Состав продуктов горения (дымовых газов) зависит от полноты сгорания топлива.

При полном сгорании продукты горения содержат: 1) углекислоту как результат полного окисления углерода; 2) водяные пары от сго­рания водорода; 3) сернистый газ от сгорания летучей серы; 4) водя­ной пар, полученный при испарении влаги топлива, а также вносимый в топку с воздухом и паровым дутьем; 5) азот топлива и поступившего в топку воздуха и 6) неиспользованный кислород воздуха.

При неполном сгорании к вышеперечисленным составляющим дымо­вых газов прибавляются горючие газы — окись углерода, водород, метан и другие углеводороды.

При нормально протекающем топочном процессе в продуктах горе­ния всегда находится небольшое количество окиси углерода СО. Водород и углеводороды в дымовых газах встречаются только при неудовлетворительной конструкции топки и при неправильном ее об­служивании.

Продукты горения разделяются на сухие, т. е. все газы за исключе­нием водяных паров, и водяные пары.

Полный объем газов, полученных при горении 1 кг топлива,

Уг = Ve.,+ VHto нм3/кг. (37)

Объем сухих продуктов горения выражается следующей суммой:

Ус. г = кс0а+ Ksoa + Ксо + Vo, + нм3/кг. (38)

Если обозначить через С02, SQ2, СО, 02, N2, Н2, СН4 объемное процентное содержание составных частей сухих газов, то можно напи­сать ряд соотношений:

со2 = ^ юо°/0; S02= юоо/0

*с. г 'с. г

и т. д.

Сухие газы делятся на трехатомные С02 и S02, сумма которых обозначается R02, т. е.

С02 —S02= ro2,

и двухатомные СО, 02, N2 и Н2.

Зная элементарный состав топлива, уравнения реакций горения и задаваясь по нормам теплового расчета величиной коэфициента а, найдем объем продуктов горения и его составных частей.

Формула (20) показывает, что при полном сгорании 1 кг углерода получается 8,89 нм3 сухих газов, в составе которых 1,86 нм3 угле­кислоты. По формулам (28) и (29) 1 кг водорода дает при своем сгорании 8,95^9 кг водяных паров и 20,9 нм3 сухих газов. Из формулы (33) видно, что при сгорании 1 кг летучей серы образуется 3,3 нм3 сухих газов, из которых 0,683 нм3 составляет сернистый газ.

Для более удобного подсчета объемов трехатомных газов произво­дится следующее преобразование. При сгорании 1 кг летучей серы получается такой объем трехатомных газов, какой дают 0,368 кг угле­рода. Так как нам нужно знать общее количество трехатомных газов, то мы заменяем летучую серу эквивалентным количеством углерода и

С

будем считать, что в 1 кг топлива содержится не кг углерода и

S* Cp-bO,368Sg

кг летучей серы, а только углерод в количестве-------------- ^—£

Пользуясь этими данными, можно согласно нормам теплового рас чета котельного агрегата[5] определить теоретический объем сухих про дуктов горения при СО=0 и а=Т:

V3 = [о,0889 (C„+0,368Sp + 0,209 (н„- %-) +

+ 0,008NPJ (l - нм3/кг. (39)

и полный объем сухих газов при полном сгорании, т. е. при СО=0 Ve. V°c г+ (а - 1) К0 нм3/кг. (40)

Чтобы при таком методе расчета учесть возможную потерю тепла от химической неполноты горения углерода, задаются ее величиной по нормам и прибавляют к потере от механического недожога, так что принятая для расчетов величина должна учитывать потери тепла сразу от механической и от химической неполноты горения.

Отдельные составные части объема сухих газов (при СО = 0) опре­деляются по формулам, которые получаются на основе тех же данных, что и формулы (35) и (39):

lW=0,0186(Cp + 0,368Sp (l --j^) нм3/кг; (41)

Vn, =0,791 К* + 0,008Np (l - - gj) нм3/кг; (42)

V0a= 0,209 V0 (a — 1) нм3/кг. (43)

После этих подсчетов всегда необходимо произвести проверку по формуле (38), что при СО=0 составляет

Vc. г = V'ro, + Vn2 + Vo3 нм3/кг.

На основании тех же исходных данных находим объем водяных паров по формуле

VHao = 0,0124 [(9Н„+ Wp) (і - + 0,lrfe +

-blOOlF*] нм3/кг, (44)

где de — влагосодержание воздуха в г/нм3;

W<p—расход пара на дутье или распыливание жидкого топлива в кг/кг топлива.

При расчетах обычно принимают, что влагосодержание воздуха de = 8 г/нм3.

Полный объем продуктов горения находится по формуле (37).

После определения объема продуктов горения и его составных частей необходимо определить парциальные давления трехатомных газов и водяных паров. Парциальное давление в ата равно отношению объема данных газов к общему объему газов:

Рт = -Т73 ата> (45)

Вес продуктов горения 1 кг топлива составляется из веса самого топлива за вычетом золы и веса поступившего в топку воздуха с уче - том его влагосодержания:

Qz =(l-0,01Al,)(l--jgr) + 1,293К. + 0,001de К* кг/кг, (47)

где 1,293 — удельный вес сухого воздуха при нормальных условиях (при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0° С) в кгінм3.

Отнесенный к нормальным условиям удельный вес продуктов горе­ния

G 0- 0.0‘ Ар)(- - jgj-) + l,293Fa + 0,00 Ыв 12.

Ъ =-Г=------------------------------------ у-------------------------------- кгінм3. (48)

Если на пути дымовых газов нет присоса воздуха, как в котлах паровозного типа и цилиндрических, то на всем пути газов коэфициент избытка воздуха а, вес Ог и удельный вес ~[г их остаются постоянными. При наличии присоса происходит их постепенное увеличение.

Теплосодержание составляющих продуктов горения1

Таблица 10 ш о ** П (с%,о2со (с0ро2 (£0н2о (с^воз в к кал, нм3 100 31 41 36 31 200 62,5 £6 72,5 62,5 300 94 135 ПО 94,5 400 126,5 185,5 149 127 500 159,5 239 189 160,5 600 193 295 230 195 700 228 352 273 230 £00 263 411 317 265 900 293 471 362 301 1000 334 532 409 337 1100 371 593 457 374 1200 408 656 506 411 1300 445 719 556 449 1400 483 783 607 487 1500 520 847 660 525 1600 558 911 711 563 1700 597 976 764 601 1800 635 1041 819 640 1900 674 1107 873 679 2000 712 1173 928 718 19491 ®нциклопедически” справочник „Машиностроение” т. 13, стр. 4, Машгиз,

Суммарное теплосодержание продуктов горения, отнесенное к 1 кг топлива, подсчитывается по количеству, составу и температуре их в данном месте газового тракта котла по формуле

h = 2 Vet = Kro,(c£)rOi + [ V'n, + ^O, + VrCo](cON,0,CO +

+ VHso (cOhso ккал/кг, (49)

где (c^)ro2, (cOn2o2co и (c/)h, o ~ теплосодержания составляющих газов при соответствующей температуре в жалі нм3) с — удельная теплоемкость газов в жал/нм30 С; t — температура продуктов горения в 0 С.

Значения теплосодержания для газов, составляющих продукты горе­ния, и воздуха приведены в табл. 10,

Подсчеты теплосодержания составляющих газов удобнее всего свести в табличную форму.

Для облегчения интерполяции, т. е„ нахождения теплоемкостей газов для промежуточных значений температур, желательно построение по данным табл. 10 диаграммы / — t.