Материалов. Определение теплотворной способности лесных горючих

Определение теплотворной способности лесных горючих

Расчет процессов горения лесных горючих материалов

Расчет процессов горения лесных горючих материалов (ЛГМ) подразделяется на три подраздела. В первом подразделе определяется теплотворная способность ЛГМ, во втором – тепловой и газовый баланс горения ЛГМ, в третьем – определение фактической теплотворной способности ЛГМ. По каждому разделу ведутся самостоятельные расчеты, которые записываются по аналогии с методическими указаниями.

Задание 7. Определить высшую (Qв) и низшую (Q_Н) теплотворную способность лесных горючих материалов по 1 кг вещества в абсолютно сухом состоянии (табл. 2.1):

а ) по формуле Д. И. Менделеева:

Q_в = 8100 · С +30 000 · Н + 2600 · S – 2000 · О ккал/кг, (2.1)

где С, Н, О, S – соответственно углерод, водород, кислород и сера в долях кг. Содержание серы принято равным нулю.

б) по известным термохимическим уравнениям:

Q_B = 8150 С + 34 200(Н – ) + 2156 S = 3871 + 513 = 4384 ккал/кг

в килоджоулях: Q_B = 34 200 С + 143 400(Н – ) + 9050 S кДж/кг (2.2)

Q_Н = 8150 C + 28 900(Н – ) + 2156 S ккал/кг, (2.3)

в килоджоулях:

Q_Н = 34 200 С + 121 100(Н – ) + 9050 S кДж/кг. (2.4)

Соотношение между ккал и кДж: 1ккал = 4,19 кДж.

в) по формуле И. А. Каблукова: Q_н = К × а,

где К - кислородный коэффициент;

а - постоянное число.

Постоянное число для каменного угля и нефтепродуктов равно:

а_у = 4,19 · 3050 ккал/кгО₂ = 12 800 ; (2.5)

для клетчатки: а_к = 4,19 · 3250 = 13 630 , (2.6)

Кислородный коэффициент К равен отношению массы кислорода (без его избытка) к массе горючего материала, при условии, что С и Н в процессе горения окисляются полностью до СО₂ и Н₂О:

, (2.7)

где С, Н и О выражены в долях кг (из табл. 2.1).

Низшая теплотворная способность клетчатки в абсолютно сухом состоянии (масса газов) равна:

Q_н = 13 630 · К = 13 630 ×1.386 = 18 891 кДж/кг

Для древесины К равно 1,30–1,42, керосина - 3,3, бензина - 3,5 кг. Кислородный коэффициент рассчитывается по трем основным химическим элементам. Если его соотнести к чистому кислороду, получим требуемую массу воздуха. Для рассматриваемого варианта она равна:

(2.8)

Общая масса продуктов горения будет равна 0,919 + 6,06 = 6,979 ≈ 7 кг. В этом объеме основную массу составят газы: СО₂; N_{2 ;} Н₂О; Аr (аргон). Зола останется в твердом состоянии, ее масса в продуктах сгорания не учтена. Соотношение между ЛГМ и воздухом 1:6; бензином 1:15,3; керосином 1:14,8.

Задание 8. Согласно вариантов

1) по данным табл. 2.1 вычислить кислородный коэффициент;

2) по данным табл. 2.1 определить потребность в чистом кислороде и воздухе для обеспечения горения лесных материалов при коэффициенте избытка воздуха α = 1. Потребность в кислороде определяется по уравнению (2.7), в воздухе – (2.8).

3) Определить удельную теплотворную способность (теплоемкость) всей массы компонентов (ЛГМ + воздух), участвующую в процессе горения.

Удельная теплоемкость равна:

(2.9)

Низшая теплотворная способность (Q_н) клетчатки в абсолютно сухом состоянии равна 18891 кДж/кг от всей массы, участвовавшей в процессе горения – 2669 кДж/кг. Сравнивая отношение между массой горючих материалов и воздухом, необходимым для их горения видим, что низшая удельная теплотворная способность всей массы газов будет в 7 раз меньше по сравнению со всей массой компонентов, участвующих в горении:

L = Q_н/ Qʹ_н = 18891/2699 = 7,

где L – отношение массы газов к массе продуктов горения.

Дата добавления: 2015-07-02