Определение температуры горения

Температура горения, получаемая в условиях полного сгорания топлива и использования всего тепла для нагрева продуктов сгорания без учета явления диссоциации, называется адиабатической (калориметрической) температурой, ^оС:

t_к = (Q_н^р + V_вС_вt_в + С_тt_т) / ∑V_iC_i,

Здесь ∑V_iC_i = V_RO2С_RO2 + V_N2⁰С_N2 + V_Н2ОС_H2O + (α – 1)V⁰С_в,

где V_RO2 , V_N2⁰, V_Н2О, (α – 1)V⁰ = V_в^изб - выход в м³/м³ соответственно сухих трехатомных газов, азота, водяных паров и избыточного воздуха в продуктах сгорания;

С_RO2, С_N2, С_H2O, С_в –теплоемкости в кДж/(м³∙К) продуктов сгорания (соответственно сухих трехатомных газов, азота, водяных паров) и избыточного воздуха.

Поскольку теплоемкость продуктов сгорания и избыточного воздуха, нагретых до t_к , зависит от искомой калориметрической температуры горения, подсчет ведут по методу последовательных приближений, определяя каждый раз средневзвешенную теплоемкость продуктов сгорания и избыточного воздуха.

Определить калориметрическую температуру можно также методом линейной интерполяции, основанным на том, что подсчет ведут задаваясь определенной температурой продуктов сгорания t₁ (2000 ^оС при малом содержании в топливе балласта и более низкой температурой при высоком содержании балласта), а затем подсчитывают средневзвешенную теплоемкость продуктов сгорания от нуля до t₁. Потом подсчитывают, какой теплотой сгорания должно обладать топливо, если продукты его сгорания нагреты до температуры t₁:

Q₁ = (∑V_iC_i)∙t₁ - V_вС_вt_{в –} С_тt_т.

Если подсчитанная таким путем теплота сгорания топлива Q₁ ниже действительной теплоты сгорания Q_н^р , то задаются температурой t₂ на

100 ^оС выше, чем t₁, и аналогичным путем определяют значение Q₂. Если же подсчитанная теплота сгорания выше Q_н^р, то задаются температурой t₂ на 100 ^оС ниже, чем t₁, и определяют значение Q₂ при этой температуре. Если действительная теплота сгорания топлива Q_н^р находится между Q₁ и Q₂, то определяют калориметрическую температуру методом линейной интерполяции

t_к = t₁ + (t₂ - t₁)(Q_н^р – Q₁) / (Q₂ - Q₁), если Q₁ < Q_н^р, а Q₂ > Q_н^р ,

или

t_к = t₂ + (t₁ - t₂)(Q_н^р – Q₂) / (Q₁ - Q₂), если Q₁ > Q_н^р. а Q₂ < Q_н^р .

Теоретическая температурагорения определяется из теплового баланса адиабатического процесса горения топлива с учетом явления диссоциации при допущении,что энтальпия продуктов сгорания не меняется в результате диссоциации СО₂ и Н₂О. Поэтому формула для расчета теоретической температуры горения принимает вид:

t _теор = (Q_н^р + V_вС_вt_в + С_тt_т – q_{д) /} ∑V_iC_i ,

где V_i и C_i – выход и теплоемкость продуктов сгорания без учета их диссоциации ;

q_д – теплота, затрачиваемая на диссоциацию продуктов сгорания, кДж/кг (кДж/м³).

Потери теплоты от диссоциации СО₂ и Н₂О:

q_д = 12640 α_д V_СО2 + 10800 β_д V_Н2О,

где V_СО2 и V_Н2О – выход соответственно диоксида углерода и водяного пара при полном сгорании топлива без учета диссоциации, м³/кг (м³/м³);

α_д и β_д - степень диссоциации соответственно диоксида углерода и водяного пара в долях (принимается по данным таблиц 1.5 и 1.6).

Как и в случае с определением калориметрической температуры, подсчет теоретической температуры горения производится методом последовательных приближений либо методом линейной интерполяции.