SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

Горение является сложной химической реакцией горючего (газ) и окислителя, кислород воздуха сопровождающейся выделением значительного количества тепла. Температура сгорания является важней характеристикой процесса сжигания газа. Используются понятия калориметрическая ( от лат. калор- тепло) и теоретическая температура сгорания.

Калориметрическая температура - это температура, до которой бы нагрелись продукты полного сгорания, если бы вся теплота газа и воздуха пошла бы на их нагревание. Для определения этой температуры запишем уравнение теплового баланса:



qVв +Iг + Iв =Iк .( 6.1)

где qVв высшая теплота сгорания газа, кДж/ м3; Iг , Iв –энтальпия газа и воздуха при температурах tг0С и tв0С поступления их в горелку; Iк – энтальпия продуктов сгорания при калориметрической температуре t к0С.

Выражение для Iгимеет вид:

Iг = tгVгсг ,( 6.2)

где Vг-объемные доли компонентов газа в 1 м 3 газа (м3); сг - объемная теплоемкость компонентов газа при постоянном давлении, кДж/м3 град.

Для Iв запишем соотношение:

Iв=Vвсвtв = αVвтсвt, (6.3)



где Vв объем воздуха, приходящийся на 1м3 газа; св –объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/м3 град; α =Vв/Vвт- коэффициент избытка воздуха в процессе горения: Vвт = 10.3 м3 - теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1м3 газа.

Энтальпия продуктов сгорания рассчитывается по их составу:



Iк= tк  Vс = ( VN2сN2 + VО2сО2 + VСО2сСО2 + VН2 ОсН2О), (6.4)



где V,с – объемы веществ в продуктах сгорания и их объемные теплоемкости при постоянном давлении; объемы веществ V определяются на основании химического уравнения процесса горения, так , например, уравнение горения метана имеет вид:



СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О. (6.5)



С помощью соотношений (6.1) …(6.4) найдем выражение для калориметрической температуры:



tк = (qvв + tг Vгсг +αVвтсвtв)/ Vс. ( 6.6)



Расчет калориметрической температуры горения по формуле (6.6) ведется методом последовательных приближений, т.к. значения теплоемкостей , входящие в формулу (6.6), зависят от температуры.

Из формулы (6.6) следует, что температура горения возрастает при использовании газа с большей теплотой сгорания qvв и при предварительном подогреве воздуха теплом отходящих газов ( увеличение tв ). Максимальная температура сжигания метана в воздухе 19500С.

Теоретическая температура сгорания отличается от калориметрической тем, что она определяется с учетом неполноты сгорания газа и потерь энергии на диссоциацию ( от лат. разъединение), т.е. на разложение части продуктов сгорания СО2 и Н2О [ см. формулу (6.5)] на составляющие. Потери энергии на диссоциацию учитываются при температурах, превышающих 20000С. При неполном сгорании газа в продуктах сгорания содержатся не прореагировавшие с кислородом воздуха метан, водород, окись углерода, сажа. Сжигание газа должно быть организовано так, чтобы происходило полное сгорание газа, при котором в продуктах сгорания содержатся только негорючие газы : СО2, N2, пары Н2О и некоторое количество избыточного кислорода при α > 1.

Отметим, что при сжигании газа обычно принимают коэффициент избытка воздуха α = 1,05…1,1. Необходимость избытка воздуха над теоретическим количеством вызвана тем, что в реальных условиях невозможно обеспечить равномерное перемешивание газа с воздухом и требуется дополнительное количество воздуха.