Отынның жануының теориялық температурасын анықтау

Қазандық агрегаттың оттығында, отынның жануының жүруі кезінде, отынның химиялығына байланысты энергиясы, өнімнің жануының қатты қызған жылуына айналады. Жанған өнімнің және жанып жатқан отынның, бір жылулық бөлігі қыздыру бетіне сәулеленіп беріледі, ол жағушы камерада орналасқан. Оттықтағы жылу алмасуын есептеу кезінде, жанудың теориялық температурасы анықталуы тиіс, яғни отынның жануы, тұйықталған кеңістік жағдайында болуы кезіндегі қоршаған ортамен жылу алмаспауы тиіс (адиабатты жану). Теориялық жану температурасы v_a жанған өнім энтальпиясына i_т сәйкес болып, оттықтағы q_T пайдалы жылу бөлінуінің мөлшеріне тең. Оттықтағы пайдалы жылу бөлінуге арналған, қысқартылған тұріндегі формуласы мына тұрде шешіледі:

мұндағы q'₃ және q'₄- химиялық және механикалықтан, отынның толық жанбауынан жылудың жоғалуы, %; V_гC'_г- отын өнімінің жанудағы орташа суммалы меншікті және көлемдік жылу сиымдылығы, кДж/(кгК) немесе кдж/(м³К); i_a - ауаның физикалық жылу немесе оның оттыққа кірер кезіндегі температурасының энтальпиясы, кДж/м³; i_{о ж} - отынның физикалық жылуы, кДж/кг немесе кДж/м³. (20.1) теңдеуден, жанудың теориялық температурасын былай анықтайды:

Себебі, С'_г газдың орташа жылу сыйымдылығы, V_a байланысты, онда, (19.4) теңдеуді, шамалап (тәжірибе мәліметтеріне сәйкес) - V_a температурасын бере отырып және оның, газдарының орташа жылу сыйымдылығына сәйкес, анықталады. Алынған температура қабылданғанымен бірдей болуы тиіс. (19.3) және (19.4) теңдеулерді талдауда көрсеткендей, теориялық жану температурасы, негізінен отынның жану жылылығына q^P_H байланысты. q^р_н (q^C_H ) неғұрлым көп болса, солғұрлым v_a жоғары болады. Оттықтағы ауа шамасының артық болуынан және жылудың жоғалуы есебінен, теориялық жану температурасы жоғары болуы мүмкін. V_a артуына, сонымен қатар, ауа жылытқышпен ауаны, оттыққа жылыта кіргізу - пайдалы болады. Қазандық агрегаттардың жұмысын сипаттап көрсететініне, теориялық жану температурасынан басқа, негізгі көрсеткіштеріне, оттықтан ұшып шығар . V’’_T газдардың ыстық температурасы да әсерін тигізеді. V’’_T шамасын анықтаушы негізгі факторы болып, пайдаланылатын отын түрлері және оны жағу тәсілдері жатады. Қатты отынды жағу кезінде, . V’’_T анықталған шегінде болуы тиіс. Төменгі шегі, жану процессінің тұрақты сақталу жағдайымен анықталады. Жоғарғы шегі қазандык агрегаттың, шлаксыз жұмыс атқару жағдайымен анықталады. Осы жағдайына бауланысты, қатты отынның, балқыған күл бөлшектерінің немесе газдың жұмсартуымен бірге оттықтан конвективті беттік қыздыруын, алып кетілуін болдырылмауы тиіс, себебі балқыған күл қыздыру, салыстырмалы суық бетіне қонып (түсіп), шлактың қатты беттік қабатын құрайды да, қыздыру бетінің жылулық қабылдауын тез төмендетеді. Бұл фактор, қатты отынды камералы жағу кезінде, оттық газ жүргізгішінен күл ұшып шығуы, қабатты жағуға қарағанда, едәуір көп мөлшерде өтеді, сондықтан, бұған, едәуір үлкен мағына беріледі. Түтінді газдар температурасы, камералы оттың соңында, көмірді жағу кезінде - 1050...1150°С артпауы тиіс, қабаттап жағу V_T" кезінде, 900...1000°С дейін тқмендеуі мүмкін, себебі, Бұл жағдайда, факелді жануға қарағанда, қатты отынның жану тұрақтылығы жоғары. Сұйық және газ түріндегі отындарды жағу кезіндегі, V_T" таңдау мәселесі оңай шешіледі. Осы түрдегі отындардың жану тұрақтылығы өте жоғары, ал шлактануы, мүмкінді болмайды. Қазандық агрегаттарды жобалау кезіндегі, V_T" таңдауда - 900...1200°С шегінде болады. Сәулеленуін, оттықта орналасқан қыздыру бетінің, беруіндегі меншікті жылулық мөлшерін, мына теңдеумен анықтайды:

мұндағы i_T- меншікті немесе оттық соңындағы температура кезіндегі, түтінді газдардың көлемдік энтальпиясы, кДж/кг немесе кДж/м³. Оттықтағы, экранды беттік қыздырудың сәуленің шығуындағы берілуінің жылу мөлшері, қатты ысыған газдан бетке түсуі, конвекцияның жылу беруіне қарағанда, ең жоғарыда болады да және оны дәл есептеу тіптен қажет. Олар, жылу беруші және жылулық баланстары бойынша анықталады. Мұндағы жылулық беруші теңдеу Стефан-Больцманның теңдеуі деп аталады. Есептеу формуласын ВТИ Ф.Э.Дзержинский атындағы, Г.М.Кржижановский атындағы ЭНИН ұсынған; осыларға формула:

мұндағы σ₀=5,7*10⁻⁸ Вт/(м²К⁴) - абсолютты қара дененің сәулелену коэффициенті; а_w - оттықтың қаралануынан келтірілген коэффициенті (арнаулы анықтамаларда беріледі); Н_л - экранның қыздыру бетінің сәуле қабылдаушы ауданы, м²; T_ф - жанатын ортаның орталандырылған температурасы (анықтама бойынша), К; Т_с - қабырға бетінің температурасы, К; есептеліп алынған q_л (20.3) және (19.6) бойынша маңызы бірдей. Жағу үшін жылулық балансының теңдеуі:

мұндағы φ=(100-q₅)/100 - жылулықты сақтау коэффициенті; V - өнімнің жану көлемі, м³/кг температура аралығында (T_а-Т"_T) , кДж/(м³К); T_а - отынның жануының адиабатты (теориялық) температурасы, К; Т"_T- оттықтан шыққан газ температурасы, К; i"_T - меншікті немесе оттықтан шыққан газдардың көлемдік энтальпиясы, кДж/кг немесе кДж/м³, В^р - шынында жанып кеткен, отын мөлшері, кг/с, м³/с (немесе кг/сағ, м³/сағ). Оттықтан кейін орналасқан, қыздырудың конвективті беті, сонымен қатар, екі теңдеу негізінде есептейді: жылулық балансы және жылулық беруші. Пайдалы жылу бөлінуден q_T жылу үлесінің оттыққа, сәулеленіп q_л берілуін - оттыққа тікелей беру коэффициенті деп атайды.

Жанудың тікелей беру коэффициенті, көп факторларға байланысты. Оның, шешуші мағынасы болып, жағылуға орналасқан сәуле қабылдаушы, қыздыру бетінің ауданы. Ылғалды отынды жағу кезінде, оның жануы төменгі температурада болады, әдетте отын қабатының үстінде күмбезі орналасады. Соңғысы % шамасын кемітеді, оның орнына, жылуды сәулелендіріп, отынның жану температурасын жеткілікті жоғары деңгейде ұстайды.