Пентан
Воздух	0,3098	0,3106	0,3122	0,3146	0,3174	0,3207	0,3240	0,3274	0,3306	0,3338	0,3367	0,3395	0,3422	0,3447	0,3470	0,3492	0,3513	0,3532	0,3551	0,3568	0,3585	0,3600	0,3615	0,3629	0,3643	0,3655