Витрата повітря

2.2 Витрата повітря

Мінімальна кількість повітря, потрібна для повного згоряння палива, називається теоретичною кількістю повітря. Вона може бути виражена в м³ на 1 кг палива (V⁰) або в кг/кг (L⁰).

Користуючись стехіометричними співвідйошеннями, легко визначити вагову теоретичну кількість кисню в кілограмах на 1 кг палива:

L=++7,94–

Потім, беручи до уваги вагову частку кисню в повітрі, що дорівнює 0,231, з рівності L=знаходимо L^0:

L=0,115 (C+0,37S)+0,342H –0,043O(1–14)

Поділивши L⁰ на густину сухого повітря 1,293 кг/м³, дістанемо:

V⁰ = 0,089 (С + 0,37 S) + 0,265 Н^р – 0,033 O (15)

Щоб забезпечити в реальних топках максимальне згоряння палива, до них треба підвести більшу кількість повітря, ніж V⁰. Відношення дійсної кількості повітря V до V⁰ називається

коефіцієнтом зайвини повітря в топці α:

α=

Значення α залежать від виду палива і конструкції топки і коливаються від 1,03 для газового палива, до 1,5 для твердого палива, що спалюється на колосниковій решітці

2.3 Об'єм продуктів згоряння

У топкових обладнаннях сучасних котлоагрегатів середньої і великої потужності досягається практично повне згоряння палива. Тому при розрахунках вважають, що воно згоряє повністю. У цьому випадку продукти згоряння складаються з вуглекислого газу СО2, сірчастого ангідриду SO2, невикористаного у процесі горіння азоту N, зайвинного кисню О і водяної пари НО. Сума Vco + Vso + Vo + V =Vc.г. становить об'єм сухих газів. Повний об'єм газів Vг.= Vc.г. + Vно =. Vco + Vso + Vo + V+ Vно.

Щоб дістати зручні для проектування формули, доцільно ввести поняття теоретичного об'єму продуктів згоряння V, тобто об'єму димових газів, який був би при повному згорянні палива теоретичній кількості повітря. У цьому разі V= Vco + Vso + Vно + V (невикористаного кисню в димових газах нема, а відзначати особливим індексом Vco і Vso, непотрібно, бо Vco і Vso, не залежать від коефіцієнта зайвини повітря).

Об'єм триатомних газів V = Vco + Vso, прийнято позначати VRo.

Із стехіометричного співвідношення (I-10) видно, що при спалюванні 1 моля (12 кг) вуглецю утворюється 1 моль вуглекислого газу. Густина СО дорівнює 1,977 кг/м³, об'єм моля СО (при 0 °С і 760 мм рт. ст.) – 22,26 м³. Тому

V=· =1,86  м на 1 кг палива (16)

Аналогічно, якщо густина SO2 дорівнює 2,927 кг/м³, а об'єм моля SO становить 21,89 м³

V=0,68 м на 1 кг палива (17)

Отже

V=1,86 кг/м³ (18)

або, якщо позначити через К суму С + 0,37 S,

V=1,86 кг/м³  (19)

Теоретичний об'єм азоту V, складається з об'єму азоту, що надійшов з теоретичною кількістю повітря і становить 0,79 V° (об'ємна частка азоту разом з аргоном та іншими інертними газами в повітрі становить 0,79), і об'єму азоту, що виділився з палива, 0,8, де 0,8-питомий об'єм азоту в м^з/кг:

V=0,79 V°+ 0,8м/кг (20)

Теоретичний об'єм сухих газів

V= V+V=1,86+0,79 V°+0,8м/кг (21)

Водяна пара утворюється при спалюванні палива внаслідок горіння водню і випаровування вологи палива. Крім того, в продукти горіння переходить водяна пара, внесена у топку повітрям, яке підводиться до неї.

Теоретична вагова кількість водяної пари в продуктах згоряння становить:

G=+0,013 V° кг/кг

Тут ·(із стехіометричного співвідношення) – кількість води, що утворилася внаслідок горіння водню палива;

W /100 – випарена волога палива, що перейшла в продукти згоряння;

0,013 V⁰ – водяна пара, внесена з повітрям (середнє значення вологовмісту повітря d, беруть 10 г. на 1 кг сухого повітря, що становить 0,013 кг на 1 м³ сухого повітря). Теоретичний об'єм водяної пари

V=

Водяна пара в продуктах згоряння сильно перегріта, бо її парціальний тиск малий, а температура висока. Припустивши, що водяна пара підлягає законові Авогадро, значення густини виводять, поділяючи молекулярну вагу Н2О на об'єм моля за нормальних умов:

==0б804 кг/м³

Такий розрахунковий спосіб цілком припустимий, хоча водяна пара при 0°С і 760 мм рт. ст. існувати не може, отже,

V==0,111H+0,0124W+0,0161V м/кг (22)

Об'єм сухих газів при α > 1 дорівнює:

Vcµ.г. = Vc.г. +(α -1) V° м³ /кг (23)

де (α–1) V°–кількість зайвинного повітря. Відповідно

Vн2о = V° н2о + 0, 0161 (α -1) V° м³ /кг (24)

Сумарний об'єм газів

Vг = VRO2 +V°N2 + Vн2о + (α – 1) V⁰ м³ /кг (25)

Об'ємні частки триатомних газів і водяної пари відповідно дорівнюють:

r= і r=,

а парціальний тиск їх

p=p і p=p

де р – загальний тиск продуктів згоряння. Концентрація леткої золи в димових газах

p г/м (26)

де авин – частка золи палива, що виноситься димовими газами. Вага димових газів

G=1─+1,306αV кг/кг (27)

При паровому дутті або паровому розпилюванні рідкого палива (у невеликих установках), визначаючи об'єм і вагу димових газів, треба ураховувати кількість пари (W).

Об'єми повітря і продуктів згоряння при спалюванні газоподібного палива визначають аналогічно, на підставі стехіометричних співвідношень:

V=0, o476 [0,5CO+0,5H+Σ (m+) CH+1,5HS−O] м/ м (28)

V=0,01 [CO+CO+ΣmCH+HS] м/ м; (29)

V=0,79V+0,01N; (30)

V=0,01 [H+ΣCH+HS+0,124d]+0,0161Vм/м. (31)

Тут СО, Н, N і т.д. – компоненти газового палива в об'ємних процентах; d–вологовміст газового палива в грамах на 1 м³ сухого газу.

Об'єми продуктів згоряння при α> 1 визначаються за раніше наведеними формулами.

Похожие работы

Альтернативні джерела енергії

Скачать

46979

0

0

... і знаходиться в людях і тваринах, в каменях і рослинах, у викопному паливі, деревах і повітрі, в річках і озерах, а ми, у свою чергу, розглянемо способи витягання цієї енергії і її перетворення. Розділ 2.Альтернативні джерела енергії.   Вітрова енергія. Ми живемо на дні повітряного океану, в світі вітрів. Люди давно це зрозуміли, вони постійно відчували на собі дію вітру, хоча довгий час не ...

Альтернативні джерела енергії в Україні та можливості їх використання в Україні

Скачать

22081

0

0

... якого разом з можливістю розвернути величезні виробничі потужності за наявності достатньої кількості сировини дали б змогу Україні посісти гідне місце на світовому ринку постачальників компонентів для сонячних електростанцій. Висновки Використання альтернативних джерел енергії є важливим як в національному, так і міжнародному масштабі – з точки зору реакції на глобальні кліматичні зміни та ...

Застосування альтернативних джерел енергії в сільському господарстві

Скачать

16894

0

3

... Одним із шляхів доповнення і часткової заміни традиційних видів палива є використання біогазу. Важливим аргументом на користь даного джерела енергії є необхідність вирішення на сучасному рівні екологічних проблем, що виникають при утилізації відходів у сільському господарстві. Виробництво біогазу з різних видів сільськогосподарських відходів, головним чином гною, є традиційною технологією в ряді ...

Нульовий дім. Використання енергії припливів

Скачать

25034

0

5

... ККД. На відміну від поширених систем централізованого кондиціонування, вона ґрунтується на циркуляції хладагента за численними розгалуженими каналах, також пронизливий підлоги на всіх поверхах. 2.  Використання енергії морських хвиль та припливів   Дещо більшим від ресурсів гідроенергії є світовий ресурс енергії морських хвиль та припливів. Найбільш поширеним способом використання енергії ...