Определение энтальпии продуктов сгорания

Для определения энтальпии продуктов сгорания следует вычислить значения массовых теплоемкостей компонентов дымовых газов при различных температурах.

Для определения средних теплоемкостей компонентов дымовых газов можно воспользоваться графиком, представленным на рисунке 7.

При проведении расчета на ЭВМ теплоемкости продуктов сгорания могут быть найдены по эмпирическому уравнению:

где c_i ¾ теплоемкость, Дж/(кг^.К);

t ¾ температура дымовых газов, ⁰С;

a0, a1, a2, a3 ¾ константы, характерные для индивидуальных веществ.

Значения коэффициентов уравнения приведены в таблице 3.4.

В качестве примера вычислим значение теплоемкости двуокиси углерода при температуре 300 ⁰C:

Результаты вычислений теплоемкостей продуктов сгорания в интервале температур 300 ¸ 1300 К представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.4

Коэффициенты для расчета массовой теплоемкости продуктов горения.

Соединение	a0	a1	a2	a3
CO2	449.891	1.669	-1.273.10-3	3.898.10-7
H2O	1788.889	0.107	5.861.10-4	-1.998.10-7
N2	1112.492	-0.484	9.570.10-4	-4.171.10-7
O2	878.312	-1.150.10-4	5.456.10-4	-3.329.10-7
SO2	372.691	1.047	-7.752.10-4	2.075.10-7
воздух	999.9	5.754.10-4	3.624.10-5	-8.247.10-9

Таблица 3.5

Средние массовые теплоемкости продуктов сгорания в зависимости от температуры

Температура, K	Средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, кДж/(кг* 0C)
CO2	H2O	N2	O2	SO2
	844.7	1868.3	1042.1	918.4	622.6
	935.6	1912.6	1045.3	944.3	680.7
	1009.8	1963.9	1057.6	973.0	728.3
	1070.0	2020.9	1076.5	1002.7	766.6
	1118.3	2082.4	1099.6	1031.4	796.9
	1157.1	2147.3	1124.2	1056.9	820.4
	1188.8	2214.2	1147.9	1077.4	838.3
	1215.6	2282.1	1168.4	1090.9	851.9
	1240.1	2349.8	1182.9	1095.2	862.6
	1264.3	2416.0	1189.0	1088.6	871.4
	1290.8	2479.5	1184.3	1068.8	879.6

Значения энтальпий дымовых газов при различных температурах могут быть найдены по правилу аддитивности.

Найдем для примера величину q_T при температуре 300 ⁰С):

График зависимости энтальпии дымовых газов от температуры, построенный на основе расчетных данных для нашего случая, представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 - График зависимости энтальпии продуктов сгорания от температуры

Для машинных расчетов удобно пользоваться аналитической зависимостью энтальпии дымовых газов (в кДж/кг) от температуры (в ⁰С), которая получается подстановкой уравнений. Результатом подстановки является полином четвертой степени без свободного члена, который в нашем случае выглядит следующим образом:

(3.14)

Следует отметить, что в дальнейших расчетах нам понадобится определять температуру дымовых газов в зависимости от их теплосодержания. В связи с этим желательно построить аналитическую зависимость t ¾ q_T. Как правило, такая зависимость удовлетворительно описывается уравнением:

(3.15)

где коэффициенты a₁ и a₂ определяются методом наименьших квадратов по уравнениям:

(3.16)

В нашем случае уравнение (3.15) имеет вид:

(3.17)

Уравнение (3.17) с достаточно высокой степенью достоверности описывает зависимость t ¾ q_T в интервале температур 0 ¸ 1000 ⁰С (таблица 3.6).

Таблица 3.6

Зависимость энтальпии продуктов сгорания от температуры

Температура, 0С	Ошибка	Энтальпия продуктов сгорания, кДж/кг
точное значение	значение, рассчитанное по уравнению (3.17)	абсолютная, 0С	относительная, %
	99.0	1.0	0.97	2117.5
	199.2	0.8	0.40	4265.2
	300.9	0.9	0.29	6491.0
	403.8	3.8	0.95	8829.7
	507.1	7.1	1.42	11302.9
	603.4	3.4	1.57	13919.4
	709.1	9.1	1.30	16674.5
	804.4	4.4	0.55	19550.7
	893.2	6.8	0.75	22517.3
	993.9	6.1	0.61	25530.6