Алгоритм расчета температуры горения

 

1. Рассчитать суммарный объем продуктов горения и отдельно объем каждого компонента продуктов горения.

 

V_ПГ^пр = V(CO₂) + V(H₂O) + V(N₂) + V(SO₂) + DV_возд

 

Расчет объема продуктов горения выполняется в зависимости от характера горючего вещества (индивидуальное вещество, смесь газов или вещество сложного элементного состава). Методика расчета приведена в примерах 2.8, 2.9, и 2.10.

Для индивидуальных веществ можно также определять количество продуктов горения в молях (коэффициенты в уравнении реакции горения).

 

2. Рассчитать низшую теплоту сгорания вещества.

Для индивидуальных веществ расчет выполняется по I следствию закона Гесса (при наличии табличных значений энтальпий образования).

По формуле Д.И. Менделеева (3.3) расчет Q_н может быть выполнен как для веществ с известным элементным составом, так и для индивидуальных веществ.

Для газовых смесей Q_н рассчитывается по формулам (3.4) и (3.5).

 

3. Если по условию задачи есть теплопотери (h), то рассчитывается количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения Q_ПГ

 

Q_ПГ = Q_н (1 – h), кДж/кг или кДж/м³(3.9)

 

4. Находим среднее теплосодержание продуктов горения Q_ср

 

при отсутствии теплопотерь (h)

Q_ср = , кДж/м³ (3.10)

при наличии теплопотерь

Q_ср = , кДж/м³ (3.11)

 

5. По значению Q_ср с помощью таблиц приложений 3 и 4 (“Теплосодержание газов при постоянном давлении”), ориентируясь на азот , приближенно определяем температуру горения Т₁.

При подборе температуры горения ориентируются на азот, т.к. в большей степени продукты горения состоят именно из азота. Однако, поскольку теплосодержание углекислого газа и паров воды выше, чем у азота, то их присутствие в продуктах горения несколько понижает температуру горения, поэтому ее нужно принимать несколько ниже (на 100-200⁰С), чем по азоту.

 

6. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при выбранной температуре Т₁:

 

(3.12)

где

Q¹(CO₂), Q¹(H₂O), Q¹(N₂), Q¹(SO₂), Q¹(возд) – табличные значения теплосодержания газов

при выбранной температуре Т₁.

 

7. Сравниваем Q¹_ПГ с Q_н или Q_ПГ, рассчитанных по п.2 или п.3.

Если Q¹_ПГ < Q_н (Q_ПГ), то выбираем температуруТ₂ > Т₁ на 100⁰С;

если Q¹_ПГ > Q_н (Q_ПГ), то выбираем температуруТ₂ < Т₁ на 100⁰С.

8. Повторяем расчет теплосодержания продуктов горения при новой температуре Т₂:

 

9. Расчет проводим до получения неравенства:

 

Q¹_ПГ < Q_н (Q_ПГ) < Q²_ПГ, где

 

Q¹_ПГ и Q²_ПГ – теплосодержание продуктов горения при температурах Т₁ и Т₂,

отличающихся на 100⁰С.

 

10. Интерполяцией определяем температуру горения Т_Г:

 

Т_Г = Т₁ + (3.13)

 

Если потери тепла не учитывались, то получаем адиабатическую температуру горения, а если учитывались, то - действительную температуру горения вещества.

 

Расчет действительной температуры горения индивидуального вещества

Пример 3.4. Вычислить действительную температуру горения анилина С6Н5NH2, если потери тепла излучением составляют 20 %, а горение протекает с коэффициентом избытка воздуха 1, 1.

 

 

1. Составляем уравнение реакции горения анилина:

 

С₆Н₅NH₂ + 7, 75(O₂ + 3, 76 N₂) = 6 CO₂ + 3, 5 H₂O + 7, 75× 3, 76 N₂ + 0, 5 N₂

 

По уравнению реакции горения определяем число моль продуктов горения и число моль избытка воздуха:

 

n_в^теор = 7, 75 × 4, 76 = 36, 89 моль

Dn_в = n_в^теор (a –1) = 36, 89 (1, 1 – 1) = 3, 689 моль

n_пг^пр = n(СО₂)+n(Н₂О) n(N₂)+n(DV_в) = 6 + 3, 5 + 7, 75× 3, 76 + 0, 5 + 3, 689 = 42, 829 моль

 

2. Теплота горения анилина по справочным данным составляет

Q_гор = 3484, кДж/моль = 3484000 Дж/моль

 

3. По условию задачи теплопотери составляют 20 %, следовательно, h = 0, 2.

 

Q_ПГ = 3484000 (1 – 0, 2) = 2787200 Дж/моль

 

4. Определяем среднее теплосодержание продуктов горения:

Q_ср = 65077, 4 Дж

 

5. По таблице приложения 3, ориентируясь на азот, определяем Т₁ = 1800⁰С

 

6. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 1800⁰С.

 

Q_ПГ¹⁸⁰⁰ = 96579, 5× 6 + 77598, 8× 3, 5 + 59539, 9× 7, 75× 3, 76 + 66000× 3, 689 = 2859312, 7 Дж

 

7. Q_ПГ¹⁸⁰⁰ = 2859312, 7 > Q_ПГ = 2787200, следовательно, выбираем Т₂ = 1700⁰С

 

8. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 1700⁰С.

 

Q_ПГ¹⁷⁰⁰ = 90545, 9× 6 + 72445, 1× 3, 5 + 55936, 5× 7, 75× 3, 76 + 56397, 4× 3, 689=2662844, 5 Дж

 

Q_ПГ¹⁷⁰⁰ = 2662844, 5 < Q_ПГ = 2787200, следовательно температура горения находится в интервале от 1700 до 1800⁰С.

 

9. Рассчитываем температуру горения:

 

Т_Г =1700 + = 1763⁰С = 2036 К

 

 

Расчет действительной температуры горения сложного вещества с известным элементным составом

Пример 3.5. Вычислить действительную температуру горения горючего сланца следующего состава: С – 35 %, Н – 5 %, О – 10 %, S – 4 %, N – 1 %, W – 15 %, зола – 30 %. Потери тепла излучением составляют 10 %, а горение протекает с коэффициентом избытка воздуха 1, 2. Условия нормальные.

 

1. По формулам (2.9) – (2.12) определяем объем каждого компонента продуктов горения 1 кг горючего сланца.

 

V(СО₂) = = 0, 651 м³

V(H₂O) = = 0, 746 м³

V(SО₂) = = 0, 028 м³

V(N₂) = = 3, 455 м³

V_ПГ = 0, 651 + 0, 746 + 0, 028 + 3, 455 = 4, 88 м³

 

2. Горение протекает с коэффициентом избытка воздуха 1, 2, следовательно, в состав продуктов горения будет входить избыточный воздух.

По формуле (3.8) определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения данной массы образца угля:

V_в^теор = = 4, 28 м³

Избыток воздуха определим по формуле (2.4):

 

DV_в= V_в^теор(a -1) = 4, 28× (1, 2 – 1) = 0, 856 м³

 

С учетом избытка воздуха практический объем продуктов горения составит:

V_ПГ^* = V_ПГ + DV_в = 4, 88 + 0, 856 = 5, 736 м³

 

3. Рассчитываем Q_н по формуле Д.И. Менделеева.

 

Q_н = 339, 4× 35 + 1257× 5 – 108, 9× (10 + 1 – 4) – 25, 1× (9× 5 + 15) = 15881, 7 кДж/кг

 

4. С учетом теплопотерь определяем теплосодержание продуктов горения:

 

Q_ПГ = 15881, 7 (1, 1 – 1) = 14293, 53 кДж/кг

 

5. Определяем среднее теплосодержание продуктов горения:

 

Q_ср = 2480, 22 кДж/м³

По таблице приложения 4, ориентируясь на азот, определяем Т₁ = 1500⁰С.

 

6. Определяем теплосодержание продуктов горения при 1500⁰С:

 

Q_ПГ¹⁵⁰⁰ = 3505, 7× 0, 651 + 2781, 3× 0, 746 + 2176, 7× 3, 455 + 3488, 2× 0, 028 + 2194, 7× 0, 856 = 13853, 889 кДж

 

7. Q_ПГ¹⁵⁰⁰ = 13853, 889 < Q_ПГ = 14293, 53, следовательно, выбираем Т₂ = 1600⁰С.

 

8. Определяем теплосодержание продуктов горения при 1600⁰С:

 

Q_ПГ¹⁶⁰⁰ = 3771, 4× 0, 651 + 3004, 2× 0, 746 + 2335, 5× 3, 455 + 3747, 5× 0, 028 + 2355, 2× 0, 856 = 14886, 44 кДж

9. Q_ПГ¹⁶⁰⁰= 14886, 44 > Q_ПГ = 14293, 53, следовательно, температура горения вещества находится в интервале от 1500 до 1600⁰С.

 

10. Определяем температуру горения:

 

Т_Г =1500 + = 1556⁰С = 1829 К

 

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. АЛГОРИТМ 5 Подсчет критерия Н Крускала-Уоллиса
2. АЛГОРИТМ 6 Подсчет критерия S Джонкира
3. АЛГОРИТМ АНАЛИЗА ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ
4. АЛГОРИТМ ВАКЦИНАЦИИ ПРОТИВ ВИРУСНОГО ГЕПАТИТА В
5. АЛГОРИТМ ВВЕДЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ ЧЕРЕЗ РОТ
6. АЛГОРИТМ ВЗВЕШИВАНИЯ НОВОРОЖДЕННОГО
7. Алгоритм выбора многофункциональных критериев
8. Алгоритм выбора схемы преобразователя
9. Алгоритм выполнения женской прически
10. Алгоритм действия работодателя при проведение реорганизации
11. Алгоритм действия фельдшера на догоспитальном этапе
12. АЛГОРИТМ ЗАБОРА КРОВИ ИЗ ПУПОЧНОГО КАТЕТЕРА