2.8. Расчёт объёма и процентного состава компонентов продуктов горения веществ сложного состава, находящихся в твёрдом (жидком) агрегатном состоянии

Общий объём выделяющихся продуктов горения сложных веществ переменного состава складывается из объёма компонентов продуктов горения, образующихся из элементов, входящих в состав горючего вещества.

С + О₂ + 3,76 N₂ = СО₂ + 3,76 N₂ (2.8.1а)

Н + 0,25О₂ + 0,25 ∙ 3,76 N₂ = 0,5 Н₂О + 0,253,76 N₂ (2.8.1б)

S + O₂ + 3,76 N₂ = SO₂ + 3,76 N₂ (2.8.1в)

P + 1,25 (O₂ + 3,76 N₂) = 0,5 P₂O₅ + 1,25  3,76 N₂ (2.8.1г)

Н + Нal = HHal (2.8.1д)

Объемы продуктов горения, выделяющиеся при сгорании 1 кг горючего вещества при нормальных условиях, вычисляются по формулам:

= (2.8.2)

= (2.8.3)

= (2.8.4)

= + 0,79 (-1) (2.8.5)

= 0.21 = 0.21 (-1) (2.8.6)

где: С, Н, N, S, O – процентное содержание атомов углерода, водорода, азота, серы и кислорода в горючем веществе;

W – процентное содержание влаги в горючем веществе.

При этом влажность вещества увеличивает объём образующихся продуктов горения за счет образования водяного пара. Входящий в состав вещества кислород снижает расчётное значение азота в продуктах за счет своего участия в реакции окисления. Кроме того, если коэффициент избытка воздуха   1, то содержащиеся в избытке воздуха азот и кислород добавляются к теоретическим объёмам продуктов горения.

Суммируем объемы компонентов продуктов горения:

= + + + + , м³ (2.8.7)

Затем пересчитываем объемы компонентов продуктов горения и общий объём продуктов горения на заданное количество вещества:

= m, м³ (2.8.8)

= m, м³ (2.8.9)

Приводим общий объём продуктов горения и объемы компонентов к заданным условиям:

= (2.8.11)

= (2.8.10)

При нахождении процентного состава компонентов продуктов горения их общий объём V_ПГ принимается за 100 % и расчет проводят по формулам (2.4.6).

2.9. Расчёт объёма и процентного состава компонентов продуктов горения смеси газов

Объем и состав продуктов горения газовой смеси переменного состава складывается из объёмов компонентов продуктов горения, образующихся при сгорании газов, входящих в состав смеси. Например, для смеси, состоящей из метана, этана и пропана, горение протекает по уравнениям реакций:

СН₄ + 2О₂ + 2∙3,76 N₂  СО₂ + 2Н₂О + 2∙3,76 N₂ (2.9.1а)

С₂Н₆ + 3,5О₂ + 3,5∙3,76 N₂  2СО₂ + 3Н₂О + 3,5∙3,76 N₂ (2.9.1б)

С₃Н₈ + 5О₂ + 5∙3,76 N₂  3СО₂ + 4Н₂О + 5∙3,76 N₂ (2.9.1в)

Объёмы компонентов продуктов горения 1 м³ газовой смеси рассчитываем по формулам:

= [ ]/100 (2.9.2а)

= [ ]/100 (2.9.2б)

= [3,76 ]/100 + 0,79 (2.9.2в)

= 0,21 (2.9.2г)

Здесь , % - содержание i-го горючего газа в смеси,

- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения i-го горючего газа,

и – стехиометрические коэффициенты СО₂ и Н₂О в реакции горения i-го горючего газа,

, и (%) – содержание СО₂, Н₂О и N₂ в горючей смеси,

- теоретически необходимый объем воздуха для сгорания смеси газов (формулы (2.7.6 и 2.7.7)),

α – коэффициент избытка воздуха.

Видно, что углекислый газ, водяной пар и азот, присутствующие в смеси, увеличивают объём образующихся продуктов горения. Слагаемое 0,79 и объем 0,21 - это объемы N₂ и О₂, переходящие в продукты горения из избытка воздуха.

Общий объём продуктов горения, выделяющихся при сгорании 1 м³ газа, определяем, суммируя объёмы компонентов продуктов горения:

= + + + (2.9.3)

Затем пересчитываем объемы компонентов продуктов горения и общий объём продуктов горения на заданный объем смеси V_ГСМ:

= V_ГСМ (2.9.4)

= V_ГСМ (2.9.4)

При нахождении процентного состава компонентов продуктов горения их общий объём V_ПГ принимается за 100 % и расчет проводится по формулам (2.4.6).