Расчет температур горения топлив
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:
(5.1)
(5.2)
(5.3)
Расчет ведем на 1 кг мазута. По формуле Менделеева (2.5) низшая теплота сгорания мазута:
По средней теплоемкости мазута 
в 1кг мазута при 20°С будет 
.
Определим расход воздуха. Сперва подсчитаем количество О2
По реакции 
(5.1)
(5.2)
(5.3)
_________________________
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 
Задание. Для топлива (древесина, торф, природный газ, каменный уголь) определить температуру горения со следующими исходными данными
- 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.
Алгоритм решения задания по примеру расчета температуры горения мазута.
ЗАНЯТИЕ 6
Использование уравнений полного и неполного сгорания для оценки качества сгорания топлива
Рассчитать выход токсичных газов 
, 
и выбрать наиболее экологически чистые виды топлив из таблицы:
| Топливо | Состав горючей массы | ||||
| С | Н | О | N | S | |
| Древесина | 42,6 | 0,5 | – | ||
| Торф | 2,5 | – | |||
| Бурый уголь | 64-77 | 4-6 | 15-25 | 0,5-7,5 | |
| Длиннопламенный | 75-80 | 5-6 | 10-14 | 1,5 | 0,5-7 |
| Тощий | 88-90 | 4-4,5 | 3-4 | 1,5 | 1-3 |
| Антрацит | 90-93 | 2-4 | 2-4 | 0,5-2 | |
| Горючие сланцы | 60-75 | 7-9 | 10-17 | 5-15 | |
| Мазут | 86-88 | 10-10,5 | 0,5-0,8 | 0,5-0,8 | 0,5-3 |
Решение
Из уравнения полного сгорания определить количество RO2:
(6.1)
(6.2)
Сделать аналогичное для уравнения неполного горения
(6.3)
А также найти содержание CO:
(6.4)
Значения избыточного содержания кислорода задаются в коэффициенте избытка воздуха
ЗАНЯТИЕ 7
Расчеты кинетики реакций
Определить зависимость константы равновесия от оптимальной температуры 
в реакции получения метанола и построить алгоритм рачета объема активной части (катализатора) реактора в зависимости от гидродинамического режима движения с условиями.
В реакции
(7.1)
cчитать, что лимитирующей стадией является адсорбция водорода на поверхности катализатора и поэтому скорость обратимой реакции записывается в виде
(7.2)