

Termodynamika

Spalanie

Kazimierz Peszyński



Pojęcia podstawowe

Spalaniem, w ujęciu technicznym, nazywa się

egzotermiczną reakcję chemiczną utleniania

, w wyniku

której otrzymuje się ilość ciepła możliwą do
technicznego zastosowania. Reakcji spalania, oprócz
efektu cieplnego towarzyszy efekt świetlny.

Podział reakcji spalania (prędkość przemieszczania się
płomienia):

• spalanie techniczne,

• wybuch,

• detonacja.

Podział reakcji spalania (przebieg reakcji):

• zupełne,

• niezupełne.

2

2

C+O

CO

�

2

2C O

2CO

+

�



Paliwa

Paliwem w ujęciu technicznym nazywa się
substancje zawierające składniki palne i
występujące w ilościach umożliwiających ich
techniczne wykorzystanie.

Paliwa:

• naturalne,

• sztuczne.

Paliwa:

• stałe,

• ciekłe

• gazowe.

Suma udziałów objętościowych składników paliwa jest
równa:

Suma udziałów masowych składników
paliwa:

1

c h s o n w p

+ + + + + + =

[

] [ ] [

] [

]

2

4

n

m

CO

H

CH

C H

1

+

+

+

=



Właściwości paliw

stałych



Wartości opałowe składników

paliw gazowych



Zapotrzebowanie

tlenu

(1

)

(1

)

ilość tlenu wyrażona w
kilomolach

ilość tlenu wyrażona w
kilogramach

(6

)

(6

)

(5

)

(5

)

(4

)

(4

)

(3

)

(3

)

(2

)

(2

)

2

2

3

3

C+O

CO

1kmol 1kmol

1kmol

12kg 32kg

44kg

22,42m n

22,42m n

�

+

�

+

�
�

2

kmol O

kgC

12 kgpal.

c

c

�

-

�

2

kg O

32 8

kg C

12 3 kgpal.

c

�

-

= �

2

2

2

3

3

3

2H

O

2H O

2kmol 1kmol

2kmol

4kg 35kg

36kg

2 22,42m n 22,42m n

2 22,42m n

+

�

+

�

+

�

�

+

� �

2

2

kmol O

kg H

2 2 4 kg pal.

h

h

h

�

= �

�

2

2

kgO

32

kg H

8

4

kg pal.

h

h

h

�= �



Zapotrzebowanie

tlenu

(1

)

(1

)

ilość tlenu wyrażona w
kilomolach

ilość tlenu wyrażona w
kilogramach

(5

)

(5

)

(4

)

(4

)

(3

)

(3

)

(2

)

(2

)

Sumując otrzymane wyniki i
uwzględniając, że zawarty w
paliwie tlen bierze udział
w reakcji spalania,
określono teoretyczne
zapotrzebo-wanie tlenu do
spalenia 1 kg paliwa.

2

2

3

3

S O

SO

1kmol 1kmol

1kmol

32kg 32kg

64kg

22,42m n

22,42m n

+

�

+

�

+

�
�

2

kmol O

kgS

32 kgpal.

s

s

�

-

�

2

kg O

32

kgS

1

32

kgpal.

s

s

s

�

-

�= �

2

kmolO

8

12 4 32 32 kgpal.

to

h

s

o

n =

+ +

-

2

kgO

8

8

3

8

kgpal.

to

o

m

c

h

s

�

�

=

+

-

+

�

�

�

�



Zapotrzebowanie

powietrza

gdzie

2

2

0,231

0,769

O

N

g

g

=

2

2

0,209

0,791

O

N

r

r

=

1

kgpow.

0,231

kgpal.

1

8

kgpow.

8

0,231 3

8

kgpal.

tp

to

tp

m

m

o

m

c

h

s

=

�

�

�

�

�

=

� +

-

+

�

�

�

�

�

�

�

�

tp

tp

np

V

m v

=

�

3

22,42 m n

29 kg

n

np

p

V

v

m

m

=

=

3

1

8

22,42 m n pow.

8

0,231 3

8

29

kgpal.

tp

o

V

c

h

s

�

�

�

�

=

� +

-

+ �

�

�

�

�

�

�

�

�



Spalanie paliw gazowych



Efekt cieplny spalania

gdzie:

– ciepło otrzymane w wyniku spalania pod stałym ciśnieniem,

– entalpia czynników przed reakcją,

– entalpia czynników po reakcji,

– energia wewnętrzna czynników przed reakcją,

– energia wewnętrzna czynników po reakcji,
– ciśnienie przy którym przebiega reakcja,

– objętość czynników przed reakcją,

– objętość czynników po reakcji.

2

1

2

1

2

1

(

)

p

Q

H

H

U U

p V V

=

-

=

-

+ � -

p

Q

1

H

2

H

1

U

2

U

p

1

V

2

V



Miary otrzymanego ciepła

Ciepłem spalania Q

s

nazywa się ilość ciepła

otrzymanego ze spalania całkowitego i zupełnego
jednostki masy lub objętości paliwa, odniesieniu
bilansu cieplnego reakcji do temperatury 0°C i
założeniu, że zawarta w spalinach para wodna ulegnie
skropleniu.

Wartości opałową Q

w

paliwa nazywa się ilość ciepła

otrzymanego ze spalania całkowitego i zupełnego
jednostki masy lub objętości paliwa, odniesieniu
bilansu cieplnego reakcji do temperatury 0°C i
założeniu, że zawarta w spalinach para wodna nie
ulega skropleniu.

kJ

kg

s

Q

kJ

kg

w

Q

(9

)

s

w

Q Q

r

h w

-

= � +

kJ

2500

kg

r =





Temperatura spalania

– strumień masy powietrza doprowadzanego do spalania

– entalpia właściwa względna powietrza odniesiona do temperatury

– strumień masy paliwa

– ciepło właściwe paliwa

– temperatura paliwa

– ciepło właściwe spalin

– temperatura spalana

Temperatura spalania równa temperaturze spalin jest równa:

– ciepło spalania

– strumień masy spalin

p

p

pal

pal

pal

pal

s

sp

ps

s

m h

m

c

t

m

Q

m c t

� +

� � +

� =

� �

&

&

&

&

p

p

pal

pal

pal

pal

s

s

sp

ps

m h

m

c

t

m

Q

t

m c

� +

� � +

�

=

�

p

m

&

p

h

pal

m

&

pal

c

pal

t

ps

c

s

t

s

Q

sp

m

&



Zgazowywanie paliw stałych

- generator czadowy



Zgazowywanie paliw stałych

- generator wodno-czadowy