TEMPERATURA SPALANIA

DEFINICJE TEMPERATURY SPALANIA

Temperatura kalorymetryczna spalania:

T

s,a

– najwyższa

temperatura jaka osiągają niezdysocjowane spaliny w
wyniku adiabatycznego i izobarycznego spalania paliwa z
teoretyczna ilością powietrza.

Temperatura teoretyczna spalania

: T

s,t

- najwyższa

temperatura jaka osiągają zdysocjowane spaliny w
wyniku adiabatycznego i izobarycznego spalania paliwa z
nadmiarem powietrza.

Temperatura rzeczywista spalania:

T

s

- może być bardzo

różna, zależna od strat ciepła w procesie spalania.

TEMPERATURA SPALANIA –

temperatura spalin

Paliwo

Utleniacz

Spaliny

Reaktor

-każdy ze składników
ma:
-e

ntalpię chemiczną

-entalpię fizyczną

-każdy ze składników
spalin ma:
-e

ntalpię chemiczną

-entalpię fizyczną

TEMPERATURA TEORETYCZNA SPALANIA

Temperaturę teoretyczną spalania

T

s

pod stałym ciśnieniem

oblicza się z bilansu entalpii substratów (paliwa i powietrza) i
produktów (spalin).

gdzie: ∆h

tw,st

– entalpia tworzenia (paliwa i spalin)

m

pp

– strumień masy paliwa, m

pow

– strumień masy powietrza,

m

sp

– strumień masy spalin

W szczelnym palenisku (komorze spalania): m

sp

= m

pp

+ m

pow

∫

∫

∫

+

∆

=

+

+

∆

Ts

Tst

p

st

tw

sp

Tpal

Tst

Tpow

Tst

p

pow

p

st

tw

dT

sp

c

sp

h

m

dT

pow

c

m

dT

pal

c

pal

h

)

)

(

)

(

(

)

(

)

)

(

)

(

(

m

,

,

pp

(1)

OBLICZANIE TEMPERATURY

TEORETYCZNEJ SPALANIA

Korzystając z wielomianowej postaci zależności c

p

= c

p

(T), np.

c

p

= a

1

+ a

2

T + a

3

T

2

+a

4

T

-2

otrzymuje się po scałkowaniu:

⅓ a

3

T

s

4

+ ½a

2

T

s

3

+ a

1

T

s

2

+ f

∗∗∗∗

T

s

– a

4

= 0

Równanie to rozwiązuje się ze względu na temperaturę T

s

UPROSZCZONE OBLICZANIE

TEMPERATURY TEORETYCZNEJ SPALANIA

∫

=

∆

−

∆

Ts

Tst

p

spal

st

tw

spal

st

tw

pp

dT

sp

c

m

sp

h

m

pal

h

m

)

)

(

)]

(

)

(

,

,

i

pp

st

tw

spal

st

tw

pp

Q

m

sp

h

m

pal

h

m

=

∆

−

∆

)

(

)

(

,

,

Jeśli przyjąć, że temperatura wlotowa paliwa T

pal

i powietrza T

pow

są równe

temperaturze otoczenia T

st

= 25

0

C, to równanie bilansu entalpii (1) przyjmie postać:

ale:

czyli:

∫

=

Ts

Tst

p

spal

i

pp

dT

sp

c

m

Q

m

)

)

(

Uwaga: przyjęto Q

i

a nie Q

s

, ponieważ woda w spalinach jest w postaci pary.

BARDZO UPROSZCZONE OBLICZANIE

TEMPERATURY SPALANIA

Przyjmując średnie ciepła właściwe:

c

p

(pal) = c

p

(pow) = c

p

(sp) oraz T

pal

= T

pow

= T

ot

otrzymuje się równanie:

(T

s

– T

ot

)

∗∗∗∗

c

p

(sp)

∗∗∗∗

m

sp

= Q

i

∗∗∗∗

m

pal

gdzie Q

i

jest wartością opałową, ponieważ w płomieniu woda jest

pod postacią pary.

stąd: T

s

= T

ot

+ (Q

i

∗∗∗∗

m

pal

)/(m

s

∗∗∗∗

c

p

(sp))

lub: T

s

= T

ot

+ Q

i

/[(1+λm

pow,t

)

∗∗∗∗

c

p

(sp)]

Błąd popełniany przy tym oszacowaniu T

s

to: 10-20%.

RZECZYWISTA TEMPERATURA

SPALANIA

Rzeczywista

temperatura

spalania

jest

niższa

od

kalorymetrycznej temperatury spalania na skutek:

strat cieplnych od płomienia

niezupełnego spalania (dysocjacja),

niecałkowitego spalania.

TEMPERATURA SPALANIA W

ZALEśNOŚCI OD TYPU PALIWA

Odchylenia temperatury od T

s,t

płomienie gazowe: 30-50°,

płomienie olejowe: 200-300°,

płomienie pyłowe: 500-600°.

Straty cieplne płomienia wynikają głównie z promieniowania.
Dlatego odchylenie od temperatury kalorymetrycznej spalania
zależy od zdolności emisyjnej płomienia:

PRZYKŁADY TEMPERATURY

SPALANIA WYBRANYCH PALIW

PALIWO

UTLENIACZ

UDZIAŁ

PALIWA, %

TEMPERATURA

°

C

Wodór, H

2

Wodór
CO
Metan, CH

4

Butan, C

4

H

10

Acetylen, C

2

H

2

Acetylen
Propan, C

5

H

12

Etan, C

2

H

6

Amoniak, NH

3

CO + N

2

CH

4

+ N

2

9CH

4

+ H

2

Powietrze
Tlen
Powietrze
Powietrze
Powietrze
Powietrze
Tlen
Powietrze
Powietrze
Powietrze
Powietrze
Powietrze
Powietrze

31,6

78
20
10

3,2

9

33

4,15

5,8

21

47,3
17,5
10,5

2045
2660
1650
1875
1895
2325
3007
1925
1895
1700
1675
1725
1880