1388457455

38 i Andrzej Szlęk

r

7-3- Krzywa wypalania paliwa

Z punktu widzenia praktyki spalania najistotniejszą wielkością, decydującą o wartości straty chemicznej w produktach stałych (żużlu), jest stopień wypalenia paliwa. Można go zdefiniować jako energię chemiczną wyzwoloną w procesie spalania odniesioną do początkowej energii chemicznej paliwa. W praktyce, poza nielicznymi przypadkami, jedyną substancją palną, która wysypuje w znaczących ilościach w stałych produktach spalania, jest pierwiastek węgiel. Stopień wypalenia pierwiastka węgla zdefiniować można jako masę pierwiastka węgla, która uległa spaleniu odniesioną do masy pierwiastka węgla zawartej początkowo w paliwie. Stopień ten można określić na podstawie bilansu pierwiastka węgla oraz azotu. Zakładając, że w spalinach jedynymi związkami zawierającymi istotne ilości pierwiastka węgla jest dwutlenek węgla oraz tlenek węgla, zapisać można następujące równanie bilansu pierwiastka węgla:

d/n

([C(h] + [CO]) ,    (7.4)

w którym:

^ - szybkość ubytku pierwiastka węgla, kmol/s, ń_ss - strumień spalin suchych, kmol/s,

[i] - stężenie i-tego składnika w spalinach suchych, %.

Zakładając z kolei, że ilość azotu zawartego w paliwie jest znikoma w porównaniu z ilością azotu dostarczanego w powietrzu spalania oraz że jedynym związkiem, w którym w istotnych ilościach występuje azot w spalinach, jest azot cząsteczkowy, zapisać można następujące równanie bilansu azotu:

0.79ń„ =

ł

(7.5)

Wyniki badań eksperymentalnych

przy czym ń_a oznacza strumień powietrza wyrażony w kmol/s. Wykorzystując ponadto warunek sumy udziałów spalin suchych

[N₂] + [C0₂] + [CO] + [Oi] = 1 ,    (⁷-⁶>

równanie (7.5) zapisać można następująco.

0.79ń₀ = ń_3S (1 - [COi] - [CO] - [0₂])

Podstawiając (7.4) do (7.7) otrzymuje się ostatecznie następujące równanie:

dn_c    [CO ₂] + [CO]    (7 ^

dr ~    ⁰ T^[C0₂] - [CO] - [Od ’

w którym wszystkie wielkości są oczywiście funkcjami czasu. Całkując równanie (7.8) od początku procesu spalania do danej chwili r, otrzymuje się ilość pierwiastka węgla, który uległ spaleniu w tym czasie:

[CO2] + \co\ n,

Zdefiniowany uprzednio stopień wypalenia pierwiastka węgla otrzymuje się ostatecznie dzieląc równanie (7.9) przez ilość węgla znajdującego się początkowo w próbce n_c>t, która jest znana na podstawie analizy elementarnej

węgla:

Zależność x{t) wyznaczoną dla badanego paliwa przy prędkości napływu powietrza w_a = 0,22m/s przedstawia rys.7.7. Można zauważyć, ze początkowo zależność x{t) jest liniowa, co odpowiada fazie propagacji frontu spalania, natomiast później przybiera kształt krzywej asymptotycznej. Końcowa różnica 1 - *(00) chaiakteryzuje tę część pierwiastka węgla, która pozostała

w żużlu po zakończeniu procesu spalania.

Funkcja x(t) ma duże znaczenie praktyczne, gdyż pozwala określić ilość

pierwiastka, który nie uległ spaleniu w funkcji czasu spalania. Czas spalania