ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ВЛИЯНИЕ ДИССОЦИАЦИИ НА ТЕМПЕРАТУРУ ГОРЕНИЯ

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, воспринимается про­дуктами сгорания, которые нагреваются до определенной температуры, называемой температурой горения.

В реальных условиях не все тепло, выделяющееся при горении, идет на нагрев продуктов реакции, так как часть тепла передается экранной системе топочной камеры и некоторое количество тепла теря­ется в окружающую среду; кроме того, при высоких температурах про­исходит диссоциация части продуктов сгорания (С02 и Н20), сопрово­ждающаяся поглощением тепла. Границы областей диссоциации по тем­пературе и давлению приведены в табл. 4-1.

Таблица 4-1

Диссоциация по своему эффекту эквивалентна процессу неполного сгорания. В этом случае количество тепла, выделяющегося при реакции, будет меньше теплового эффекта на величину количества тепла, затра­ченного на диссоциацию.

Температуру горения для реальных условий можно определить из теплового баланса процесса горения:

Ф + фг~Нфт +фд* (4-18)

В уравнении:

<2 — теплота реакции;

СЗсм — энтальпия исходной горючей смеси;

<2г — энтальпия продуктов сгорания;

<2т — количество тепла, отдаваемого экранной системе и потерянно­го в окружающую среду;

<2д — количество тепла, затрачиваемого на диссоциацию.

Подставляя в уравнение (4-18) значение энтальпии продуктов сго­рания, получаем:

Qг— 2/ХхСх'01.

В формуле:

— сумма произведений числа молей продуктов сгорания на их молекулярные теплоемкости;

Ф — температура горения.

В результате некоторых преобразований получим формулу для определения температуры горения

0- — Ф Фсм — С? т — (2д ('4-19)

Епм ’ ' '

Из формулы (4-19) видно, что при определенном подогреве данной горючей смеси максимальное значение температуры горения получается в случае, когда (2т = (3д = 0.

Температура горения, получаемая в условиях адиабатического сжи­гания без учета явления диссоциации, называется адиабатической тем­пературой горения. Однако при высоких температурах диссоциацией пренебрегать нельзя.

Температура горения, получаемая в отсутствие теплоотдачи в экранную систему и потерь тепла в окружающую среду, но при учете диссоциации, называется теоретической температурой горения.

Определение теоретической температуры горения с учетом дис­социации является сложным расчетом, который производят в следую­щей последовательности [Л. 6, 7].

1. Для ряда температур в интервале, в котором ожидается искомая теоретическая температура горения, вычисляется равновесный состав продуктов сгорания исходной смеси по константам равновесия для всех возможных реакций.

2. Для каждого найденного равновесного состава продуктов сгора­ния подсчитывается энтальпия /.

3. В расчетном интервале как теоретическое выделяют такое значе­ние температуры, при котором энтальпия продуктов сгорания оказалась равной сумме физической и химической энергии исходной смеси.