Echilibrul termic al procesului de ardere

Sub temperatura de ardere realiza temperatura maxima la care produsele încălzite de ardere. Tehnica și foc distinge de fapt calorimetru teoretic, iar temperatura de ardere adiabatic actuale.

Temperatura de ardere teoretică - temperatura la care se consumă căldura de ardere a amestecului de compoziție stoechiometrică pentru încălzirea și disocierea produselor de ardere. Practic produse de disociere de ardere începe la o temperatură mai mare de 2000 K.

Temperatura de ardere calorimetru - o temperatură, care este atinsă în timpul arderii unui amestec combustibil-aer stoichiometric, cu o temperatură inițială de 273 K și fără pierderi pentru mediu.

Temperatura de ardere adiabatică - o temperatură complet amestecuri de combustie ale oricărei compoziții în absența pierderilor de căldură în mediul înconjurător.

Temperatura actuală de ardere - temperatura de ardere se realizează în condiții reale de incendiu. Este mult mai mică decât teoretică, calorimetrul și adiabatic, pentru că în condiții reale de la 40% din căldura de ardere este în mod normal pierde prin radiație, arderea incompletă, încălzirea aerului în exces, etc.

Determinarea experimentală a temperaturii de ardere pentru majoritatea materialelor combustibile prezintă dificultăți considerabile, în special pentru lichide cu materiale solide. Cu toate acestea, în unele cazuri, teoria permite cu precizie suficientă pentru substanțele practice calculate de temperatura de ardere, bazat numai pe cunoașterea formulelor chimice ale acestora, compoziția de pornire a amestecului de combustibil și produsele de ardere.

În general, următoarea relație este utilizată pentru a calcula (aproximativ, deoarece:

în care Qpg - entalpia produselor de combustie;

VPG - cantitatea de produse de ardere, m3 / kg;

Capacitatea termică medie volumul amestecului de produse de combustie în intervalul de temperaturi de la T0 la Ti - Cp. kJ / (m × K 3);

Tr - temperatura de combustie, K.

Entalpia produselor de ardere se determină din ecuația de bilanț termic:

În funcție de tipul reprezentat pierderi de căldură în zona de ardere (prin radiație underburning, disocierea produselor de combustie) sau temperatura respectivă calculată.

In cinetica amestecurile gazoparovozdushnyh de combustie ale pierderilor de căldură din zona de ardere este neglijabilă, astfel încât pentru aceste amestecuri temperatura efectivă de ardere aproape de adiabatică, și care este utilizat în calcule tehnico-incendiu.

Capacitatea medie termică a amestecului de produse de ardere este foarte dificil de determinat. Aproximativ entalpie a amestecului de produse de ardere poate fi exprimată ca suma entalpiile componentelor sale:

unde (VPG) i - numărul componentului i-lea a produselor de combustie;

Cp - capacitatea medie de căldură volumul componentului i-lea cu Tr și o presiune constantă;

Tr - temperatura de ardere.

Când calculele de temperatura de ardere utilizate cantitate Qn (valoare mai mică de încălzire), deoarece temperatura de ardere a apei este în stare gazoasă. Valori mai mici de substanță calorică (entalpie de formare standard) este prezentată în literatura de referință și poate fi calculată din investigația legii Hess:

unde - căldura de formare a substanței i-lea, ni - numărul de moli de agent de-al i-lea.

Potrivit anchetei legii Hess, entalpie de formare standard este egală cu diferența dintre sumele căldurile de formare a produșilor de reacție și căldura de formare a materiilor prime. Recall desigur chimie, încât căldura formării de substanțe simple (oxigen, azot, etc.) este zero.

De exemplu. calcularea valorii calorice (efect termic) etan

Căldura inferioară de combustie, corolarul Legea lui Hess este:

Substituind valorile căldurii de formare a CO2. H2O și C2 H6 datelor de referință definesc o căldură mai scăzută de ardere a etan.

In timpul arderii amestecului de substanțe individuale este mai întâi determinată pentru fiecare componentă a căldurii produse prin ardere, iar apoi acestea sunt însumate luând în considerare procentul fiecărei substanțe dintr-un amestec combustibil de

În cazul în care combustibilul este o substanță complexă și compoziția sa elementară date în procente de greutate, apoi pentru a calcula Mendeleev formula căldura de ardere este utilizat:

Pentru calcularea temperaturii de ardere formează ecuația echilibrului termic, presupunând că separată, ca urmare a căldurii de ardere încălzește produsele de ardere din T0 temperatura inițială la o temperatură Tr.

unde h - raportul pierderii de căldură (proporția pierderilor de căldură datorate radiației, ca urmare a arderii incomplete);

- Capacitatea de căldură i-lea a gazelor arse, la o presiune constantă, kJ / mol K;

- i-lea cantitate de produs de ardere, 3 m.

Calcularea volumului produselor de combustie (H2 CO2 O, SO2 N2 ..) se realizează prin următoarele formule:

Din ecuația de echilibru termic

Dificultatea de a determina temperatura de ardere pe baza acestei formule este că capacitatea calorică a gazului depinde de temperatura. Deoarece gazele sunt încălzite de la T0 temperatură la o temperatură Tr. în formula (33) necesară pentru a înlocui valoarea medie a căldurii specifice în acest interval de temperatură. Dar temperatura de ardere este necunoscut pentru noi și vrem să o găsim. În acest caz, puteți proceda după cum urmează. majoritatea substanțelor medii, temperatura de ardere în aer este de aproximativ 1500 K. Prin urmare, o mică eroare în determinarea calculelor Tg poate lua valoarea medie a căldurii specifice în intervalul de temperatură 273-1500 K. Valorile pentru principalele produse de ardere sunt prezentate în tabelul. 17.

Valorile medii ale cąldurii de bază ale produselor de combustie în intervalul de temperatură de 273-1500 ° C