МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ СКЛАДОВИХ МАТЕРІАЛЬНОГО
БАЛАНСУ
Розрахунок складових матеріального балансу процесу згорання виконують у формі таблиці 1.1. Його ведуть з точністю до третьої значущої цифри. Підстановка в розрахункові вирази числових значень обов’язкова. В
процесі виконання розрахунку необхідно досліджувати, як впливає зміна одного з параметрів (коефіцієнта надлишку повітря α, зольності робочої маси Ар або її вологості Wp) на складові матеріального балансу.
Перед виконанням розрахунку необхідно скласти схему з вказівкою матеріальних потоків середовищ, що входять і виходять з паливної камери
(рис. 1.1).

Рис. 1.1. До складання матеріального балансу
Як випливає з рис. 1.1. на будь-якому сталому режимі горіння маса середовищ, що вносяться в топку, дорівнює масі продуктів згоряння.
Рівняння матеріального балансу в даному випадку має вигляд:

(1.10)
де ρго – щільність продуктів згорання при НУ, кг/м3.
Початкові дані для розрахунку складових матеріального балансу приведені в таблиці 1.2. Їх вибір робиться по номерах варіантів. Останній відповідає порядковому номеру курсанта в списку навчальної групи.
Тиск газів в топці Рт приймається рівним 0,101 – 0,103 МПа.
Таблиця 1.1
| Параметр, | Розмірність | Формула, розрахунок | Результат | |||
| позначення | ||||||
| Коефіцієнт | – | |||||
| перерахунку k | ||||||
| Вміст елементів у | ||||||
| робочій | масі | |||||
| палива: | ||||||
| - | вуглець Ср | – | Срk | |||
| - | водень Нр | – | Нрk | |||
| - | сірка Sр | – | Sрk | |||
| - | кисень Ор | – | Орk | |||
| - | азот Nр | – | Nрk | |||
| Приведений | – | |||||
| вуглець Кр | ||||||
| Нижча | робоча | |||||
| теплота | згорання | кДж/кг | Формула (1.1) | |||
| палива Qнр | ||||||
| Теоретично | м3/кг | |||||
| необхідний об’єм | Формула (1.2) | |||||
| сухого повітря Vo | ||||||
| Дійсний | об'єм | м3/кг | ||||
| вологого | повітря | Формула (1.9) | ||||
| Vвл |

Продовження табл. 1.1
| Параметр, | Розмірність | Формула, розрахунок | Результат | ||
| позначення | |||||
| Об'єм | м3/кг | ||||
| трьохатомних | Формула (1.7) | ||||
| газів VR2O | |||||
| Об'єм | вільного | м3/кг | Формула (1.6) | ||
| кисню VO2 | |||||
| Об'єм азоту VN2 | м3/кг | Формула (1.5) | |||
| Об'єм | водяної | м3/кг | Формула (1.8) | ||
| пари VH2O | |||||
| Об'єм сухих газів | м3/кг | ||||
| Vсг | |||||
| Повний | об'єм | м3/кг | |||
| продуктів | Формула (1.4) | ||||
| згорання Vпс | |||||
| Об'ємна | частка | ||||
| трьохатомних | – | ||||
| газів rRO2 | |||||
| Об'ємна | частка | – | |||
| водяної пари rН2О | |||||
| Сумарна | об'ємна | ||||
| частка | газів і | – | |||
| пари rп | |||||
| Парціальний тиск | МПа | ||||
| трьохатомних | |||||
| газів РRO2 | |||||
| Парціальний тиск | МПа | ||||
| водяної пари РН2О | |||||
| Сумарний тиск Рп | МПа | ||||
| Щільність | кг/м3 | ||||
| димових газів при | |||||
| НУ ρго |

ЗМІСТ ЗВІТУ
Звіт повинен містити:
- мету заняття, завдання, початкові дані для розрахунку:
- схему матеріального балансу з нанесеними на неї знайденими величинами складових, розрахунок у вигляді таблиці. 1.1;
- висновки про результати впливу одного з параметрів (Ар, Wp, α) на величину об'ємів газоподібних продуктів згорання.
ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ
Початкові дані для розрахунків приведені в таблиці 1.2. Варіант відповідає номеру курсанта в списку навчальної групи.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Назвіть хімічні елементи, що входять до складу палива. Які з них взаємодіють з киснем, виділяючи при цьому тепло?
2. Вкажіть, як впливають на об'єм двох- і трьохатомних газів величини коефіцієнта надлишку повітря і хімічний склад палива?
3. Охарактеризуйте поняття "Нижча робоча теплота згорання палива".
Поясніть, від яких чинників залежить її величина.
4. Чому об'єм продуктів згорання, що виходять з котла, більше об'єму повітря, що заходить в топку?
5. Поясніть, які чинники сприяють зростанню змісту в паливі води і механічних домішок?
6. Назвіть основні джерела водяної пари в продуктах згорання.
7. Як залежить економічність котла від величини коефіцієнта надлишку повітря? Чим можна пояснити цю залежність?
8. Як ведуть управління якістю процесу згорання за зовнішніми ознаками і свідченнями контрольно-вимірювальних приладів? Вкажіть ознаки нормального згорання.
9. Поясніть поняття "повне" і "неповне" згорання палива.
10. Охарактеризуйте основні порушення нормального режиму горіння паливоповітряної суміші. Якими причинами викликані ці порушення?
| Таблиця 1.2 | |||||||||||
| Варі- | Склад палива | α | d, | Gp, | |||||||
| ант | Сг | Нг | Ог | Nг | Sг | Wp | Аp | г/кг | кг/кг | ||
| 0,853 | 0,124 | 0,002 | 0,001 | 0,020 | 0,01 | 0,001 | 1,10 | 0,03 | |||
| 0,865 | 0,122 | 0,003 | 0,002 | 0,008 | 0,015 | 0,002 | 1,15 | 0,02 | |||
| 0,879 | 0,109 | 0,004 | 0,003 | 0,005 | 0,010 | 0,0015 | 1,20 | 0,03 | |||
| 0,865 | 0,108 | 0,005 | 0,002 | 0,020 | 0,020 | 0,0013 | 1,05 | ||||
| 0,851 | 0,107 | 0,004 | 0,003 | 0,015 | 0,0015 | 0,0015 | 1,10 | 0,01 | |||
| 0,865 | 0,126 | 0,003 | 0,002 | 0,004 | 0,010 | 0,0005 | 1,10 | ||||
| 0,863 | 0,133 | 0,001 | 0,003 | 0,0001 | 1,25 | ||||||
| 0,870 | 0,124 | 0,003 | 0,002 | 0,001 | 0,005 | 0,0009 | 1,15 | 0,04 | |||
| 0,860 | 0,120 | 0,004 | 0,002 | 0,014 | 0,005 | 0,0012 | 1,20 | 0,02 | |||
| 0,870 | 0,110 | 0,005 | 0,005 | 0,010 | 0,005 | 1,13 | 0,02 | ||||
| 0,865 | 0,126 | 0,003 | 0,001 | 0,005 | 0,005 | 0,007 | 1,07 | ||||
| 0,860 | 0,110 | 0,005 | 0,003 | 0,022 | 0,003 | 0,003 | 1,30 | 0,04 | |||
| 0,865 | 0,115 | 0,003 | 0,002 | 0,015 | 0,001 | 1,05 | |||||
| 0,860 | 0,115 | 0,005 | 0,003 | 0,017 | 0,005 | 0,0008 | 1,20 | ||||
| 0,855 | 0,105 | 0,004 | 0,004 | 0,032 | 0,008 | 0,002 | 1,15 | 0,02 | |||
| 0,853 | 0,123 | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,020 | 0,010 | 1,13 | ||||
| 0,865 | 0,122 | 0,003 | 0,002 | 0,008 | 0,010 | 0,0015 | 1,30 | 0,02 | |||
| 0,877 | 0,111 | 0,004 | 0,003 | 0,005 | 0,010 | 0,0015 | 1,22 | ||||
| 0,836 | 0,111 | 0,005 | 0,002 | 0,020 | 0,020 | 0,0013 | 1,05 | 0,03 | |||
| 0,850 | 0,108 | 0,004 | 0,003 | 0,035 | 0,015 | 0,0018 | 1,15 | 0,03 | |||
| 0,865 | 0,126 | 0,003 | 0,002 | 0,004 | 0,012 | 0,0015 | 1,13 | ||||
| 0,861 | 0,135 | 0,001 | 0,003 | 1,05 | 0,01 | ||||||
| 0,866 | 0,124 | 0,004 | 0,002 | 0,004 | 0,005 | 0,0007 | 1,12 | ||||
| 0,860 | 0,120 | 0,004 | 0,001 | 0,015 | 0,007 | 0,0012 | 1,20 | ||||
| 0,870 | 0,110 | 0,005 | 0,005 | 0,010 | 0,005 | 1,13 | 0,04 | ||||
| 0,870 | 0,124 | 0,003 | 0,001 | 0,002 | 0,005 | 0,009 | 1,05 | ||||
| 0,860 | 0,110 | 0,005 | 0,003 | 0,022 | 0,004 | 0,0035 | 1,22 | 0,03 | |||
| 0,865 | 0,115 | 0,003 | 0,015 | 0,002 | 0,001 | 1,05 | 0,03 | ||||
| 0,862 | 0,130 | 0,005 | 0,003 | 0,017 | 0,006 | 0,0009 | 1,20 | 0,02 | |||
| 0,855 | 0,105 | 0,004 | 0,003 | 0,033 | 0,009 | 0,0028 | 1,14 | ||||
| 0,850 | 0,110 | 0,004 | 0,004 | 0,032 | 0,008 | 0,002 | 1,18 | 0,025 | |||
| 0,853 | 0,123 | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,022 | 0,015 | 1,15 | 0,01 | |||
| 0,865 | 0,122 | 0,004 | 0,001 | 0,008 | 0,010 | 0,0015 | 1,30 | 0,02 | |||
| 0,877 | 0,111 | 0,003 | 0,004 | 0,005 | 0,015 | 0,002 | 1,28 | 0,025 | |||
| 0,837 | 0,110 | 0,005 | 0,002 | 0,020 | 0,010 | 0,0013 | 1,05 | 0,03 |
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2