Истинная удельная теплоемкость продуктов сгорания природного газа

Определение теплоемкости продуктов сгорания

Количество тепла, заключенное в каком-либо теле, увеличивается (или уменьшается) при изменении его температуры. Коэффициент пропорциональности между количеством подведенной к телу теплоты и изменением его температуры называется теплоемкостью . Удобнее пользоваться понятием теплоемкости, отнесенной к единице массы Удельной теплоемкостью какого-либо тела называется количество тепла, которое необходимо сообщить единице массы (или объема), чтобы повысить его температуру на 1 градус.

Как правило, теплоемкость всех тел (твердых, жидких и газообразных) зависит от температуры. Для газов, в отличие от твердых и жидких тел, теплоемкость в сильной степени зависит и от других внешних параметров (давление, объем), при которых происходит отнятие или сообщение тепла. Поэтому для газов различают теплоемкость при постоянном давлении и теплоемкость при постоянном объеме . Теплоемкость при постоянном давлении больше теплоемкости при постоянном объеме. Соотношения между ними характеризуются следующими равенствами:

где R – универсальная газовая постоянная, кал/моль·град.; k – показатель адиабаты рассматриваемого газа.

Величина показателя адиабаты k зависит от структуры молекул газа: для одноатомных газов (аргон, гелий и др.) 1,67, для двухатомных (кислород, азот, окись углерода) 1,4, а для многоатомных (CO₂, SO₂, H₂O и пр.) 1,33.

В инженерной практике чаще используется изобарная теплоемкость. Зависимость ее от температуры для различных газов в справочной литературе обычно задается уравнениями:

по которым может быть определена истинная теплоемкость тела при любой температуре и построен график зависимости для рассматриваемого вещества. Площадь под кривой есть теплота, которой обладает вещество – .

В инженерной практике обычно пользуются не истинными, а средними теплоемкостями. Средняя теплоемкость для заданного интервала температур представляет собой число, равное значению

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

Истинная удельная теплоемкость продуктов сгорания природного газа

2 сентября, 2012 admin

При сгорании углерода топлива в воздухе іпо уравнению (21C+2102 + 79N2=21C02 + 79N2) на каждый объем С02 в продуктах сгорания приходится 79 : 21 =3,76 объема N2.

При сгорании антрацита, тощих каменных углей и других видов топ­лива с высоким содержанием углерода образуются продукты сгорания, близкие по составу к продуктам сгорания углерода. При сгорании водорода по уравнению

На каждый объем Н20 приходится 79 :42 = 1,88 объема азота.

Средняя объемная теплоемкость газов от 0 до t

В продуктах сгорания природного, сжиженного и коксового газов, жидкого топлива, дров, торфа, бурого угля, длиннопламенного и газо­вого каменного угля и других видов топлива со значительным содержа­нием водорода в горючей массе образуется большое количество водя­ного пара, иногда превышающее объем С02. Присутствие влаги в топ-

Ливе, естественно, повышает содержание водяного пара в продуктах сгорания.

Состав продуктов полного сгорания основных видов топлива в сте — хиометрическом объеме воздуха приведен в табл. 34. Из данных этой таблицы видно, что в продуктах сгорания всех видов топлива содер­жание N2 значительно превышает суммарное содержание C02-f-H20, а в продуктах сгорания углерода оно составляет 79%.

В продуктах сгорания водорода содержится 65% N2, в продуктах сгорания природного и сжиженного газов, бензина, мазута и других ви­дов углеводородного топлива его содержание составляет 70—74%.

Рис. 5. Объемная теплоемкость

4 — продукты сгорания углерода

5 — продукты сгорания водорода

Среднюю теплоемкость продуктов полного сгорания, не содержащих кислорода, можно подсчитать по формуле

C = 0,01(Cc02C02 + Cso2S02 + C„20H20 + CN2N2) ккал/(м3-°С), (VI. 1)

Где Сс0г, Csо2, СНа0, CNa — объемные теплоемкости двуокиси углеро­да, сернистого газа, водяного пара и азота, а С02, S02, Н20 и N2 — со­держание соответствующих компонентов в продуктах сгорания, % (объемн.).

Содержание кислотных окислов С02 и S02 при анализе продуктов сгорания определяют совместно .путем поглощения раствором КОН.

Поскольку содержание С02 в десятки раз превышает содержание S02, а объемные теплоемкости их мало различаются, при подсчете теп­лоемкости продуктов сгорания обычно исходят из содержания в них /?02, т. е. суммы С02 и S02, принимая теплоемкость /?02 равной тепло­емкости С02.

В соответствии с этим формула (VI. 1) приобретает следующий вид:

C=0,01.(Cc02/?02 + CHj0H20-bCNi! N2) ккал/(м3«°С). (VI.2)

Средняя объемная теплоемкость С02, Н20 и N2 в интервале темпера­тур от 0 до 2500 °С приведена в табл. 36. Кривые, характеризующие из­менение средней объемной теплоемкости этих газов с повышением тем­пературы, показаны на рис. 5.

Из приведенных в табл. 16 данных и кривых, изображенных на рис. 5, видно следующее:

1. Объемная теплоемкость С02 значительно превосходит теплоем­кость Н20, которая, в свою очередь, превышает теплоемкость N2 во всем интервале температур от 0 до 2000 °С.

2. Теплоемкость С02 возрастает с увеличением температуры быстрее, чем теплоемкость Н20, а теплоемкость Н20 быстрее, чем теплоем­кость N2. Однако, несмотря на это, средневзвешенные объемные тепло­емкости продуктов сгорания углерода и водорода в стехиометрическом объеме воздуха мало различаются [34].

Указанное положение, несколько неожиданное на первый взгляд, обусловлено тем, что в продуктах полного сгорания углерода в воздухе на каждый кубический метр С02, обладающей наиболее высокой объ­емной теплоемкостью, приходится 3,76 м3 N2 с минимальной объемной

Средние объемные теплоемкости продуктов сгорания углерода и водорода в теоретически необходимом количестве воздуха, ккал/(м3-°С)

Теплоемкость продуктов сгорания

Среднее значение теплоемкости продук­тов сгорания углерода и водорода

Отклонения от среднего значения

Процент отклонения ДС • 100

Источник

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания котельного топлива. Теплоемкость уходящих дымовых газов.

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания 1 кг твердого, жидкого или 1 м 3 газообразного топлива определяется по сумме энтальпий газообразных продуктов сгорания, входящих в состав дымовых газов.

I _в ° = α ּV _в ° ּС_в ּ t _в , (1)

где С_в — теплоемкость воздуха, м 3 • °С, при его температуре t _в , ˚С.

V_в ° — теоретический объем воздуха,

a — коэффициент избытка воздуха ,

Энтальпия газообразных продуктов сгорания, кДж/м 3 (при α = 1),

I_г° = (V R о₂ ּ Ссо₂ + V N ₂ ּ С N ₂ + V н₂оּСн₂о) ּ t_г (2)

где Ссо₂, СN₂ Сн₂о — средние объемные теплоемкости двуокиси углерода, азота и водяных паров при постоянном давлении и тем­пературе, кДж/(м 3 ּ°С).

Энтальпия дымовых газов, кДж/м 3 , при α > 1

Теплоемкость газов изменяется в зависимости от их темпера­туры. Средние объемные значения теплоемкости для воздуха, водя­ного пара и дымовых газов приведены в таблице 14.

Таблица 14. Средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении и нормальных условиях

Источник

Теплопроводность дымовых газов, теплофизические свойства продуктов сгорания топлива

Дымовые газы представляют собой смесь выхлопных, отходящих газов, продуктов горения топлива.
В таблице представлены следующие теплофизические свойства дымовых газов при нормальном атмосферном давлении:

• плотность, кг/м 3 ;
• удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
• теплопроводность, Вт/(м·град);
• температуропроводность, м 2 /сек;
• динамическая вязкость, Па·сек;
• кинематическая вязкость, м 2 /сек;
• число Прандтля.

С повышением температуры дымовых газов их плотность и число Прандтля уменьшают свои значения. Другие теплофизические свойства дымовых газов такие, как теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность и вязкость с ростом температуры увеличиваются. Особенно сильно возрастают значения температуропроводности и кинематической вязкости.

Например, кинематическая вязкость дымовых газов при температуре 0°С составляет величину 12,2·10 -6 м 2 /сек, а при температуре 1200°С вязкость увеличивается до значения 22,1·10 -5 м 2 /сек.

Свойства дымовых газов в таблице представлены в зависимости от температуры, в интервале от 0 до 1200°С.

Теплопроводность дымовых газов при увеличении их температуры от 0 до 1200°С увеличивается не так значительно, как вязкость — с 0,0228 до 0,1262 Вт/(м·град). В целом, выхлопные газы сравнимы по своим свойствам с воздухом.

Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность дымовых газов в таблице указана в степени 10 2 . Не забудьте разделить на 100!

Источник