Omówienie I

Powietrze suche zawiera:

N₂ 78,98% (78,05% N₂ + 0,93% Ar + 0,00247% He, Ne, Kr i in.)

O₂ 20,98%

CO₂ 0,03%

H₂ 0,01%

W obliczeniach technicznych przyjmujemy:

a) 79% N₂ i 21% O₂ N₂:O₂ = 3,76:1 (w obliczeniach dokładniejszych)

b) 80% N₂ i 20% O₂ N₂:O₂ = 4,0:1 (w obliczeniach uproszczonych)

Współczynnik nadmiaru powietrza n - jest definiowany jako stosunek rzeczywistej ilości (masy) powietrza, w której spalane jest paliwo, do ilości potrzebnej do całkowitego spalenia paliwa (ilość stechiometryczna).

Współczynnik nadmiaru powietrza obliczamy ze wzoru: n = N/N_t

gdzie N_t - liczba moli azotu pochodzącego z nadmiaru powietrza: N_t = N-N_n, (N - liczba moli azotu znajdującego się w spalinach, a N_n - odpowiada czterokrotnej zawartości tlenu w spalinach). Obliczenia współczynnika nadmiaru powietrza wykonuje się na podstawie analizy składu spalin. W zależności od ich składu stosuje się odpowiedni wzór, który wyprowadzono uwzględniając zawartość azotu w spalinach i w spalanym paliwie.

Rozróżniamy następujące przypadki:

1. spalane paliwo nie zawiera azotu:

(spalanie zupełne - spaliny nie zawierają gazów palnych)

(spalanie niezupełne - spaliny zawierają gazy palne)

gdzie: O - zawartość O₂ w spalinach, % obj, CO - zawartość CO w spalinach, % obj.

2. spalane paliwo zawiera azot:

(spalanie zupełne)

(spalanie niezupełne)

gdzie: N' - zawartość N₂ w spalinach, pochodząca z paliwa, % obj.

(CO₂)_sp - zawartość CO₂ w spalinach, % obj.

(CO₂+CO)_pal - zawartość CO₂ + CO w spalanym paliwie, % obj.,

N_pal - zawartość azotu w spalanym paliwie, % obj.,

N - zawartość azotu w spalinach, % obj.

O - zawartość tlenu w spalinach, % obj.

Wartość opałowa paliwa (wartość opalowa dolna) jest to ilość ciepła, wyrażona w kcal, wydzielona przy całkowitym spaleniu paliwa, gdy w temperaturze pokojowej produkty reakcji CO₂ i SO₂ są w stanie gazowym, woda zaś - w stanie pary.

Ciepło spalania (wartość opalowa górna) jest to ilość ciepła, wyrażona w kcal, wydzielona przy całkowitym spaleniu paliwa w bombie kalorymetrycznej, tj. w warunkach, w których produkty spalania oziębiają się w stałej objętości do temperatury pokojowej, woda zawarta w tych produktach znajduje się w stanie skroplonym, a siarka przechodzi w H₂SO₄. Ciepło spalania jest własnością addytywną, czyli wartość opałowa mieszaniny równa się sumie udziałów wartości opalowych składników.

Wartość opałową dla paliwa gazowego wylicza się wzorem:

Q_o = 81C + 290(H-O/8) + 25S - 6W [kcal/kg]

gdzie: zawartość w %: C- węgla, H - wodoru, O - tlenu, S - siarki, W - wilgoci.

W paliwach stałych, a szczególnie w węglu kamiennym, występujące ilości związków endo- i egzotermicznych, są mniej więcej jednakowe, dlatego też w oparciu o wartości opałowe jego składników i założeniu, że tlen zawarty w paliwie jest połączony z wodorem (H2O) oraz , ze w procesie spalania bierze udział i dostarcza ciepła tylko wodór pozostały, opracowano wzory empiryczne:

1. wzór Dulonga (stosowany do obliczania wartości opalowych jedynie węgli kamiennych i koksu);

gdzie: C-zawartość węgla, (%),

H- zawartość wodoru, (%),

O- zawartość tlenu, (%),

S- zawartość siarki, (%)

W- zawartość wilgoci, (%).

2. wzór Steuera (do obliczania wartości opalowych paliw zawierających duże ilości O₂ (węgiel brunatny, torf))

oznaczenia jak wyżej;

3) wzór Vondracka (dla paliw naturalnych stałych i ciekłych)

C' - zawartość pierwiastka węglowego w czystym węglu, czyli substancji składającej się z czystego, bezpopiołowego koksu oraz części lotnych węgla (substancja organiczna). Pozostałe oznaczenia j/w.

---