Температурные характеристики продуктов сгорания

Если вся введенная в топку теплота без потерь (Q _хн= Q _мн= Q _но= Q _шл= Q _д=0) переходит в продукты сгорания, то при этом развивается наивысшая температура, которая называется адиабатической (калориметрической) температурой горения, ºС:

t _a = / Σ v_ic_i. (36)

С ростом α эта температура уменьшается.

Если полное сгорание топлива без потерь теплоты осуществляется в стехиометрическом количестве воздуха, т. е. при α = 1, и при вводе холодного воздуха и топлива, т. е. при t _в = 0 ºС, t _топ = 0 ºС, то температура сгорания зависит только от качества топлива.

Такую температуру Д.И. Менделеев назвал жаропроизводительностью топлива, ºС:

t _макс= Q _н^р/ Σ v_ic_i. (37)

При сжигании углеводородного топлива имеют место эндотермические реакции диссоциации продуктов горения.

Примем Σ Q _пот = Q _д.

Развивающаяся в этом случае температура называется теоретической температурой горения, ºС:

t _теор=( – Q _д)/ Σ v_i'c_i', (38)

где v_i' – выход продуктов сгорания с учетом диссоциации, м³/кг (м³/м³); c_i' – средние теплоемкости продуктов сгорания с учетом диссоциации, кДж/(м³∙К); Q _д – теплота, затрачиваемая на диссоциацию продуктов сгорания, кДж/кг (кДж/м³).

Влияние диссоциации начинает заметно сказываться при температуре t _a > 1500 ºС. Так, при сжигании мазута для t _a = 1700 ºС теоретическая температура t _теор = 1675 ºС, для t _a = 1800 ºС t _теор = 1760 ºС, для t _a = 2000 ºС t _теор = 1910 ºС, для t _a = 3000 ºС t _теор = 2500 ºС. Реальные температуры, развивающиеся в топках котлов и печей, обычно меньше 2200 ºС. При этом, с учетом (25), ºС:

t _теор=(Q _н^р+ Q _фт+ Q _фв– Q _д)/ Σ v_ic_i, (39)

где v_i и c_i – выход и теплоемкость продуктов сгорания без учета их диссоциации, а потери теплоты Q _д, кДж/кг(кДж/м³), рассчитываются с учетом диссоциации только СО₂ и Н₂О.

При температуре ниже 2000 ºС диссоциацией пренебрегают, в этом случае t _а = t _теор.

При теплотехнических расчетах печей пользуются действительной температурой печи, ºС

t _топ = η_п t _а, (40)

где η_п – пирометрический коэффициент топки (печи), учитывающий потери теплоты вследствие неполного сгорания, потери через кладку, на излучение и выбивание газов через окна, а также прямую отдачу теплоты металлу излучением. Для большинства печей η_п = 0,60…0,85.

Температуры сгорания являются локальными для определенных точек факела и определенных условий горения. В ядре факела температура равна теоретической, а в остальных точках факела температура ниже t_теор. Среднюю температуру факела определяют из выражения, К

= , (41)

где – температура газов на выходе из топки, К.

Дата добавления: 2014-11-29