Температура и энтальпия продуктов сгорания топлива

Основными характеристиками теплоносителя, значения которых необходимы для расчета теплообменного оборудования, являются его температура и теплосодержание (энтальпия). При расчете температуры и энтальпии продуктов сгорания обычно используется I – t диаграмма для заданного вида топлива. Принцип построения этой диаграммы заключается в следующем. Рассчитывают общую энтальпию продуктов сгорания на один килограмм топлива при произвольной температуре (например, при 1000 С).

, (5.23)

где - энтальпия продуктов сгорания, полученных при сжигании 1 кг топлива при 1000 °С, ;

V_к, М_к - объемы или массы компонентов продуктов сгорания, , ;

i_к', i_к - энтальпии компонентов, отнесенные к одному килограмму, , .

Затем в диаграмме I – t, построенной в выбранном масштабе, наносят точку при t = 1000 °С и соответствующей энтальпии I_д.г¹⁰⁰⁰ (рис. 13).

Соединяя данную точку с началом координат, получаем прямую, характеризующую зависимость энтальпии продуктов сгорания от их температуры. Теоретическая (I_д.г^r) энтальпия продуктов сгорания может быть рассчитана из теплового баланса точки. Учитывая, что физическая теплота топлива и воздуха, подаваемого на горение, пренебрежимо малы по сравнению с химической теплотой, теоретическую энтальпию можно принять равной низшей теплотворной способности топлива – Q_н^р и найти теоретическую температуру продуктов сгорания - t_д.г^r. В действительности значение энтальпии и температуры продуктов сгорания несколько ниже. Это объясняется наличием тепловых потерь в топке. Поэтому действительную энтальпию продуктов сгорания примем равной:

, (5.24)

где – коэффициент полезного действия топки.

Коэффициент полезного действия топки зависит от многих факторов: вида топлива, конструкции топки и т.д. Для практических расчетов его значение можно принять равным = 0,75 – 0,85.

При использовании продуктов сгорания в качестве теплоносителя их конечную температуру рекомендуется принимать в пределах t^к = 110 – 130 °С. Это объясняется тем, что при снижении температуры ниже 100 °С начинается конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Сконцентрированные водяные пары вступают в реакцию с SО₂, что крайне нежелательно, поскольку эта реакция приводит к образованию сернистой кислоты.

Рис. 13. I – t диаграмма продуктов сгорания.