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 ° ּСв ּ t в , (1)
где Св — теплоемкость воздуха, м 3 • °С, при его температуре t в , ˚С.
Vв ° — теоретический объем воздуха,
a — коэффициент избытка воздуха ,
Энтальпия газообразных продуктов сгорания, кДж/м 3 (при α = 1),
Iг° = (V R о2 ּ Ссо2 + V N 2 ּ С N 2 + V н2оּСн2о) ּ tг (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