17.2. Расчёт низшей теплоты сгорания топлива

Низшая теплота сгорания отличается от высшей по существу только тем, что вода, образующаяся при сгорании топлива, не конденсируется, а остаётся в виде пара и удаляется с дымовыми газами.

Масса водяного пара (кг), получаемого при горении 1 кг топлива, находящегося в аналитическом состоянии, составляет

0,01· (W^a + 8,94H^a),

где W^a – массовая доля влаги,

H^a – массовая доля водорода в топливе.

Теплота конденсации пара (теплота парообразования) равна 2442 кДж/кг. Отсюда формула для расчёта низшей теплоты сгорания аналитической пробы топлива в единицах кДж/кг:

Q_i^a = Q_s^a – 24,42·(W^a + 8,94H^a) (17.8)

где 24,42 – теплота парообразования при 25°С в расчёте на 1% выделившейся воды, кДж/кг;

8,94 – коэффициент пересчёта массовой доли водорода на воду;

W^a – массовая доля влаги аналитической пробы, %;

H^a – массовая доля водорода в аналитической пробе, %.

Соотношение между высшей и низшей теплотой сгорания, выраженное для аналитического состояния топлива формулой (17.8), справедливо для любого другого состояния топлива:

- для сухого топлива

Q_i^d = Q_s^d – 24,42 · 8,94H^d, (17.9)

где H^d – массовая доля водорода в сухом топливе, %;

- для сухого беззольного топлива

Q_i^daf = Q_s^daf – 24,42 · 8,94H^daf, (17.10)

где H^daf – массовая доля водорода в сухом беззольном топливе, %;

- для рабочего топлива

Q_i^r = Q_s^r – 24,42·(W_t^r + 8,94H^r), (17.11)

где W_t^r – общая влага рабочего топлива, %;

H^r – массовая доля водорода в рабочем топливе, %.

Величиной, наилучшим образом характеризующей количество теплоты, получаемое при сжигании топлива в реальных условиях, является низшая теплота сгорания рабочего топлива при постоянном давлении (Q_i^r,_p).

Низшую теплоту сгорания рабочего топлива с общей влагой W_t^r при постоянном давлении (Q_i^r,_p, Дж/г) рассчитывают по формуле:

Q_i^r,_p = [Q_s^d,_V – 212,15H^d – 0,8·(O^d + N^d)]·(100 - W_t^r)/100 – 24,43W_t^r, (17.12)

где (O^d + N^d) – массовая доля кислорода и азота в сухом топливе, рассчитанная по формуле:

(O^d + N^d) = 100 – A^d – C^d – H^d – S_t^d. (17.13)

Экспериментально было установлено, что низшая теплота сгорания, рассчитанная по формуле (17.11), близка к величине, рассчитанной по формуле (17.12). Разность этих величин не превышает 50 кДж/кг. Такое незначительное расхождение при усложнении расчёта Q_i^r,_p по формуле (17.12) позволяет рекомендовать использовать эту формулу только при необходимости получить особо точный результат, а в остальных случаях рассчитывать величину Q_i^r по формуле (17.11), приравнивая эту величину к Q_i^r,_p для характеристики реальной энергетической ценности топлив.