1.5.2 Состав и количество продуктов сгорания

В топках печей, котлов, камерах ГТУ, ДВС практически всег­да имеют место неполное сгорание топлива. Это может быть следствием, например, недостатка воздуха ( < 1), подаваемого для го­рения, несовершенным перемешиванием топлива с воздухом даже при его избытка ( > 1), недостаточным объёмом топочного простран­ства, невысоким температурным уровнем в зоне горения. Эти факто­ры действуют либо каждый в отдельности, либо в каком-то сочетании одновременно.

В общем случае в состав газообразных продуктов неполного сгорания могут входить . Тогда состав продуктов неполного горения запишется:

(1.22)

где: и т.д. - содержание углекислоты, водяного пара, сернистого газа, окиси углерода и других компонентов, % по объёму.

Свободный кислород в состав продуктов горения попадает как с излишком воздуха, так и вследствие недоиспользования его при неполном окислении горючих элементов. Азот попадает в продукты сгорания и с воздухом, и из сжигаемого топлива, содержащего азот.

Часто неполнота сгорания определяется в основном окисью углерода и тогда упрощённый состав продуктов неполного горения выражается уравнением:

(1.23)

Состав продуктов полного горения запишется в виде:

(1.24)

Массовое количество газообразных продуктов сгорания топли­ва выражается суммой количества сжигаемого топлива и количества воздуха, подаваемого для его сжигания. Количество продуктов сгорания приходящихся на 1 кг топлива, запишется, кг/кг:

(1.25)

Подлый объем газообразных продуктов неполного сгорания 1 кг топлива обычно представляют как сумму парциальных объемов сухих газов ( ) и водяных паров ( ), т.е.

(1.26)

здесь:

(1.27)

Химическая неполнота сгорания топлива, как это отмечалось выше, вызывает потери тепла топлива. Эта потеря может достигать значительных величин. Поэтому при эксплуатации топливосжигающих установок за режимом горения ведут непрерывный и периодический контроль, который осуществляется при помощи приборов - различного типа.

Простейшим, но находящим широкое применение для периодического контроля, прибором является ручной химический типа ОРСа. Он позволяет определять в процентах объемы отдельных газов, входящих в состав сухих продуктов сгорания любо­го топлива. В этом газоанализаторе содержание в газах и определяется путём поглощения их водным раствором едкого кили, а - раствором пирогаллола и едкого каля.

Поскольку газоанализатор поглощает и суммарно, принято в уравнении состава продуктов сгорания обозначать эту сумму как:

(1.28)

Газоанализатором типа ОРСа можно определять и содержание , но затруднительно. Поэтому окись углерода, а газах находит­ся расчетным путем по формуле:

(1.29)

где:  - безразмерная топливная характеристика, зависящая от состава топлива и определяемая по формуле:

(1.30)

По полученный из анализа и и расчета содержа­ние в газах азота определяете:

(1.31)

Коэффициент избытка воздуха при неполном сгорания топлива о учетом образования только находят по формул:

(1.32)

Полный объем газообразных продуктов полного сгорания 1 кг жидкого и твердого топлива (м³/кг) или 1 м³ газообразного топ­лива (м³/м³) принято записывать в вида:

(1.33)

Составляющие уравнения (1.33) для твердого в жидкого топлива в м³/кг рассчитываются по следующим формулам, полученным аналогично уравнению (1.18) из стехиометрических реакций горения:

объем трехатомных газов:

(1.34)

теоретический объем азота:

(1.35)

объем водяных паров:

(1.36)

объем избыточного воздуха:

(1.37)

В формулах (1.34)…(1.36) содержания отдельных элементов топлива приведены в % по массе. Составляющие уравнения (1.33) для газообразного топлива в м³/м³ рассчитываются по формулам:

объем трехатомных газов:

(1.38)

теоретический объем азота:

(1.39)

объем водяных паров:

(1.40)

объем избыточного воздуха по формуле (1.37).

В формулах (1.38)...(1.40) содержания отдельных газов приведены в % по объему.