Объемы и состав продуктов сгорания

При проектировании теплотехнических агрегатов нужно знать количество образующихся газов, чтобы правильно рассчитать газоходы, дымовую трубу, выбрать устройство (дымосос) для удаления этих газов и т. д. Как правило, количества продуктов сгорания (как и подаваемого воздуха) относят на единицу топлива (на 1 кг для твердого и жидкого и на 1 м³ в нормальных условиях для газа). Их рассчитывают исходя из уравнения материального баланса го­рения. Для грубых оценок можно считать, что в нормальных условиях объем продуктов сгорания твердого и жидкого топлив равен объему воздуха , а газообразного топлива , ибо объем основной составляющей дымовых газов — азота, так же как и «избыточного» кислорода, при горении не меняется. В реакциях C + O₂ = CO_2, S + O₂ = SO₂ объем газов тоже остается постоянным. Для более точных расчетов необходимо все же учитывать, что при сжигании твердого топлива > (обычно на 15—25 %) прежде всего из-за испарения содержащейся в нем влаги, а также из-за образования во дяного пара при сгорании водородсодержащих соединений.

При полном сгорании

Здесь — избыточный кисло­род воздуха, «транзитом» проходящий в продукты сгорания; — азот воздуха, также проходящий «транзитом» (азотом топлива пренебрегаем); — объем сухих трех­атомных продуктов сгорания.

Поскольку при сгорании 1 кмоля углерода и серы (соответственно 12 и 32 кг) по реакциям образуется по 1 кмолю CO₂ и SO₂, а объем 1 кмоля идеального газа в нормальных условиях равен 22,4 м³, то объем трехатомных продуктов сгорания, м³/кг, можно записать

При сгорании 1 кг водорода по реакции образуется 9 кг водяного пара, кроме того, испаряется и влага топлива. В идеально-газовом приближении плотность водяного пара в нормальных условиях равна 18/22,4 = 0,805 кг/м³. Водяным паром, содержащимся в воздухе (около 10 г на 1 м³), можно пренебречь. Следовательно,

Приведенные формулы позволяют рассчитать также состав продуктов сго­рания, т. е. процентное содержание в нем отдельных компонентов, например кон­центрацию кислорода водяного пара и т.д.

Приложение 2 к лекции 18 (В.М. Фокин Основы Энергосбережения И Энергоаудита 2006)