определить теоретически необходимый расход кислорода для полного сгорания твердого и жидкого топлива (с учетом кислорода Оr, который имеется в сжигаемом топливе):
Если учесть, что содержание кислорода в воздухе (по объему) составляет приблизительно 21 %, то для определения теоретического количества сухого воздуха VBO (м3/кг), необходимого для полного сгорания твердого и жидкого топлива (то есть при α = 1,0), можно записать:
VBO = 0,0889 (Сr + 0,375SrO+K) + 0,265Нr − 0,ЗЗЗОr. (4.4)
Аналогичный расчет для случая, когда в котле сжигается газообразное топливо, позволяет определить теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 м3 газа (VBOм3/м3) с известным химическим составом:
VBO = 0,0476 [0,5СО + 0,5Н2 + 1,5H2S + 2(m + n/4)СmНn−O2]. (4.5)
Скорость горения, как и скорость других химических реакций, зависит, в частности, от концентрации реагирующих веществ. Поэтому теоретически необходимого количества воздуха оказывается недостаточно для полного сгорания топлива: на последней стадии горения скорость реакций станет недопустимо малой – топливо не успеет сгореть в зоне высоких температур. Именно поэтому в топку подают количество воздуха, превышающее теоретически необходимое. Отношение первого ко второму называют коэффициентом избытка воздуха и традиционно обозначают первой буквой греческого алфавита – α. Следовательно,
α = VB / VBO, (4.6)
где VB и VBO – фактический и теоретически необходимый расходы воздуха (м3/кг или м3/м3).
В некоторых странах используют не «коэффициент» (отношение), а «избыток» воздуха в процентах, то есть 100 (VB − VBO) / VBO. Понятно, что α = 1,15, например, соответствует избытку воздуха 15 %, α = 1,2–20 %, и т. д.
После завершения топочного процесса в котле образуются продукты сгорания, состав и количество которых имеют большое значение как для процессов теплообмена и аэродинамики в конвективных поверхностях нагрева, так и для анализа проблемы загрязнения атмосферного воздуха.
Если пренебречь ничтожно малым объемом монооксида углерода Vco, то можно считать, что газообразные продукты сгорания – это трехатомные газы: (Vco2+ Vso2), азот VN2 и водяные пары VH2O. Объем трехатомных газов VRO2 (м3/кг) удобно выразить в виде одного члена:
Объем азота при сжигании топлива с теоретически необходимым количеством воздуха будет равен сумме азота воздуха и молекулярного азота, образовавшегося из азотсодержащих компонентов топлива:
Объем водяных паров в продуктах сгорания складывается из нескольких составляющих: водяного пара, образовавшегося при сгорании водорода топлива, испарившейся влаги топлива и, наконец, влаги, внесенной в топку вместе с теоретически необходимым количеством воздуха:
В этом уравнении
