Температура горения газов

Различают следующие температуры горения газов: калориметрическая, теоретическая и действительная.

Калориметрическая температура – это температура продуктов сгорания горючих газов в адиабатических условиях с действительным значением коэффициентом α с действительной температурой газа и воздуха. Калориметрическая температура может быть рассчитана по формуле:

, (10.12)

где – низшая теплота сгорания газа;

– теплосодержание воздуха и газа;

– объем i-го компонента продуктов сгорания газов;

– теплоемкость i-го компонента продуктов сгорания газов.

Теплосодержание (энтальпия) воздуха и газа вычисляются по формуле:

,

где – объем воздуха сухого, необходимый для полного сжигания газа;

– теплоемкость воздуха и газа;

– температура воздуха и газа.

Знаменатель формулы 10.12 в развернутом виде

.

Теплоемкость продуктов сгорания величина не постоянная и увеличивается с повышением температуры, поэтому калориметрическая температура рассчитывается методом итераций (последовательных приближений). Примерные значения калориметрической температуры некоторых газов при сжигании в сухом воздухе при нормальных условиях и коэффициенте α = 1 приведены в таблице 10.2.

Таблица 10.2. Калориметрическая температура горения газов

С увеличением влажности воздуха температура снижается на 25 – 20 градусов на каждый весовой процент влаги. К снижению температуры приводит уменьшение и увеличение коэффициент α относительно α = 1.

Теоретическая температура – это температура продуктов сгорания горючих газов в адиабатических условиях с действительным значением коэффициентом α с действительной температурой газа и воздуха с учетом химической неполноты сгорания и реакций диссоциации. Реакции диссоциации – распад молекул продуктов сгорания под воздействием высокой температуры. Например:

Н₂О ↔ Н₂ + 0,5О₂ – ;

СО2 ↔ СО + 0,5О₂ – .

При протекании реакций диссоциации теплота поглощается и в результате температура горения снижается. Теоретическая температура рассчитывается по формуле:

, (10.13)

где – химическая неполнота сгорания, включая потери теплоты на

диссоциацию продуктов сгорания;

– сумма произведений объемов и средних теплоемкостей с учетом диссоциации на 1 м3 газа.

Степень диссоциации определяется по константам диссоциации для каждой реакции. До температуры 1500°С диссоциацию можно не учитывать.

Действительная температура – это температура продуктов сгорания горючих газов в действительных условиях с действительным значением коэффициентом α с действительной температурой газа и воздуха с учетом химической неполноты сгорания и реакций диссоциации. Действительные условия отличаются от адиабатических условий, т.к. всегда есть потери теплоты в окружающую среду.

Действительная температура находится по формуле:

, (10.14)

где – пирометрический коэффициент.

Величина пирометрического коэффициента зависит от печей и их тепловой изоляции. Принимается в пределах от 0,5 до 0,85.