Расчет энтальпий продуктов сгорания

Расчет энтальпий продуктов сгорания необходим для определения тепловосприятия поверхностей нагрева и изменения теплосодержания газового потока. При теплотехнических расчетах принято удельную энтальпию продуктов сгорания определять для объема газов, получающегося при сгорании 1 кг или 1 м³топлива, и удельную энтальпию воздуха также относить к его объему, необходимому для сжигания 1 кг или 1 м³ топлива. Обычно это значение энтальпии обозначается буквой Н и выражается в кДж/м³. Так как теплоемкости отдельных газов в составе продуктов сгорания различны, то энтальпии компонентов дымовых газов подсчитываются отдельно и затем суммируются. Так, энтальпия теоретического объема продуктов сгорания при температуре газов θ,° С, составляет

4.47

где c_RO2,c_N2,c_H2O- объемные теплоемкости отдельных компонентов дымовых газов, взятые при расчетной температуре газов θ, кДж/(м³К).

Энтальпия газового потока при избытке воздуха α > 1 определяется как

4.48

Здесь H⁰_В - энтальпия теоретического объема воздуха,

4.49

где с_В - объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м³ · К). Последний член H_ЗЛ уравнения (4.48) учитывает энтальпию золовых частиц в потоке

4.50

где (сθ)_ЗЛ - энтальпия 1 кг золовых частиц при температуре газов, кДж/кг; а _УН - доля золы, уносимой газовым потоком, обычно а _УН = 0,90…0,95. Энтальпия золы учитывается только при сжигании высокозольных топлив, когда

Энтальпия H⁰_Г при одинаковой температуре всегда выше, чем энтальпия H⁰_В, поскольку объем газов V⁰_Г> V⁰_В, а объемные теплоемкости трехатомных газов с_RO2, c_Н»О больше теплоемкости воздуха с_В. При работе котла с уравновешенной тягой и наличии присосов по газовому тракту энтальпии Н_Г в каждой поверхности нагрева зависят от рабочей температуры газов и избытка воздуха. Присосы воздуха в поверхности нагрева изменяют объем и энтальпию газов на выходе из нее.

Теплота, отданная газовым потоком при прохождении поверхности нагрева, определяется по формуле

4.51

Здесь H'_Г - энтальпия газов на входе в поверхность, кДж/кг, определяется по (4.48) при α' для предыдущей поверхности; H"_Г - то же на выходе из поверхности, определяется по α' с учетом присоса воздуха в поверхности - α" = α' + Δα_i; - энтальпия теоретического объема присосанного холодного воздуха, кДж/кг.

Если тепловосприятие поверхности нагрева определено по рабочей среде, то из уравнения (4.51) может быть найдена энтальпия газового потока до или за поверхностью. Температуру газов по известной их энтальпии можно установить, используя H, θ -таблицу продуктов сгорания топлива для опорных температур (через каждые 100°С) либо определить по формуле

4.52

где - относительная энтальпия газов, определенная по отношению к максимальному значению энтальпии при 2200 °С и при избытке воздуха, соответствующем его избытку в данном расчетном месте

4.53

Энтальпии H⁰_Г и H⁰_В определяются при θ = 2200°С.