Жаропроизводительность топлива можно подсчитать тремя мето — дамй.

1. Определение по теплоте сгорания топлива и теплоемкости продук­тов сгорания. При подсчете по первому методу жаропроизводительность топлива определяют по формуле

Qp

/max= ^co2CCO2 + VH2OCH2O+^N2CN2 ‘ (VIL5)

Причем значения теплоемкостей двуокиси углерода С^, водяного пара Сн2о, и азота CNa представлены в виде функции температуры и имеют достаточно сложный вид, например

Cl0=a + bt + ct2. (VII.6)

При выполнении теплотехнических расчетов обычно пользуются не фор­мулой (VII.6), а табулированными значениями теплоемкости компонен­тов продуктов сгорания от 0 до t и жаропроизводительность подсчиты­вают по методу последовательных приближений, определяя каждый раз средневзвешенную теплоемкость продуктов сгорания ТОГО ИЛИ ИНОГО1 состава.

2. Определение по методу последовательных приближений. Этот ме­тод основан на том, что подсчет ведут, задаваясь определенной темпе­ратурой продуктов сгорания t (2100 °С при малом содержании в топ­ливе балласта, переходящего в продукты сгорания, и более низкой тем­пературой при высоком содержании балласта), а затем вычисляют сред­невзвешенную теплоемкость продуктов сгорания от 0 до 11.

Потом подсчитывают, какой теплотой сгорания должно обладать топливо, если продукты его сгорания нагреты до температуры U:

Qi=(^o2Cco2 + ^aoC, H2o+ ‘ (VII.7)

Если подсчитанная таким путем теплота сгорания топлива Qi ниже действительной теплоты сгорания Q5, то задаются температурой ко­торая на 100 град выше, чем ti, и аналогичным путем определяют зна­чение Q2. Если же подсчитанная теплота сгорания Qі выше действи­тельной теплоты сгорания топлива QS, то задаются температурой t2, которая на 100 град ниже, чем U, и определяют значение Q2 при этой температуре. После подсчета величин Qi и Q2, между которыми нахо­дится действительная теплота сгорания топлива Qh, определяют жаро­производительность топлива методом интерполяции.

Ниже приведен пример подсчета по методу последовательных при­ближений жаропроизводительности пропана.

Низшая теплота сгорания пропана 21 800 ккал/м3.

Уравнение горения пропана в стехиометричеоком объеме воздуха

С3Н8+ 502+ 5-3,76N2 = ЗС02+ 4Н20 + 18,8N2.

Задаемся температурой сгорания 2100 °С, определяем по табл. 36 средние тепло­емкости С02> Н20 и N2 от 0 до 2,100 "С: С02 —0,5818 ккал/,м3; HjO —0,4735 ккал/ім3; N2 — 0,3557 ккал/м3 — и подсчитываем, какой теплотой сгорания обладал бы пропан, если бы при его сгорании в стехиаметрическом объеме .воздуха развивалась темпера­тура 2100 °С:

$2100 і = (Усо£сог + Vh2oCh2o + V2CNJ =

= (3-0,5818 + 4-0,4735+ 18,8-0,3557)-2100 = 21680 ккал/м’.

Найденная величина ниже QH, следовательно, жаропроизводительность пропана выше 2100 °С.

Подсчитываем аналогичным образом, какой теплотой сгорания должен был бы •обладать пропан, если бы при его сгорании развивалась температура 2200 °С:

Q22008 = (3-0,5848 + 4-0,4779+ 18,8-0,3571)-2200 = 22830 ккал/м3.

Найденная величина выше Q следовательно, жаропроизводительность пропана ниже 2200 °С.

Определяем t max пропана интерполяцией[5] 22830 ккал/м3 — 2200 °С

— 21680 ккал/м3 — 2100 °С 1150 ккал/м3— 100 21800 ккал/м3 — 2100 °С + xf> 21680 юса л/м3 —2100 °С

3. Упрощенный метод определения жаропроизводительности топли­ва. Метод основан на возможности с достаточной для технических под­счетов точностью непосредственно пользоваться значениями средневзве­шенной теплоемкости продуктов сгорания от 0 до tm&x, приведенными в гл. VI.

В соответствии с этим жаропроизводительность топлива можно под­считать по формуле (VII.5), подставляя в знаменатель значение сред­ней теплоемкости продуктов сгорания ОТ О ДО ^щах, равное

# ккам/мЗ

0,400 ккал/(м3-°С): для газообразного топлива; 0,401 ккал/(м3*°С) для» жидкого топлива и 0,405 ккал/(м3-°С) для твердого топлива. В соответ­ствии с этим формула для упрощенного подсчета жаропроизводитель­ности газообразного топлива приобретает следующий вид:

‘шах=0н’-(0,4У£), (VII. 8)"

Где Fs —суммарный объем продуктев полного сгорания без избытка воздуха, m3/mz газа.

Аналогичны формулы для подсчета жаропроизводительности жидко­го топлива

(VII.9>

И твердого

‘max=QS:(0,405VЈ). (VII. 10>

В формулах (VII.9) и (VII.10) —суммарный объем продуктов, полного сгорания без избытка воздуха, м3/кг топлива.

Приводим для сопоставления упрощенный подсчет ^щах пропана:

Низшая теплота сгорания пропана 21 800 ккал/м3. Уравнение горения пропана С3Н3 + 502 + 5 • 3,76N2 = ЗС02 + 4Н20 + 18, 8N2.

Жаропроизводительность пропана по формуле (VII.8) W= 21800:(25,8-0,4) = 2113 °С.

‘max пропана при подсчете по методу последовательных приближений равна 2110 °С.

При подсчете жаропроизводительности без учета содержания влаги в воздухе и нагрева золы топлива ее обозначают £тах, а при подсчете жаропроизводительности с учетом содержания в воздухе 1% (по мас­се) НгО, как это принято в теплотехнических расчетах, — taax. Значение ^шах Примерно на 30 Град ниже, чем. tmах, его МОЖНО подсчитать ПО" формуле (VII.5), включая в суммарный объем продуктов сгорания со­держащийся в воздухе водяной пар, или по формуле.

(VII. 11>

Значения ^шах важнейших видов твердого топлива даны в табл. 39. Более полные данные по жаропроизводительности даны в таблицах. теплотехнических характеристик отдельных видов топлива, приведенных, в гл. XI—XXVI.

При сжигании сланцев и высокозольных углей подсчитывают также величину trnах — ЖЭрОПрОИЗВОДИТеЛЬНОСТЬ С уЧЄТОМ СОДерЖЭНИЯ В ВОЗ — духе 1% (по массе) Н20, а также расхода тепла на расплавление золы — топлива и нагрев ее до максимальной температуры продуктов сгорания, т. е. до

V%

Fimx=fmax-3———————— 5Г—————- • (VII.12>

Тах 14 + 0,02^+ 0,0075ЛР 4 ‘

Ниже приведен пример подсчета величин t tnax И tmах.

Определить жаропроизводительность антрацита состава, 70,5 Ср; 1,7 S»; 1,4 Hpv 1,9 OP; 0,8 №>; 16,7 ЛР; 7,0 W?.

Низшая теплота сгорания антрацита =6010 ккал/кг.

КР = CP + 0.375SP = 70,5 + 0,375-1,7 = 71,14%;

По формулам 1(111.4), i(IILll), (III.12), (ІІІ. ІЗ)

1^ = 0,01-1,87*? = 0,01-1,87-71,14= 1,83 м3/кг;

= 0,1 ПНР + 0,0124FP = 0,11-1,4 + 0,0124-7 = 0,20 м3/кг;

V°B = ~ (2.67КР + 8НР — ОР) = 201 = 6,63 м3/кг;

= 0,79F^2 + 0,008NP = 0,79-6,63+ 0,008-0,8 = 5,25 мЗ/кг;

Vl = 1,33 + 0,20 + 5,25 = 6,78 м3/кг.

По формуле i(VII.10) I

‘шах = Qh : ( •0 •405) == 6010: (6,78 — 0,405) = 2190 °С

По формуле (VII. И)

4аХ = 2190-6,78:(6,78 + 0,02-6,63) =2150 °С.

По формуле.(VII.12)

= 2190-6,78:(6,78 + 0,02-6,63 + 0,0075-16,7) = 2120 °С.

Влияние зольности каменных углей и сланцев на их жаропроизводи­тельность показано в табл. 43 и 44.

Таблица 4&*

93: