Există temperaturi de ardere calorimetrice, teoretice și reale.
Atunci când se calculează temperatura de ardere calorimetrică, se presupune că toată căldura eliberată în timpul arderii complete a combustibilului este utilizată pentru încălzirea produselor de combustie. Pierderea căldurii în mediul înconjurător se presupune a fi zero. Disocierea produselor de ardere la temperaturi ridicate nu este luată în considerare.
La calcularea temperaturii de combustie teoretică a pierderilor de căldură în mediul înconjurător este de asemenea considerat a fi zero, dar spre deosebire de calculul calorimetrică a temperaturii de ardere, în acest caz, se consideră disociere endotermic la o temperatură ridicată a produselor de ardere.
Temperatura calculată de ardere este determinată luând în considerare evacuarea căldurii din zona de combustie.
Temperatura aerului temperatura de ardere teoretică, calculată cu condiția ca combustibilul este ars complet în volumul de aer de combustie necesar teoretic calorimetrul și, iar și radon combustibil 0 ° C, depinde în mod natural numai asupra compoziției de combustibil și sunt o importantă caracteristicile termice ale combustibilului, în special atunci când alegerea combustibilului pentru realizarea proceselor tehnologice de înaltă temperatură.
La arderea combustibilului cu aer în exces și la preîncălzirea aerului și combustibilului, temperaturile de ardere calorimetrice și teoretice depind nu numai de compoziția combustibilului, ci și de condițiile de combustie.
Și mai mult depinde de condițiile de ardere și, în special, de proiectarea camerei de ardere, de temperatura reală de combustie.
Cantitatea de căldură furnizată produselor de ardere și asigurarea încălzirii la temperatura dorită poate fi determinată din balanța termică a procesului de combustie.
În condiții reale, arderea combustibilului nu are loc instantaneu, astfel încât, în procesul de ardere, căldura este generată simultan, pe de o parte, și căldura este eliberată în mediul din jurul zonei de combustie. O parte din căldura dată este utilizată pentru încălzirea corpurilor de lucru, cealaltă este pierderea de căldură.
La temperaturi ridicate, unele dintre componentele produselor de combustie disociază, care este însoțită de absorbția unei anumite cantități de căldură.
Astfel, în condițiile actuale pentru încălzirea produselor de ardere este doar o parte din căldura generată în timpul arderii, egală cu diferența dintre valoarea de intrare a căldurii din toate sursele și valoarea fluxurilor termice și de transfer de căldură de disociere.
- valoarea calorifică inferioară a unei unități de greutate a combustibilului;
q este cantitatea de căldură eliberată în momentul arderii pe mediu,
zona de combustie ambientală și unitatea de combustibil pe unitate de greutate;
qdiss este cantitatea de căldură utilizată pentru reacția de disociere a produselor de ardere, menționată și greutatea unitară a combustibilului
atunci putem scrie
Ecuația (6) se numește ecuația bilanțului de căldură pentru procesul de ardere: partea stângă este intrarea căldurii, partea dreaptă este consumul de căldură.
Deoarece creșterea temperaturii oricărui corp este determinată de cantitatea de căldură împărtășită corpului prin capacitatea sa de masă și căldură, ecuațiile conexe:
atunci pentru produsele de combustie ale combustibilului, creșterea temperaturii lor față de orice temperatură inițială va fi:
Dacă temperatura inițială este considerată a fi 0 ° C, atunci ecuația de mai sus are forma:
Cantitatea de căldură furnizată produselor de combustie, conform ecuației (39), este:
Înlocuind această expresie în formula (7), obținem
Astfel, soluția problemei de găsire a temperaturii de combustie este determinată formal, dacă toate cantitățile care intră în ecuația (9) sunt cunoscute. Cu toate acestea, pentru a determina temperatura reală a arderii, este necesar să se găsească valoarea disipării energiei termice la momentul arderii, adică pentru a determina valoarea q. Nu este încă posibilă rezolvarea exactă a acestei probleme.
Dacă presupunem că toată căldura eliberată ca rezultat al procesului de combustie este comunicată în întregime numai produselor: ardere, adică că procesul de combustie are loc în condiții adiabatice, atunci
și în loc de (9) avem:
Valoarea obținută este cunoscută sub denumirea de temperatură teoretică de combustie. Este întotdeauna mai mare decât temperatura reală de ardere determinată de formula (9)
Produsele de ardere care conțin anhidrida cărbunelui (CO2) și vaporii de apă (H2O) sunt încălzite la temperaturi ridicate. În acest caz, se produce disocierea de CO2 și H2. Ca urmare, volumul produselor de ardere variază.
În plus, cantitatea de căldură consumată pentru creșterea temperaturii produselor de ardere scade, deoarece reacțiile de disociere a CO2 și H2O continuă cu absorbția de căldură.
Temperatura teoretică de ardere este determinată ținând seama de fenomenul de disociere în produsele de ardere.
Temperatura de ardere în condiții adiabatice, determinată fără a ține seama de fenomenul de disociere a produselor de ardere, se numește temperatura de ardere calorimetrică.
În acest caz, qdiss = 0 și formula (11) intră în formula calorimetrică elementară:
Dacă temperatura combustibilului și a exploziei care intră în combustie este zero, atunci Ih = 0 și
DI Mendeleyev a sugerat că acest termen ar trebui să fie numit capacitatea de combustibil a combustibilului. "După ce am compilat noul cuvânt" producția de căldură ", DI Mendeleev a scris:" Am vrut să satisfacă condițiile limbii și să-i fac imediat numele ușor de înțeles ".
Folosind expresia dată mai sus, este posibil să se determine temperatura de combustie calorimetrică prin calcul, pe baza datelor privind compoziția elementară a combustibilului și valoarea calorică a acestuia.
Cantitatea de produse de combustie, volumul (sau greutatea) și compoziția sunt determinate prin calcul, după cum se arată mai sus. Capacitatea de căldură ar putea fi găsită din tabele, dacă nu depinde de temperatură. Influența temperaturii conduce la o situație în care este necesară cunoașterea capacității de căldură la o temperatură a cărei valoare este determinată. În forma generală, s-ar putea obține o soluție dacă s-ar cunoaște forma funcției care determină căldura specifică în funcție de temperatură. Dacă această dependență este exprimată prin ecuație
atunci ecuația inițială devine o ecuație de gradul al doilea cu privire la t:
Dacă luăm valoarea pentru căldura specifică.
atunci gradul ecuației generale este o unitate mai mare decât exponentul mai mare pentru t în expresia pentru capacitatea de căldură. Soluția unor astfel de ecuații în formă generală este greoaie sau complet inaccesibilă. În acest caz, problema este rezolvată prin metoda aproximărilor succesive. În orice caz, soluția poate fi obținută cu orice precizie dată.
Dacă ar fi posibil să se creeze astfel de condiții de ardere care să ofere toate cerințele necesare pentru atingerea temperaturii calorimetrice, atunci ar fi temperatura maximă realizabilă cu arderea combustibilului în condiții ideale. Ca rezultat, valoarea absolută a unei astfel de temperaturi depinde numai de compoziția chimică a combustibilului, deoarece determină cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii, cantitatea și compoziția produselor de ardere.
Este evident că o astfel de temperatură ar putea servi, în același timp, ca o caracteristică foarte importantă a combustibilului, reprezentând o limită superioară pentru temperaturile care pot fi atinse atunci când combustibilul este ars în toate tipurile de condiții.
Această limită poate fi modificată numai prin influența factorilor care nu sunt direct corelați cu proprietățile (compoziția chimică) a combustibilului. Printre acești factori este necesar să se includă încălzirea preliminară (înainte de combustie) a combustibilului și a aerului. Deoarece în proces se implică căldură suplimentară datorită acestei încălziri, crește și temperatura calorimetrică. Dar în acest caz, aceasta nu mai este o caracteristică a combustibilului, ci mai dependentă de condițiile de combustie.
Pentru a lăsa în spatele temperaturii calorimetrice semnificația caracteristicilor combustibilului, trebuie să fie întotdeauna determinată în termeni strict identici pentru tipurile de combustibil care sunt comparate. Sunt acceptate următoarele condiții:
1) temperatura aerului și a combustibilului este de 0 ° C;
2) cantitatea de aer este egală cu cea definită mai sus ca fiind teoretică, adică minim necesară pentru oxidarea completă a tuturor componentelor combustibile ale combustibilului;
3) arderea are loc instantaneu până la oxidarea completă:
4) arderea de hidrogen conduce la formarea de H2O în stare de vapori, astfel încât cantitatea eliberată de căldură să fie egală cu limita inferioară a valorii calorice;
5) Toate căldura alocată este comunicată produselor de combustie și este utilizată exclusiv pentru creșterea temperaturii.
Orice abatere de la aceste condiții modifică valoarea temperaturii detectate și își reduce valoarea ca o caracteristică comparativă a combustibilului.
De fapt, preîncălzirea combustibilului și a aerului, ca urmare a comunicării cantităților suplimentare de căldură produselor de combustie, în exces față de cea eliberată în timpul reacției, mărește temperatura calorimetrică. Introducerea în amestecul combustibil și aer într-o cantitate mai mare decât cea teoretică determină o creștere a masei produselor de combustie și, prin urmare, o scădere a temperaturii calorimetrice.
Ambele aceste variații posibile sunt legate de condițiile de ardere și astfel valoarea temperaturii calorimetrului determinată având în vedere acești factori, nu toate caracteristice pentru combustibil, dar numai la ardere în anumite condiții diferite de cele standard.
Să luăm în considerare un exemplu de determinare a temperaturii calorimetrice de ardere.
Un exemplu. Determinați temperatura de ardere calorimetrică a benzenului C6H6. conținând 92,3% C și 7,7% H,
100 kg de combustibil conține:
Pentru combustie este nevoie de oxigen:
pentru arderea C. 7,69 mol
Același N. 1,93 mol
Cu oxigenul va intra în azot
Articole similare
-
Determinarea numărului de depozite din sistemul logistic - Studopedia
-
Definirea proiectului, managementul proiectului, etapele proiectului - stadopedia
Trimiteți-le prietenilor: