ля природного газу наводиться в Додатку 8.
4. Теплота згоряння палива
Горіння - це інтенсивна реакція окислення, в якій виділення хімічної енергії супроводжується тепловим випромінюванням.
Згорання палива може бути повним і неповним.
При повному згорянні в продуктах горіння утворюються речовини не здатні до подальшого окислення: СО2, Н2О, SО2.
При неповному згорянні, в утворилися продуктах горіння присутні речовини, здатні до подальшого окислення: СО, Н2S та ін
Наприклад, результат повного згоряння вуглецю у вигляді графіту описується стехиометрическим рівнянням [3]:
С + О2 = СО2 + 34,07 МДж/кг. (4.1)
При неповному згорянні:
С + 0,5 В· О2 = СО + 10,27 МДж/кг. (4.2)
Примітка:
Що міститься в твердому і рідкому паливі вуглець, також як і водень, входить до складу складних органічних сполук, що утворюють горючу масу палива.
У техніці розрізняють вищу і нижчу теплоти згорання робочого палива (теплотворна здатність палива або теплотворність).
Вища теплота згоряння палива - це теплота, яка виділяється при повному згорянні всіх горючих компонентів 1 кг або 1 м3 палива.
Примітка: 1 нм3 - це 1 м3 газу, що знаходиться при нормальних умовах (н.у.), тобто при рн = 101325 Па і Тн = 273,15 К.
Фізичний зміст можна представити таким чином. Після повного згоряння 1 кг або 1 м3 палива утворюється високотемпературна газова суміш (димові гази), що складається з п'яти газів: СО2, Н2О, SО2, N2 і О2. Цю суміш охолоджують до 0 Вє С. Теплоту, яку потрібно відвести при такому охолодженні, називають вищої теплотою згоряння палива. Очевидно, що пари Н2О, що знаходяться в димових газах, в кінці процесу охолодження (при 0 Вє С) перебуватимуть в рідкій фазі, тому що при 100 Вє С відбудеться їх практично повна конденсація.
Значення визначається експериментально (Додаток 9), або розраховується за емпіричними формулами за відомим елементарному складу палива.
У теплових агрегатах, як правило, відпрацьовані димові гази знаходяться при тиску близькому до атмосферного і мають температуру трохи вище 100 Вє С, а значить вода в них знаходиться у вигляді пари. Це необхідно, щоб виключити конденсацію пари в трубі, через яку димові гази викидаються в атмосферу (при конденсації труба швидко руйнується). p> У зв'язку з цим, для зручності проведення теплотехнічних розрахунків (щоб не враховувати в них теплоту випаровування Н2О), вводиться нижча теплота згоряння палива. Значення визначається за відомою шляхом перерахунку. З віднімається теплота, яка вивільняється при конденсації Н2О в димових газах при 100 Вє С. А також те кількість теплоти, на яке відрізняються процеси охолодження води (від 100 Вє С до 0 Вє С) від охолодження водяної пари (теж від 100 Вє С до 0 Вє С). Ця відмінність можна розрахувати за відомими значеннями середніх теплоємностей води і водяної пари при постійному тиску (теплоємність пара приблизно в два рази менше теплоємності води). p> Зазначена вище різниця між і становить приблизно 2510 кДж (600 ккал) на 1 кг вологи [3].
Таким чином, для твердого та рідкого палива можна записати:
= - 2510 В·, кДж/кг, (4.3)
де НР і WР - вміст водню і вологи в робочому паливі,%.
Коефіцієнт 9 перед у формулі (2.1) вказує на те, що, з 1 кг Н2 при окисленні утворюється 9 кг Н2О.
На практиці для розрахунку нижчої теплоти згорання твердого або рідкого робочого палива за відомим елементарному складу користуються емпіричну формулою Д.І. Менделєєва [10]:
= 338CР + 1025HР - 108,5 (OР -) - 25WР, кДж/кг. (4.4)
Нижчу теплоту згоряння газоподібного палива щодо компонентного складу обчислюють за формулою [10]:
= 108 Н2 + 126 СО + 234 Н2S + 358 СН4 + 591 С2Н4 +
+ 638 С2Н6 + 860 С3Н6 + 913 С3Н8 + 1135 С4Н8 + 1187 С4Н10 +
+ 1461 С5Н12 + 1403 С6Н6, кДж/кг, (4.5)
де Н2, СО, Н2S, СН4, С2Н4, С2Н6, С3Н6, С3Н8, С4Н8, С4Н10, С5Н12,
6Н6 - об'ємні% відповідних компонентів палива, а коефіцієнти перед ними - теплові ефекти реакцій окислювання даного пального компонента, кДж/нм3, поділені на 100.
Крім іноді в розрахунках використовується QН СТ - теплота згоряння при стандартних умовах (20 Вє С, 760 мм рт. ст.):
QН СТ = В·. (4.6)
5. Умовне паливо
Ефективність використання палива в тепловому агрегаті характеризується питомою витратою палива - це витрати палива на одиницю продукції.
Наприклад, на отримання в котельному агрегаті 1 т пари витрачається 50 нм3 природного газу, тобто питома витрата 50 нм3/т. Для зручності зіставлення різних видів палива, наприклад, при порівнянні питомих витрат, вводиться поняття - умовне паливо (у...
