TEMPERATURA SPALANIA

DEFINICJE TEMPERATURY SPALANIA Temperatura kalorymetryczna spalania: T

– najwyższa

s,a

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

Temperatura teoretyczna spalania: T

- najwyższa

s,t

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

Temperatura rzeczywista spalania: T - może być bardzo s

różna, zależna od strat ciepła w procesie spalania.

TEMPERATURA SPALANIA –

temperatura spalin

Paliwo

Reaktor

Utleniacz

Spaliny

-każdy ze składników

ma:

-każdy ze składników

-entalpię chemiczną

spalin ma:

-entalpię fizyczną

-entalpię chemiczną

-entalpię fizyczną

TEMPERATURA TEORETYCZNA SPALANIA Temperaturę teoretyczną spalania T pod stałym ciśnieniem s

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

Tpal

Tpow

m

(

pp

∆ tw , st

h

( pal ) + ∫ c ( pal ) dT ) m

c ( pow ) dT

p

+

pow

∫ p

=

Tst

Tst

Ts

m

( h , ( sp )

c ( sp ) dT ) sp

∆ tw st

+ ∫ p

(1)

Tst

gdzie: ∆ htw,st – entalpia tworzenia (paliwa i spalin) m – strumień masy paliwa, m

– strumień masy powietrza,

pp

pow

m – strumień masy spalin

sp

W szczelnym palenisku (komorze spalania): m = m

+ m

sp

pp

pow

OBLICZANIE TEMPERATURY

TEORETYCZNEJ SPALANIA

Korzystając z wielomianowej postaci zależności c = c (T), np.

p

p

c = a + a T + a T2 +a T-2

p

1

2

3

4

otrzymuje się po scałkowaniu: ⅓ a T 4 + ½a T 3 + a T 2 + f∗T – a = 0

3 s

2 s

1 s

s

4

Równanie to rozwiązuje się ze względu na temperaturę Ts

UPROSZCZONE OBLICZANIE

TEMPERATURY TEORETYCZNEJ SPALANIA Jeśli przyjąć, że temperatura wlotowa paliwa T

i powietrza T

są równe

pal

pow

temperaturze otoczenia T = 25 0C, to równanie bilansu entalpii (1) przyjmie postać: st

Ts

m

h , ( pal) m h , ( sp)]

m

c ( sp) dT ) pp ∆

tw st

− spal∆ tw st

= spal ∫ p

Tst

tw, st

tw, st

ale:

m

h

∆

( pal) − m

h

∆

( sp) = m Q

pp

spal

pp

i

czyli:

Ts

m Q

m

c ( sp) dT ) pp

i =

spal ∫ p

Tst

Uwaga: przyjęto Q a nie Q , ponieważ woda w spalinach jest w postaci pary.

i

s

BARDZO UPROSZCZONE OBLICZANIE

TEMPERATURY SPALANIA

Przyjmując średnie ciepła właściwe: c (pal) = c (pow) = c (sp) oraz T

= T

= T

p

p

p

pal

pow

ot

otrzymuje się równanie:

(T – T ) ∗ c (sp)∗m = Q ∗m s

ot

p

sp

i

pal

gdzie Q jest wartością opałową, ponieważ w płomieniu woda jest i

pod postacią pary.

stąd: T = T + (Q ∗m )/(m ∗c (sp)) s

ot

i

pal

s

p

lub: T = T + Q /[(1+λm

)∗c (sp)]

s

ot

i

pow,t

p

Błąd popełniany przy tym oszacowaniu T to: 10-20%.

s

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

Straty cieplne płomienia wynikają głównie z promieniowania.

Dlatego odchylenie od temperatury kalorymetrycznej spalania zależy od zdolności emisyjnej płomienia: Odchylenia temperatury od Ts,t

płomienie gazowe: 30-50°,

płomienie olejowe: 200-300°,

płomienie pyłowe: 500-600°.

PRZYKŁADY TEMPERATURY

SPALANIA WYBRANYCH PALIW

PALIWO

UTLENIACZ

UDZIAŁ

TEMPERATURA

PALIWA, %

°C

Wodór, H

Powietrze

31,6

2045

2

Wodór

Tlen

78

2660

CO

Powietrze

20

1650

Metan, CH

Powietrze

10

1875

4

Butan, C H

Powietrze

3,2

1895

4

10

Acetylen, C H

Powietrze

9

2325

2

2

Acetylen

Tlen

33

3007

Propan, C H

Powietrze

4,15

1925

5

12

Etan, C H

Powietrze

5,8

1895

2

6

Amoniak, NH

Powietrze

21

1700

3

CO + N

Powietrze

47,3

1675

2

CH + N

Powietrze

17,5

1725

4

2

9CH + H

Powietrze

10,5

1880

4

2