Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 11

Таблица 4.4

Калориметрическая температура горения природного газа в зависимости

 от коэффициента избытка воздуха и его температуры (значения округленные)

4.1.3. Теоретическая температура

Теоретическая температура горенияотличается от калориметрической тем, что учитывает затраты теплоты на эндотермические реакции диссоциации диоксида углерода и водяных паров, которые протекают в высокотемпературной зоне в соответствии с выражениями:

 кДж/моль,                            (4.5)

 кДж/моль.                             (4.6)

Эти реакции, во-первых, очень энергоемки, а, во-вторых, приводят к увеличению объема продуктов сгорания, что еще больше снижает их температуру. При высоких температурах процессы диссоциации развиваются еще более глубоко, с образованием атомарного водорода, атомарного  кислорода и гидроксильной группы OH. Кроме того, при сжигании газа с избытком воздуха всегда образуется некоторое количество оксида азота. Все эти процессы эндотермичны и приводят к снижению температуры горения.

Если обозначить потери теплоты на диссоциацию через  и учесть увеличение объема продуктов сгорания в результате диссоциации, то теоретическую температуру горения можно определить по выражению

,                                              (4.7)

где в знаменателе представлена сумма произведений объемов и средних теплоемкостей всех компонентов отходящих газов, включая продукты диссоциации.

Точные расчеты, учитывающие затраты теплоты на все процессы диссоциации (включая глубокую диссоциацию) и процесс синтеза NO, весьма сложны и в большинстве случаев сжигания газов в тепловых установках не обусловлены необходимостью. Поэтому определение теоретической температуры горения обычно осуществляется при помощи упрощенной методики. В основе методики лежит положение о том, что энтальпии недиссоциированных и частично диссоциированных продуктов весьма близки между собой. Это объясняется тем, что увеличение объема продуктов сгорания за счет диссоциации компенсируется большей теплоемкостью недиссоциированных газов.

На основе этого предположения теоретическую температуру горения можно определить, модифицируя формулу (4.4):

,     (4.8)

где a и b — степень диссоциации водяных паров и диоксида углерода по отношению к их исходному количеству, образующемуся в результате реакций горения, %.