2 Расчет теплофизических характеристик продуктов сгорания жидких и газообразных топлив в воздухе

2.1 Исходные данные для расчета

Состав продуктов сгорания топливных композиций (горючих) определяется применяемыми видами топлива и окислителя.

Для большинства практических задач представляют интерес топливные композиции, использующие в качестве окислителя атмосферный воздух, а в качестве топлива - природный газ.

Как известно, атмосферный воздух, выступающий окислителем при горении, состоит из сложной смеси индивидуальных газов. Его составные части подразделяются на две основные группы - постоянные и переменные. К первой группе относится кислород, азот, инертные газы (аргон, неон, криптон, гелий) и некоторые другие вещества в небольших количествах.

Ко второй группе газов относятся диоксид углерода и водяной пар.

При выполнении расчетов достаточно учитывать наличие в атмосферном воздухе четырех основных компонентов - азота N₂, диоксида углерода CO₂, водяного пара Н₂0 и кислорода 0₂. Инертные газы (Ar, Ne, Не, Кг, Хе) можно отнести к азоту вследствие близости их физических характеристик и малого содержания в атмосферном воздухе.

Таким образом, для проведения расчетов состав сухого воздуха (т.е. лишенного водяного пара) может быть принят в массовых долях:

Основной примесью к сухому воздуху является переменный компонент - водяной пар.

Смесь сухого воздуха с водяным паром называется влажным воздухом, характеризующимся, в частности, абсолютной и относительной влажностью и влагосодержанием.

Относительная влажность и паросодержание связаны следующим соотношением:

где р=101325 Па;

;

- давление насыщенного пара при температуре влажного воздуха,

При t= 20°С; =2,3368кПа=2336,8 Па; d = 0.01169

Другим важным параметром для расчета теплофизических характеристик продуктов сгорания является коэффициент , характеризующий соотношение масс окислителя и водорода при а_ок=1.

Для природного газа =l7,200 кг топлива/кг окислителя. А массовые доли:

; ;

2.2 Методика расчета теплофизических характеристик продуктов сгорания водорода во влажном воздухе при

Вычисляются массовые доли , , компонентов продуктов сгорания во влажном воздухе при .

2.3 Вычисление массовых долей

Вычисляются мысовые доли , , и влажного воздуха по соотношениям с учетом (2.1)

2.4 Вычисление массовых долей

Вычисляются массовые доли , , , продуктов сгорания заданной топливной композиции во влажном воздухе при (т.е. ):

Проверяется условие:

2.5 Определяют кажущуюся (среднюю) молярную массу продуктов сгорания (газовой смеси)

2.6 Вычисляют объемные доли компонентов в продуктах сгорания

2.7 Вычисляются парциальные давления компонентов продуктов сгорания с точностью до двух знаков после запятой:

2.8 Расчет газовой постоянной

3 Расчет теплофизических характеристик индивидуальных газов

3.1 Состав смеси в массовых долях

Из объемных (молярных) долей составляем состав смеси в массовых долях:

Газовыми смесями называют механические смеси индивидуальных газов при условии отсутствия в них химических реакций. Если температура и давление одинаковы во всем объеме газа, то газовая смесь находится в равновесном состоянии. Смесь, состоящая из газов без веществ в конденсированном состоянии, называется гомогенной.

Исходными данными для расчета теплофизических свойств газовой смеси является массовая доля, молярная масса и газовая постоянная, которые приведены в таблице 1.1

В таблице 1.2 приведены теплофизические характеристики индивидуальных газов при ближайших значениях температуры и давления из справочника [6].

Для расчета z,r|,C_p,C_v при температуре Т и давлении pi, р₂, рз используют таблицу 1.2 и линейную интерполяцию. Нахождение остальных ТФХ производится с использованием [5].

Таблица 1.1 - исходные данные газовой смеси

Наименование газа	i	gi	, кг/кмолъ	Ri, Дж/(кг К)
азот	1	0,74	28,013	461,51
Диоксид углерода	2	0,08	44,011	259,828
Водяной пар	3	0,11	18,015	296,8
кислород	4	0,07	32	188,915