Teoria10(1)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Bilans energii dla spalania
Zapis ogólny:
Bilans energii dla spalania
Zapis ogólny:
I
paliwa
+ I
powietrza
= Q
ot
+ I
spalin
+ I
stałych produktów spalania
Entalpia składa się z:
a) entalpii fizycznej (znanej z dotychczasowych zajęć)
b) entalpii chemicznej, uwalniającej się np. przy spalaniu
Entalpię chemiczną można określić różnie, najczęściej przez podanie :
a) wartości opałowej Wd [kJ/kg] lub MWd [kJ/kmol]
b)
ciepła spalania Wg / MWg
W Polsce i Niemczech powszechnie stosowana jest wartość opałowa Wd (Unterer Heizwert H
u
,
Lower Heating Value LHV). Jest to ilość ciepła odprowadzona z komory spalania po zupełnym i
całkowitym spaleniu jednostki paliwa, jeżeli spalanie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny
zaś zostały ochłodzone do temperatury początkowej substratów, przy czym para wodna zaw. w
spalinach nie uległa skropleniu.
W Stanach Zjednoczonych stosowane jest częściej ciepło spalania Wg (Higher Heating Value
HHV, Oberer Heizwert H
o
). Definiuje się je tak samo, lecz zakłada się całkowite wykroplenie
pary wodnej ze spalin.
Przyjąwszy wartość opałow
ą uzyskujemy:
W
=
()() (
f
d
I
paliwa
+ I
powietrza
= Q
ot
+ I
spalin
+ I
stałych produktów spalania
Entalpia składa się z:
c) entalpii fizycznej (znanej z dotychczasowych zajęć)
d) entalpii chemicznej, uwalniającej się np. przy spalaniu
Entalpię chemiczną można określić różnie, najczęściej przez podanie :
c) wartości opałowej Wd [kJ/kg] lub MWd [kJ/kmol]
d)
ciepła spalania Wg / MWg
W Polsce i Niemczech powszechnie stosowana jest wartość opałowa Wd (Unterer Heizwert H
u
,
Lower Heating Value LHV). Jest to ilość ciepła odprowadzona z komory spalania po zupełnym i
całkowitym spaleniu jednostki paliwa, jeżeli spalanie odbyło się pod stałym ciśnieniem, spaliny
zaś zostały ochłodzone do temperatury początkowej substratów, przy czym para wodna zaw. w
spalinach nie uległa skropleniu.
W Stanach Zjednoczonych stosowane jest częściej ciepło spalania Wg (Higher Heating Value
HHV, Oberer Heizwert H
o
). Definiuje się je tak samo, lecz zakłada się całkowite wykroplenie
pary wodnej ze spalin.
Przyjąwszy wartość opałow
ą uzyskujemy:
W
=
()() ( )
d
f
d
Mi
Mi
f
+
MW
d
Mi
=
Mi
f
+
MW
Ponieważ wartość opałową wyznacza się w laboratorium (tn ≅ 25 °C), to
przy analizowaniu procesów spalania
entalpię fizyczną liczy się od
poziomu t
lab
= 25 °C
:
=
Uwzględniając powyższe uwagi można zapisać bilans dla adiabatycznej
komory spalania:
I
() () ( )
25
0
f
Mi
T
0
−
Mi
=
Uwzględniając powyższe uwagi można zapisać bilans dla adiabatycznej
komory spalania:
I
( ) ( ) ( )
25
0
f
Mi
T
0
−
Mi
1
f
,
pal
+
ch
,
pal
=
I
f
pow
+
I
ch
,
pow
=
I
f
,
spalin
+
1
ch
442
spalin
+
I
f
,
443
+
I
ch
,
p
1
f
pal
+
ch
pal
=
I
f
pow
+
I
ch
,
pow
=
I
f
spalin
+
I
1
ch
442
spalin
+
I
f
,
443
+
I
ch
,
p
≡
0
≡
0
≈
0
tylko
spalanie
niezupelne
lub
niecalkowi
te
≈
0
tylko
spalanie
niezupelne
lub
niecalkowi
te
Bilans zapisuje się dla jednostkowej ilości paliwa. Np. dla spalania gazu:
( ) ( ) (
1
⋅
MW
d
+
n
a
Mc
p
a
T
a
−
T
lab
) ( ) (
=
n
s
Mc
p
s
T
s
−
T
lab
)
Bilans zapisuje się dla jednostkowej ilości paliwa. Np. dla spalania gazu:
( ) ( ) (
1
⋅
MW
d
+
n
a
Mc
p
a
T
a
−
T
lab
) ( ) (
=
n
′
s
Mc
p
s
T
s
−
T
lab
)
Z tego równania wyznacza się temperaturę spalin T
s
.
Z tego równania wyznacza się temperaturę spalin T
s
.
Uwagi:
1. Powietrze można traktować jako g.doskonały (niewysoka temperatura)
2. Spaliny należy traktować jako g. ½ doskonały (wysoka temperatura)
3. Wartość opałową wyznacza się pobierając z tablic wartości dla
poszczególnych związków i dalej postępując jak dla mieszanin.
Uwagi:
1. Powietrze można traktować jako g.doskonały (niewysoka temperatura)
2. Spaliny należy traktować jako g. ½ doskonały (wysoka temperatura)
3. Wartość opałową wyznacza się pobierając z tablic wartości dla
poszczególnych związków i dalej postępując jak dla mieszanin.
i +
i +
= )
Ponieważ wartość opałową wyznacza się w laboratorium (tn ≅ 25 °C), to
przy analizowaniu procesów spalania
entalpię fizyczną liczy się od
poziomu t
lab
= 25 °C
:
Mi
Mi
,
,
,
,
,
,
,
I
I
p
I
p
′
′
′
[ Pobierz całość w formacie PDF ]