Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

и л и

Очевидно, такое же соотношение будет между подобными величи­ нами и других элементов. Следовательно, для того чтобы любую ве­ личину состава топлива, сосчитанную в процентах на рабочую массу,

пересчитать на сухую массу, нужно ее умножить н а ---- — ---- .

100 — wp%

В некоторых случаях химический состав дают для 1 кг горючей массы. При этом в обозначениях индекс «р» заменяют индексом «г»

иполучают Сг, Нг, Ог, Nr, Sr; это означает вес элементов, входящих

в1 кг горючей массы. Состав топлива может быть выражен и в процен­ тах , тогда

Сг% = 100 Сг; Нг% = 100 Нг; 0,.% = 100 Ог;

счета состава рабочего топлива в состав на сухую массу, можно найти множитель и для других пересчетов.

Так, для того чтобы любую величину состава, выраженную в про­ центах на рабочую массу, пересчитать на горючую массу, нужно эту

величину умножить на 100 ^ у • Аналогично, для того чтобы любую

величину состава, выраженную* в процентах на сухую массу, пересчи-

100 „

тать на горючую, нужно эту величину умножить на — — — —. Для

наглядности состав топлива можно показать следующим образом:

ТЕПЛОТВОРНОСТЬ ТОПЛИВА

При сжигании топлива выделяется определенное количество тепла. Поэтому для характеристики данного топлива определяют его тепло­ творность. Теплотворностью (теплотворной способностью) называется количество тепла, выраженное в килоджоулях, которое выделяется при сжигании 1 кг топлива. Для газообразного топлива в некоторых случаях теплотворностью называют количество тепла, которое полу­ чается от сжигания 1 м3 топлива при нормальных условиях.

224

Различают теплотворность высшую и низшую. Под высшей тепло­ творностью понимают количество тепла, которое выделяется в резуль­ тате химических реакций при горении 1 кг топлива. Однако не все это тепло отдается. Дело в том, что в состав топлива входит водород, который, сгорая, превращается в воду. Горение сопровождается вы­ сокой температурой, вследствие чего вода превращается в пар. На испарение 1 кг воды округленно требуется 2500 кдж тепла. Если в со­ став топлива входит Яр кг водорода, то, как известно из химии, из него получится 9Нр кг воды. На испарение этой воды пойдет тепла

2500 • 9 Нр = 225 (100 Нр) = 225 Нр % кдж.

Таким образом, 1 кг топлива отдаст тепла на 225 (Нр%) кдж меньше, чем из него выделится.

Следовательно, под низшей теплотворностью нужно понимать то количество тепла, которое 1 кг топлива способен отдать при сгорании.

Высшую теплотворность обозначают Q°, низшую QH. Тогда

В обозначениях теплотворности мы поставили индекс «р». Это зна­ чит, что данные теплотворности получены в результате сжигания 1 кг рабочего топлива, поэтому их соответственно называют рабочей выс­ шей теплотворностью и рабочей низшей теплотворностью. Последнюю часто называют просто рабочей теплотворностью.

Если бы топливо было предварительно высушено так, чтобы оста­ лась только сухая масса, то при сжигании 1 кг сухой массы мы полу­ чили бы другие количества тепла, а следовательно, и другие тепло­ творности, которые называются высшей и низшей теплотворностью

Qp = Qc (1—йУр)—2500 Wp.

Это равенство можно переписать в следующем виде:

Имея в виду, что 100 wp = wp %, получим

225

П овторив то ж е сам ое в отнош ении Q® и Q“> получим

Если бы мы сожгли 1 кг горючей массы, то получили бы теплотвор­

ности горючей массы Ql и QJ-', а так как в 1 кг сухой массы содержится 1—А с кг и горючей массы, то можно составить следующие два ра­ венства:

и 1—Б р кг горючей массы. Исходя из этого таким же способом, каким была получена зависимость для Qp и Q“, найдем:

Теплотворность топлива определяется либо опытным путем с по­ мощью калориметра, либо путем расчета. Расчет теплотворности топ­ лива с малым содержанием кислорода по его составу производится по формуле Менделеева

Горение представляет собой химический процесс, при котором про­ исходит реакция соединения химических элементов топлива с кисло­ родом. Обычно для этой цели используют кислород воздуха.Реакция 4 соединения с кислородом идет со значительным выделением тепла, поэтому горение применяется для получения тепла. Горючая масса распространенных видов топлива состоит, как было сказано, из угле­ рода, водорода, серы, кислорода и азота. Однако при горении соеди­ няются с кислородом только углерод, водород и сера. Азот является инертным веществом и при обычных условиях с кислородом не сое­ диняется. Как известно из химии, реакции соединения углерода, во­ дорода и серы с кислородом выражаются следующими химическими

формулами:

с ~г о 2= с о 2

226

(12+16-2 = 44);

На + 0 = Ня0 (1-2 + 16=18);

S + 0 2 = S02

(32+16-2 = 64).

Из этих формул следует, что на сжигание 1 кг углерода расходуется

В формуле (11-9) Ор стоит со знаком минус, так как количество кислорода Ор содержится в самом топливе. Количество кислорода О20 называется теоретическим. Для того чтобы топливо сгорало полностью, приходится давать кислорода несколько больше. Количество кисло­ рода, требующееся для полного горения, должно составлять

После сжигания топлива останется свободный кислород в следую­ щем количестве:

1 кг воздуха состоит из 0,23 кг кислорода и 0,77 кг азота, поэтому теоретическое количество кислорода О20 будет содержаться в следую­ щем количестве воздуха:

где а — коэффициент избытка воздуха, колеблющийся в зависимости от топлива и способа его сжигания в пределах 1,15—1,6.

В L кг воздуха содержится азота

В самом топливе содержится Np кг азота, поэтому общее его коли­ чество составит

227