2.2. Тепловой и газовый баланс горения лесных материалов
Выделение и расход тепла, потребление воздуха и количества продуктов сгорания рассмотрим на примере горения лесной подстилки. Средний химический состав этого материала приведен в табл. 2.1.
Задание:
Определить теплоту сгорания по вариантам и рассчитать количество кислорода для полного сгорания С и Н до СО2 и Н2О.
Таблица 2.1. Средний химический состав ЛГМ и их теплотворная
Способность в абсолютно сухом состоянии
|
Вариант |
Единица измерения |
Содержание элементов |
Теплота сгорания | |||||
|
С |
Н |
О |
N |
Зола |
Qв |
Qн | ||
|
1 |
% |
47,5 |
6,1 |
36,9 |
1,4 |
8,1 |
|
|
|
кг |
0,475 |
0,061 |
0,369 |
0,014 |
0,081 |
|
| |
|
2 |
% |
50,2 |
6,2 |
36,2 |
1,2 |
6,2 |
|
|
|
кг |
0,502 |
0,062 |
0,362 |
0,012 |
0,062 |
|
| |
|
3 |
% |
52,4 |
6,1 |
36,4 |
1,3 |
3,8 |
|
|
|
кг |
0,524 |
0,061 |
0,364 |
0,013 |
0,038 |
|
| |
|
4 |
% |
48,6 |
7,6 |
37,2 |
1,8 |
4,8 |
|
|
|
кг |
0,486 |
0,076 |
0,372 |
0,018 |
0,048 |
|
| |
|
5 |
% |
49,0 |
5,2 |
35,0 |
1,9 |
8,9 |
|
|
|
кг |
0,490 |
0,052 |
0,350 |
0,019 |
0,089 |
|
| |
|
6 |
% |
51,2 |
6,1 |
35,9 |
1,9 |
4,9 |
|
|
|
кг |
0,512 |
0,061 |
0,359 |
0,019 |
0,049 |
|
| |
|
7 |
% |
51,1 |
6,8 |
34,0 |
1,8 |
5,3 |
|
|
|
кг |
0,511 |
0,068 |
0,340 |
0,018 |
0,053 |
|
| |
|
8 |
% |
46,4 |
6,0 |
36,7 |
1,4 |
9,5 |
|
|
|
кг |
0,464 |
0,060 |
0,367 |
0,014 |
0,95 |
|
| |
|
9 |
% |
48,7 |
6,3 |
36,8 |
1,9 |
6,3 |
|
|
|
кг |
0,487 |
0,063 |
0,368 |
0,019 |
0,063 |
|
| |
|
10 |
% |
51,0 |
7,0 |
36,0 |
1,8 |
4,2 |
|
|
|
кг |
0,510 |
0,070 |
0,360 |
0,018 |
0,042 |
|
| |
Пример расчета:
К=
=
1,267 + 0,488 – 0,369 = 1,386 кг.
В атмосфере кислород находится в смеси с азотом и другими газами, являющимися балластом для горения. Но их нельзя отделить от кислорода. Поэтому для обеспечения сгорания топлива воздуха потребуется больше, чем чистого кислорода. Экспериментально установлено, что в 1 кг воздуха при влажности 60 % содержится: кислорода – 22,85 % (0,2285), азота – 79 % (0,7900), аргона – 1,29 % (0,00129), водяного пара – 0,53 % (0,0053), углекислого газа (С02) – 0,04 % (0,0004).
Для полного сгорания лесных горючих материалов потребуется воздуха
В
=
=
6,06 кг.
Общая масса газообразных продуктов сгорания окажется равной
0,919 + 6,06 = 6,979. Зола останется в твердом состоянии и в расчет не включается. Соотношение между горючим и воздухом для лесных материалов 1: 6,1, для бензина 1: 15,3.
Если тепло, выделяющееся в процессе горения, относить не к 1 кг топлива, а ко всем компонентам, участвующим в процессе, удельная теплотворная способность сильно снизится. Например, при сгорании в атмосфере абсолютно сухой древесины низшая теплотворная способность Qн = 2800, опада и подстилки – 2640, бензина – 3060, углерода – 2682, водорода – 3360 кДж/кг.