ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА

В натуральных твердых и жидких топливах горючие элементы на­ходятся в различных химических соединениях, по теплоте образования которых нет данных и не представляется возможным учесть все разно­образие их в различных топливах. Поэтому нельзя определить теплоту сгорания топлива согласно (1-30) как сумму теплот сгорания горючих элементов. Так как теплоту сгорания твердых и жидких топлив невоз­можно аналитически определить по их элементарному химическому составу, то ее определяют экспериментально с помощью калориметра.

Сущность этого метода заключается в том, что в герметически закрываемом сталь­ном цилиндрическом сосуде, называемом калориметрической бомбой, помещают в среде кислорода под давлением 2,5—3 МПа навеску испытуемого топлива в 1 г. Бомбу по­гружают в водяной калориметр. После наступления в калориметре установившегося теплового состояния при помощи электрического запальника зажигают топливо. По приросту температуры воды в калориметре, замеряемому с точностью до 0,001°С, и массе пробы топлива вычисляют его теплоту сгорания, которая в этом случае назы­вается теплотой сгорания по бомбе С}б■

В калориметрической бомбе водяные пары, выделяющиеся при сгорании водорода и испарении влаги пробы топлива, конденсируются, выделяя теплоту парообразования. Но вместе с тем в бомбе теплота сгорания получается больше, чем <2рв, так как при сгорании пробы топлива в бомбе в среде кислорода протекают экзотермические реак­ции образования серной и азотной кислоты, которые в топочных условиях не имеют места.

Введя поправку к величине £?б на теплоту образования в бомбе азотной кислоты м окисление сернистого газа в БОз и растворение последнего. в воде, получают выс­шую теплоту сгорания, МДж/кг

^рв = 0б—9,43- 10-25ор+к—6,3- 10-6<Зб. (1-33)

В формуле <3б — теплота сгорания по бомбе; 94,350р+к — теплота, выделяющаяся при окислении в бомбе БОг до БОз и растворения последней в воде; 6,3-10~в£2б — теплота образования азотной кислоты в бомбе для каменных и бурых углей. Для углей ма­рок Т, ПА, А и жидких топлив эта величина равна 4,19* 10-6£2б.

При определении теплоты сгорания сланцев и других топлив, содержащих карбо­наты, при сжигании их в калориметрической бомбе карбонаты практически полностью разлагаются. Поэтому полученное опытом значение <2б уменьшают на величину теплоты разложения карбонатов 9,7 (С02)рк, ккал/кг, |[40,6-103(С02)рк, МДж/кг].

При отсутствии опытных данных для приближенного расчета теп­лоты сгорания твердого и жидкого топлива (2рн, МДж/кг, пользуются формулой Менделеева:

<3Р = 0,339СР + 1,03НР - 0,109 (Ор - 8рр+к) - 0,0251И7Р, (1-34)

Или в ккал/кг

(% = 81СР —246НР — 26 (Ор — 5РР+К) -6ГР, (1-34а)

В которой коэффициенты подобраны экспериментально и несколько от­личаются от теплот сгорания отдельных горючих элементов, входящих в состав топлива.

Теплоту сгорания газового топлива определяют в газовом калори­метре и относят к 1 м3 сухого газа. При отсутствии опытных данных ее определяют как сумму теплоты сгорания горючих газов, входящих в состав газового топлива, по формуле:

<£ = 0,01 (фсн^СН4 -(- 0с#СЫ + •••)• (1-35)

25

В формуле:

СН4, С2Нв и т. д. — содержание горючих газов в сухом газовом топ­ливе, °/0 по объему;

QCH, QCjH и т. д.— теплота сгорания соответствующих газов*» МДж/ма.