Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме

Расчет адиабатной температуры горения производится по известному составу продуктов сгорания газовой смеси.

 

(10)

где – низшая теплота сгорания 1 м3 природного газа, определяема как теплота сгорания при 0,101325 МПа и 0 °С без учета теплоты конденсацииводяных паров;

– начальные значения температур соответственно газообразного топлива и воздуха. В том случае, когда в резервуаре находится заранее перемешанная смесь топлива и воздуха ;

, – соответственно объемная доля и средняяв диапазоне 0… изохорная объемная теплоемкость (таблица 3) -гo компонента природно­го газа, включая балласт.

 

Таблица 3 – Средние в диапазоне от – 30 до + 50 °С значения объемной теплоемкости и показателя адиабаты простых газов

 

Газ, теплоемкость     Температура, °С
СО2 Ср Cv 2,131   1,760 2,204   1,833 2,264   1,893 2,314   1,943 2,355   1,985 2,392   2,020 2,42   2,051
H2O Ср Cv 1,668   1,297 1,723   1,352 1,777   1,406 1,828   1,457 1,876   1,505 1,921   1,550 1,963   1,592
N2 Ср Cv 1,372   1,001 1,397   1,018 1,420   1,049 1,441   1,070 1,459   1,088 1,475   1,104 1,489   1,118
O2 Ср Cv 1,450   1,079 1,478   1,107 1,500   1,130 1,520   1,149 1,538   1,167 1,554   1,183 1,569   1,198
SO2 Ср Cv 2,181   1,813 2,236   1,867 2,278   1,905 - - - -

 

– соответственно количество и средняяв диапазоне 0... изохорная объемная теплоемкость (таблица 4) -го компонента продуктов сгорания газовоздушной смеси;

– средняяизохорная объемная теплоемкость воздухав диапазоне температур 0... .

 

Таблица 4 – Средние объемные теплоемкости продуктов сгорания природного газа, кДж/(м3 К)

 

Газ , кДж/(м3к) , кДж/(м3к) К , (Cp/СV)
СН4 1, 177 1,55 1,317
С2Н6 1,837 2,212 1,204
СзН8 2,675 3,050 1,140
С4Н10 3,883 4,310 1,110
С5Н12 4,760 5,133 1,078
N2 0,923 1,294 1,400
СО2 1,232 1,601 1,300
H2S 1,135 1,508 1,300
H2О 1,124   1,494 1,330
Воздух 0,926 1,297 1,400

 

Второе и третье слагаемые в числителе правой части – это физическая теплота соответственно топлива и воздуха, отнесенная к 1 м3 топлива.

 

Таблица 5 – Низшая теплота сгорания горючих компонентов природного газа

 

Газ Метан СН4 Этан С2Н6 Пропан С3Н8 Бутан С4Н10 Пентан С5Н12 Сероводород H2S
, МДж/м3   35,82   63,75   91,40   118,0   146,0   23,65

 

В знаменателе – внутренняя энергия продуктов сгорания 1 м3 топлива с участием м3 воздуха.

, (11)

где – низшая теплота сгорания i-гo компонента (простого газа), входящего в состав топлива. В таблице 5 приведены значения для горючих компонентов природного газа при 0 °С и 0,101325 МПа.

Значение , необходимое для вычисления , заранее не известно, поэтому определяют методом последовательных приближений. С целью экономии времени, можно рекомендовать графический метод нахождения . Для этого задаются несколькими значениями , близкими к предполагаемой температуре (например, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800°С). По таблице 4 средних объемных теплоемкостей газов для каждого определяются . Далее по формуле (10) подсчитываются соответствующие значения . Построив график зависимости от находят истинноезначение как точку пересечения кривой с прямой .