Теоретический расчет температур горения
Пример: Рассчитать температуру горения мазута состава Н=10,8% С=87% О2=1% S=0,7% N2=0,5%. Воздух для горения содержит 0,015м3 Н2О/м3 воздуха и подается с избытком 
. Начальная температура (воздух, мазут) 
. Общие тепловые потери стенками и факелом равны 6,5% от прихода теплоты.
Решение. Горение идет полностью по следующим реакциям:
(1)
(2)
(3)
Расчет ведем на 1 кг мазута. По формуле Менделеева низшая теплота сгорания мазута [1]:
Q 
339,3·C + 1256·H + 109·(O – S) – 25,2·(9·H + W) (4)
где C, H, O, S,W – процентное содержание элементов в топливе
По средней теплоемкости мазута 
в 1кг мазута при 20°С будет 
.
Определим расход воздуха. Сперва подсчитаем количество О2
По реакции (7) 
(8) 
(9) 
__________________________
Итого: 3191 
С учетом имеющегося в мазуте 
(10г) необходимое количество кислорода составит:
С учетом 
расход кислорода 
, азота 
и всего воздуха 
или по массе 
. Влагосодержание 1кг воздуха:
на 1 кг воздуха
Определим количество теплоты, вносимого в топку с сухим воздухом 
( 
при 20°С) и влагой воздуха ( 
) - 
,
Следовательно, весь приход теплоты:
Подсчитаем потери теплоты:
Тогда уносится с топочными газами:
Определим состав (в кмоль) продуктов сгорания 1кг мазута заданного состава:
| Составная часть топлива и воздуха | Продукты сгорания, кмоль | |||||
| продукт | кмоль | 
|
| 
| 
|
|
| 
| 0,075 | ||||
| 
| 0,054 | ||||
| 
| 0,0002 | ||||
| (мазута)
| 
| 0,00018 | ||||
| (воздуха)
| 
| 0,0508 | ||||
| (избыток)
3,02-2,22=0,8
| 
| 0,0357 | ||||
| Влага воздуха | 
| 0,096 | ||||
| Итого | 0,075 | 0,0636 | 0,0002 | 0,050818 | 0,0357 |
Следовательно газы, выходящие из топки, содержат:
0,075 кмоль или 10,94%
0,0636 9,3%
0,0002 0,02%
0,5082 74,5%
0,0357 5,24%
___________________________________
Итого: 0,6827 кмоль или 100%
Энтальпия этих газов в 
:
1700°С 1800°С
90800 96500
71700 76700
91100 96500
55700 59600
58400 59600
Для расчета температуры горения мазута принимаем 1700°С. Тогда количество теплоты выходящих из топки газов составит:
Следовательно, 
. Поэтому принимаем 
и тогда
Значит 
.
Определяем разность:
Следовательно: 
Итак температура горения мазута 
Варианты заданий: Для топлива (древесина, торф, природный газ, каменный уголь) определить температуру горения, варьируя следующие теплофизические и режимные параметры
- начальная температура 
=20; 25; 30°С;
- влажность воздуха 
=0,01; 0,02; 0,03 
- избыток подачи воздуха 
=1,1; 1,2 ;1,3; 1,4;
- потери от поступающего тепла 
=3; 4; 5; 6; 7.
Построить и объяснить зависимости температуры горения от избытка подачи воздуха, теплопотерь, состава топлива, используя программу расчета в пакете EXEL.
Описание программы
Программа требует введения исходных данных по элементному составу топлива, который можно взять из таблицы 1.
| 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. | ||
| Воздух: О2, N2 | ||
| Состав мазута (в % от масс): | ||
| Углерода С, % | ||
| Водорода Н2, % | 11.85 | |
| Кислорода О2, % | 0.4 | |
| Серы S, % | 1.15 | |
| Азота N2, % | ||
| Влага ,% | ||
| Воздух для горения содержит: | ||
| Воды H2O (м3 воды)/(м3 воздуха) | 0.015 | |
| Избыток воздуха | 1.36 |