1.2.4. Определение количества и состава продуктов сгорания

Масса продуктов сгорания в соответствии с законом сохранения массы равняется сумме масс сожженного топлива и использованного для этих целей окислителя. Если в качестве окислителя использовался кислород воздуха, то масса продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг топлива, определяется соотношением:

,

то есть при прочих равных условиях масса продуктов сгорания растет с увеличением коэффициента избытка воздуха. Это приводит к снижению жаропроизводительности, а также увеличивает количество теплоты, уносимой с уходящими газами.

1.2.5. Определение состава продуктов сгорания

Определение состава продуктов сгорания производится аналогично определению потребного количества окислителя. В основу этого расчета также кладутся балансовые уравнения 1.1, 1.2 и 1.3.

Количество влаги определяется по соотношению:

.

Количество диоксида углерода:

.

Количество диоксида серы:

.

Кроме того, надо учесть, что в продукты сгорания переходит практически весь азот поданного для горения воздуха:

,

где 0,77 – массовая доля содержания азота в воздухе.

А также кислород, содержащийся в избыточной части поданного воздуха:

.

1.2.6. Определение температуры конца сгорания

Температура конца сгорания определяется из уравнения теплового баланса сжигающего устройства:

,

где – коэффициент полноты сгорания горючего;

– масса горючего;

– низшая теплота сгорания горючего;

– теплоемкость горючего;

– температура горючего при поступлении его в зону реакции;

– температура начала реакции;

– теплоемкость окислителя;

– масса окислителя;

– температура окислителя;

– теплоемкость продуктов сгорания;

– масса продуктов сгорания;

– температура конца сгорания (адиабатная температура).

В этом уравнении первое слагаемое означает количество теплоты, образующееся в результате сгорания горючего. Второе – количество теплоты, вносимое горючим в зону реакции. Третье – количество теплоты, вносимое окислителем в зону реакции. Правая часть уравнения означает количество теплоты, содержащейся в продуктах сгорания.

1.2.7. Упрощенная форма уравнения теплового баланса

Для инженерных расчетов, связанных с определением температуры конца сгорания (максимальная температура сгорания), применяется упрощенная форма уравнения теплового баланса.

Допущения:

1. пренебрегаем начальной температурой реакции;

2. пренебрегаем теплотой, вносимой горючим в зону реакции горения.

,

где ;

– теплоемкость воздуха;

- масса воздуха;

- температура воздуха.

Температура конца сгорания выражается из уравнения теплового баланса, в результате чего получается квадратное уравнение. Температурой конца сгорания является положительный корень при решении этого уравнения.

Глава 2

2.1. Основные понятия и определения термодинамики

В термодинамике объектом изучения является термодинамическая система, под которой понимают совокупность тел, которые могут энергетически взаимодействовать между собой и с другими телами и обмениваться с ними веществом.

Внешние по отношению к выделенной термодинамической системе тела носят название окружающей среды.

Различают закрытые и открытые системы. В первом случае отсутствует обмен веществом между системой и средой. Во втором случае такой обмен имеет место.

Энергетическое взаимодействие между системой и окружающей средой заключается, в общем случае, в обмене работой и теплотой.

Первый способ передачи энергии – это работа. В термодинамике работа обозначается L (Дж), если она отнесена ко всей системе, и через l (Дж/кг), если к 1кг ее массы. Принято считать работу положительной в том случае, когда система производит работу над окружающей средой. Если среда производит работу над системой, то в этом случае работа считается отрицательной.

Второй способ передачи энергии – это теплота. В термодинамике принято обозначать тепло, полученное (отданное) всей системой – Q (Дж), а отнесенное к единице массы системы – q (Дж/кг). При этом принято считать теплоту, полученную системой, положительной.

Системы, не имеющие никаких взаимодействий с окружающей средой, называются изолированными.

Если между системой и окружающей средой из всех взаимодействий отсутствует лишь теплообмен, то такая система называется адиабатной.

В термодинамике термодинамическими системами являются тела, посредством которых осуществляется преобразование теплоты в работу и обратно. Их называют рабочими телами.