Powietrze suche zawiera:
N2 78,98% (78,05% N2 + 0,93% Ar + 0,00247% He, Ne, Kr i in.)
O2 20,98%
CO2 0,03%
H2 0,01%
W obliczeniach technicznych przyjmujemy:
a) 79% N2 i 21% O2 N2:O2 = 3,76:1 (w obliczeniach dokładniejszych)
b) 80% N2 i 20% O2 N2:O2 = 4,0:1 (w obliczeniach uproszczonych)
Współczynnik nadmiaru powietrza n – jest definiowany jako stosunek rzeczywistej ilości (masy) powietrza, w której spalane jest paliwo, do ilości potrzebnej do całkowitego spalenia paliwa (ilość stechiometryczna).
Współczynnik nadmiaru powietrza obliczamy ze wzoru: n = N/Nt
gdzie Nt – liczba moli azotu pochodzącego z nadmiaru powietrza: Nt = N-Nn, (N – liczba moli azotu znajdującego się w spalinach, a Nn – odpowiada czterokrotnej zawartości tlenu w spalinach). Obliczenia współczynnika nadmiaru powietrza wykonuje się na podstawie analizy składu spalin. W zależności od ich składu stosuje się odpowiedni wzór, który wyprowadzono uwzględniając zawartość azotu w spalinach i w spalanym paliwie.
Rozróżniamy następujące przypadki:
a) spalane paliwo nie zawiera azotu:
(spalanie zupełne - spaliny nie zawierają gazów palnych)
(spalanie niezupełne – spaliny zawierają gazy palne)
gdzie: O – zawartość O2 w spalinach, % obj, CO – zawartość CO w spalinach, % obj.
b) spalane paliwo zawiera azot:
(spalanie zupełne)
(spalanie niezupełne)
gdzie: N’ – zawartość N2 w spalinach, pochodząca z paliwa, % obj.
(CO2)sp – zawartość CO2 w spalinach, % obj.
(CO2+CO)pal – zawartość CO2 + CO w spalanym paliwie, % obj.,
Npal – zawartość azotu w spalanym paliwie, % obj.,
N – zawartość azotu w spalinach, % obj.
O – zawartość tlenu w spalinach, % obj.
Wartość opałowa paliwa (wartość opalowa dolna) jest to ilość ciepła, wyrażona w kcal, wydzielona przy całkowitym spaleniu paliwa, gdy w temperaturze pokojowej produkty reakcji CO2 i SO2 są w stanie gazowym, woda zaś – w stanie pary.
Ciepło spalania (wartość opalowa górna) jest to ilość ciepła, wyrażona w kcal, wydzielona przy całkowitym spaleniu paliwa w bombie kalorymetrycznej, tj. w warunkach, w których produkty spalania oziębiają się w stałej objętości do temperatury pokojowej, woda zawarta w tych produktach znajduje się w stanie skroplonym, a siarka przechodzi w H2SO4. Ciepło spalania jest własnością addytywną, czyli wartość opałowa mieszaniny równa się sumie udziałów wartości opalowych składników.
Wartość opałową dla paliwa gazowego wylicza się wzorem:
Qo = 81C + 290(H-O/8) + 25S – 6W [kcal/kg]
gdzie: zawartość w %: C- węgla, H – wodoru, O – tlenu, S – siarki, W – wilgoci.
W paliwach stałych, a szczególnie w węglu kamiennym, występujące ilości związków endo- i egzotermicznych, są mniej więcej jednakowe, dlatego też w oparciu o wartości opałowe jego składników i założeniu, że tlen zawarty w paliwie jest połączony z wodorem (H2O) oraz , ze w procesie spalania bierze udział i dostarcza ciepła tylko wodór pozostały, opracowano wzory empiryczne:
1) wzór Dulonga (stosowany do obliczania wartości opalowych jedynie węgli kamiennych i koksu);
gdzie: C-zawartość węgla, (%),
H- zawartość wodoru, (%),
O- zawartość tlenu, (%),
S- zawartość siarki, (%)
W- zawartość wilgoci, (%).
2) wzór Steuera (do obliczania wartości opalowych paliw zawierających duże ilości O2 (węgiel brunatny, torf))
oznaczenia jak wyżej;
3) wzór Vondracka (dla paliw naturalnych stałych i ciekłych)
C’ – zawartość pierwiastka węglowego w czystym węglu, czyli substancji składającej się z czystego, bezpopiołowego koksu oraz części lotnych węgla (substancja organiczna). Pozostałe oznaczenia j/w.
...