тепловая энергия

– тепловая энергия, сосредоточенная в продуктах горения. Величина в этой энергии равна:

где — объем продуктов горения, образующихся при сжигании единицы топлива,

— их теплоемкость и температура;

— потери тепловой энергии от химической неполноты горения. Этот вид потерь связан с процессами диссоциации в продуктах горения, которые получают заметное развитие при высоких температурах (1500). Кроме этого, величина рассматриваемых потерь растет при неудовлетворительном смешении топлива с воздухом, подаваемым для сжигания топлива. Развитие этих процессов приводит к тому, что в продуктах горения топлива появляются несгоревшие компоненты: оксид углерода – СО и водород — Н, хотя и в небольших количествах – 0,5…3,0%. Появление в продуктах горения несгоревших компонентов свидетельствует о неполном использовании химической энергии топлива, о возникновении тепловых потерь данного типа;

– потери тепловой энергии от механической неполноты горения. Под механической неполнотой горения понимают вывод из процесса горения части топлива. В этой статье расходной части теплового баланса для твердого топлива учитывают потери тепловой энергии, появляющейся за счет провала кусочков топлива через колосниковую решетку, а также уноса мелких его частиц с газами и золой. Обычно такие потери оценивают по экспериментальным данным, приведенным в литературных источниках. При сжигании газообразных и жидких видов топлива подобные потери отсутствуют, т. е. в этих случаях величину принимают равной нулю;

– потери тепловой энергии в окружающую среду. Эта статья теплового баланса наиболее разнообразна по источникам потерь. При ее расчете учитываются потери энергии теплопроводностью через кладку, потери излучением через открытые окна и щели, затраты тепловой энергии на нагрев охлаждающей воды, подсасываемого из атмосферы воздуха и пр.;

— потери тепловой энергии на разогрев кладки рабочего пространства теплового агрегата (аккумуляция тепловой энергии кладкой). Этот тип потерь присущ только тепловым агрегатам и печам периодического (циклического) действия. Он обусловлен тем, что при выгрузке горячего металла и загрузке холодного футеровка агрегата (печи) остывает, и для того, чтобы восстановить тепловое состояние кладки, следует ее нагреть. Затраты теплоты на этот процесс и составляют потери данного типа;

— невязка баланса, которая может возникнуть при экспериментальном исследовании работающей печи или теплового агрегата.

Проанализированные слагаемые теплового баланса составляют его расходную часть.

Приведенная структура теплового баланса используется для расчета температур горения. При этом рассматриваются адиабатические условия горения топлива без влияния на этот процесс каких-либо технологических особенностей технологий и работы оборудования. Эти особенности расчета записываются следующим образом:

Тогда уравнение теплового баланса (1.34) с учетом (1.38) может быть записано в виде:

Из анализа этого уравнения следует, что тепловая энергия, подводимая для организации процесса горения в виде химической энергии топлива за вычетом тепловой энергии на компенсацию потерь, связанных с химической и механической неполнотой горения, определяя их теплосодержание на единицу сгоревшего топлива. Если же отнести величину теплосодержания к 1 продуктов горения, то уравнение (1.39) преобразуется:

Величину теплосодержания обозначают и используют для отыскания температур горения. Действительно, при известных значениях теплоемкости продуктов горения — , выхода продуктов горения — , температура продуктов горения может быть найдена из (1.39) или (1.40), т. е.:

Температура, достигаемая в условиях сжигания топлива при подогреве воздуха и газа с учетом только теплоты диссоциации продуктов горения при температурах горения, получила название теоретической температуры горения. В зависимости от величины коэффициента избытка воздуха эту температуру принято обозначать . Для ее определения используют формулы:

Теплосодержание продуктов горения при теоретических температурах горения равно:

или

Температура, определяемая условиями горения при подогреве воздуха и топлива с учетом химического и механического недожога, названа балансовой температурой горения. Балансовые температуры горения в зависимости от величины коэффициента избытка воздуха принято обозначать (при = 1,0) и (при > 1,0).