Всякая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением тепла и соответственно называется экзотермической или эндотермической. Химические реакции, протекающие в процессах горения, преимущественно сильно экзотермические, некоторые реакции, как, например, реакции восстановления углекислоты, являются эндотермическими.
Количество тепла, выделяющегося при полном сгорании единицы массы данного топлива зависит от того, в паровом или жидком состоянии находится влага в продуктах сгорания. Если водяной пар сконденсируется и вода в продуктах сгорания будет находиться в жидком виде, то тепло парообразования освободится и тогда количество тепла, выделяющегося при сгорании единицы массы топлива, получается больше.
Количество тепла, выделяющегося при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газового топлива, при условии, что образующиеся водяные пары в продуктах сгорания конденсируются, называется высшейтеплотойсгорания топлива.
В условиях температур и парциального давления НгО на всем протяжении газового тракта парогенератора водяные пары, содержащиеся в продуктах сгорания, не конденсируются и вместе с ними отводятся в атмосферу. Следовательно, некоторая часть тепла, выделившегося при сгорании затрачивается на образование водяного пара и не может быть использована в парогенераторе. Поэтому теплота сгорания получается меньше освобождающейся при горении химической энергии топлива.
Количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого или 1 м3 газового топлива, за вычетом тепла парообразования водяных паров, образующихся при горении, называется низшейтеплотойсгорания.
Соотношение между высшей и низшей теплотой сгорания можно написать в следующем виде:
"Он =°н,о*п, (1-1З)
где масса влаги, содержащейся в 1 кг топлива, и влаги, образующейся в результате горения водорода топлива,
н,0 '
100
9НР + Ц7р
(1-14)
а Яп — теплота парообразования,условно принимаемая равной 2,51 МДж/кг.
После подстановки значений 0н^ои Яп соотношение (1-13) для рабо- чей массы принимает вид:
(?рн=С}Рв—0,025 1(9№+№р), (1-15)
а для сухой и горючей массы <2СН,<ЭГН, МДж/кг, соответственно:
<2сн=<2св—0,226 №; (1-16)
(2гн='(Згв—0,226 №. (1-17)
Теплоту сгорания (2рн,МДж/кг, определенного сорта топлива при изменении внешнего балласта можно рассчитать по известной величине теплоты сгорания его горючей массы, являющейся достаточно постоянной, и по данным технического анализа на содержание влаги и золы по следующему соотношению:
<Е = 3,Г~(шо+Ц7Р) -0.0251У.
(1-18)
Связь между теплотой сгорания рабочей и сухой массы топлива выражается следующим образом:
<2Р = (2С
V» _ пс100-^Р . 0,025ИГ-
100
(1-19)
Пересчет низшей теплоты сгорания рабочей массы топлива на другую влажность при Лр=сопзт. и на массу с другими значениями зольности и влажности можно производить, исходя в первом случае из условия равенства теплоты сгорания сухой массы, а во втором — горючей массы:
<& = (<& + 0,0251и»).
100 —Й7§ 100 —^ 0,02511УР
(1-20}
<%1 = (<%2 + °№51Ю
100 -
100 ——Лр
- 0,025Ш\
(1-21)
При реакциях между вполне определенными веществами обычно пользуются теплотой сгорания, отнесенной к одному молю реагирующего вещества, которую в этом случае обычно называют тепловым эффектом. Для топлив, являющихся веществами сложного и меняющегося состава, теплоту сгорания обычно относят к 1 кг при твердом или жидком их состоянии и к 1 м3 при газообразном состоянии.
В топочных устройствах парогенераторов и в камерах сгорания различных технических назначений процесс сжигания топлив обычно проводят при постоянном давлении. В этом случае часть выделяющегося тепла расходуется на совершение внешней работы в связи с изменением объема реагирующей смеси, которая составляет: •
р(п2—П1)У=АпЯТ.
(1-22)
ВуравненииА/г— приращениечисламолейгазовприреагированииодногомолягорючеговещества; V — объемодногомоля;