Коэффициента избытка воздуха для различных топлив

Действительная температура горения – это температура горения, достигаемая в условиях реального пожара. Она намного ниже теоретической, калориметрической и адиабатической, т.к. в реальных условиях до 40 % теплоты горения обычно теряется на излучение, недожог и т.п.

Экспериментальное определение температуры горения для большинства горючих веществ представляет значительные трудности, особенно для жидкостей и твердых материалов. Однако в ряде случаев теория позволяет с достаточной для практики точностью вычислить температуру горения веществ, основываясь на знании их химической формулы, состава исходной смеси и продуктов горения. При расчетах исходят из того, что при быстром сгорании газо- и паровоздушных смесей развивается высокая температура. В этих условиях из-за большой скорости химических реакций к моменту окончания горения система приходит в состояние химического равновесия, и по этой причине при расчете можно применить законы термодинамики.

В общем случае для вычислений используется следующая зависимость:

Q_ПГ = V_ПГ × ×Т_Г, где (7)

Q_ПГ – теплота (теплосодержание) продуктов горения, кДж/кг;

V_ПГ – объем продуктов горения, м³/кг;

– средняя объемная теплоемкость смеси продуктов горения в интервале температур от

Т₀ до Т_г, кДж/м³×К;

Т_Г – температура горения, К.

При расчете калориметрической температуры горения исходят из того, что теплопотери в окружающую среду отсутствуют, и в этом случае низшая теплота сгорания горючего вещества (Q_н) равна теплосодержанию продуктов горения (Q_ПГ), т.е. энергии, необходимой для нагревания продуктов горения от 0⁰С до теоретической температуры горения.

В реальных условиях температура горения зависит не только от состава горючего материала, но и от условий горения: разбавления продуктов горения избыточным воздухом (что учитывается коэффициентом избытка воздуха a), начальной температуры воздуха, полноты сгорания исходного горючего материала и наличия теплопотерь (коэффицент теплопотерь h).

Q_потерь = Q_{излучения} + Q_{недожог} + Q_{диссоциации ПГ} (8)

В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты из зоны горения вычисляется та или иная температура горения.

Расчет температуры горения проводят по уравнению энергетического баланса:

Q_н × (1 – h) = V_ПГ^пр × С_р × (Т_Г – Т₀) (9)

где

Q_н – тепло, выделяемое в реакции горения, кДж;

h – коэффициент теплопотерь; Q_н × (1 – h)= Q_ПГ;

V_ПГ^пр – объем продуктов полного горения с учетом избытка воздуха, м³;

С_р – средняя объемная теплоемкость продуктов горения при постоянном давлении, кДж/м³×К;

Т_Г – температура горения, К;

Т₀ – начальная температура, К.

Из уравнения (9) следует, что для расчета температуры горения необходимо знать теплоту горения, объем и теплоемкость продуктов горения.

В первом приближении температуру горения можно рассчитать непосредственно из уравнения (7), имея в виду, что средняя теплоемкость газообразных продуктов горения в интервале температур 1500 – 2500 К может быть принята равной = 1,75 кДж/м³×К. Однако, теплоемкость зависит от температуры, и поэтому для более точных расчетов значения теплоемкостей берут из таблиц (приложение 3 и 4), а подсчет производят методом последовательных приближений (методом итераций), каждый раз определяя теплосодержание продуктов горения при выбранной температуре.