Πανεπιζηήμιο Δσηικής Μακεδονίας

Πανεπιζηήμιο Δσηικής Μακεδονίας Τμήμα Μητανολόγων Μητανικών Μεζνδνινγίεο Δμνηθνλόκεζεο Δλέξγεηαο & Βειηηζηνπνίεζεο Βηνκεραληθώλ Σπζηεκάηωλ 7ο Εξάμηνο Κωδικός Μαθήματος 245 Θεωπία ηηρ καύζηρ Δρ Γεώργιος Σκόδρας Επίκοσρος Καθηγηηής

Σθνπόο ηεο θαύζεο είλαη ε κεηαηξνπή ηεο ρεκηθήο ελέξγεηαο πνπ πεξηέρεηαη ζην θαύζηκν ζε ζεξκηθή ελέξγεηα Απηό επηηπγράλεηαη κε ηελ αληίδξαζε ησλ ζηνηρείσλ ηνπ θαπζίκνπ κε νμπγόλν νπόηε εθιύεηαη ζεξκόηεηα, πνπ νλνκάδεηαη ζεξκόηεηα θαύζεο θαη πξνέξρεηαη από ηε δηαθνξά ηεο ρεκηθήο ελέξγεηαο πνπ εκπεξηέρεηαη ζηα πξντόληα θαύζεο Η θαύζε είλαη κηα απζόξκεηε δηεξγαζία πνπ γίλεηαη πάληα κε αύμεζε ηεο εληξνπίαο Απηό ζεκαίλεη πσο έλα κέξνο ηεο εμέξγεηαο ηνπ θαπζίκνπ κεηαηξέπεηαη ζε αλέξγεηα θαη ε ζεξκηθή ελέξγεηα πνπ παξαιακβάλνπκε θαηά ηελ θαύζε είλαη νπσζδήπνηε ελεξγεηαθά ππνβηβαζκέλε ζε ζρέζε κε ηελ ρεκηθή ελέξγεηα πνπ πεξηέρεη ην θαύζηκν Όζν κεγαιύηεξε είλαη ε ζεξκνθξαζία ζηελ νπνία παξαιακβάλεηαη ε ζεξκόηεηα ηόζν θαιύηεξε πνηνηηθά είλαη ε παξαιακβαλόκελε ζεξκηθή ελέξγεηα, δειαδή ηόζν πεξηζζόηεξε είλαη ε εμέξγεηα πνπ πεξηέρεη Γηα ηελ κεγηζηνπνίεζε ηνπ εμεξγεηαθνύ βαζκνύ απόδνζεο ηεο θαύζεο, δειαδή ηεο κεηαηξνπήο ηεο ρεκηθήο ελέξγεηαο ησλ θαπζίκσλ ζε ζεξκηθή ελέξγεηα, όιεο νη πξνζπάζεηεο πξέπεη λα απνβιέπνπλ ζηελ απόιεςε όζν ην δπλαηόλ πεξηζζόηεξεο ζεξκόηεηαο ζε όζν ην δπλαηόλ κεγαιύηεξε ζεξκνθξαζία

Αληηδξάζεηο Καύζεο Αληηδξάζεηο θαύζεο Οη αληηδξάζεηο θαύζεο είλαη πνιύπινθεο Ο κεραληζκόο όπσο θαη ηα πξντόληα εμαξηώληαη θπξίσο από: Τε δηαζεζηκόηεηα νμπγόλνπ. Σηελ πεξηνρή θαύζεο ζα πξέπεη λα ππάξρεη ην απαηηνύκελν νμπγόλν πνπ εμαζθαιίδεηαη όηαλ ρξεζηκνπνηείηαη πεξίζζεηα αέξα θαη γίλεηαη θαιή αλάκημε αέξα θαη θαπζίκνπ Τε ζεξκνθξαζία ηεο θιόγαο. Από ηε ζεξκνθξαζία εμαξηάηαη ε ηαρύηεηα παξάιιεισλ αληαγσληζηηθώλ αληηδξάζεσλ θαη επνκέλσο θαη ε δεκηνπξγία αλεπηζύκεησλ πξντόλησλ θαύζεο (πρ. NO x ) Η θηλεηηθή ησλ αληηδξάζεσλ θαύζεο είλαη πνιύ ζεκαληηθή γηα ην ζρεδηαζκό ηνπ θαπζηήξα θαη ηνπ ζαιάκνπ θαύζεο κε ζηόρν ηε βέιηηζηε απόδνζε θαη ηνλ έιεγρν ησλ ξππαληώλ Δληνύηνηο δελ επεξεάδεη ηα ηζνδύγηα κάδαο θαη ελέξγεηαο όπνπ καο ελδηαθέξεη κόλν ε θαηάζηαζε ησλ αληηδξώλησλ θαη ησλ πξντόλησλ ηεο θαύζεο

Αληηδξάζεηο Καύζεο Κάζε θαύζηκν πεξηέρεη βαζηθά ηξία θαύζηκα ζηνηρεία: άλζξαθα, πδξνγόλν θαη ζείν Οη βαζηθέο αληηδξάζεηο ηεο πιήξνπο θαύζεσο είλαη C O CO 3279kJ / kgc 2 2 H 1 l kgh 2 2O2 H2O 1418kJ / 2 S O SO 926kJ / kgs 2 2 Η εθιπόκελε ζεξκόηεηα αλαθέξεηαη ζε θαύζηκν θαη πξντόληα θαύζεο ζηνπο 25 C θαη 1 atm πίεζε Η ζεξκόηεηα απηή εμαξηάηαη κόλν από ηα ηειηθά πξντόληα θαη είλαη αλεμάξηεηε από ηηο ελδηάκεζεο αληηδξάζεηο Σρεκαηηθή απεηθόληζε ηεο θαύζεο

Αληηδξάζεηο Καύζεο Η εθιπόκελε ζεξκόηεηα αλαθέξεηαη ζε θαύζηκν θαη πξντόληα θαύζεο ζηνπο 25 C θαη 1 atm πίεζε Η ζεξκόηεηα απηή εμαξηάηαη κόλν από ηα ηειηθά πξντόληα θαη είλαη αλεμάξηεηε από ηηο ελδηάκεζεο αληηδξάζεηο Παξάδεηγκα: ε θαύζε ηνπ C πξνο CO θαη θαηόπηλ ηνπ CO πξνο CO 2 I II ήά C 1 CO 1 C O 2O 2 2 2O CO 2 CO 2 CO 2 921kJ / kgc 2358kJ / kgc 3279kJ / kgc Γειαδή, είηε ζεσξήζνπκε όηη ν άλζξαθαο θαίγεηαη κε ηα δύν επηκέξνπο βήκαηα I θαη II, είηε απεπζείαο πξνο CO 2, ε εθιπόκελε ζπλνιηθά ζεξκόηεηα είλαη ε ίδηα

Αληηδξάζεηο Καύζεο Απαηηνύκελν νμπγόλν θαη αέξαο γηα ηελ θαύζε Όηαλ κηα θαύζηκε νπζία θαίγεηαη πιήξσο κε ηόζν νμπγόλν όζν ζεσξεηηθά ρξεηάδεηαη γηα ηηο ρεκηθέο αληηδξάζεηο, ηόηε έρνπκε Πιήξε Σηνηρεηνκεηξηθή Καύζε Πιήξε επεηδή δελ παξακέλνπλ άθαπζηα όπσο άλζξαθαο, πδξνγνλάλζξαθεο ή κνλνμείδην ηνπ άλζξαθα, θαη Σηνηρεηνκεηξηθή επεηδή δελ ππάξρεη θαζόινπ πεξίζζεηα νμπγόλνπ Δάλ ζηα πξντόληα ηεο θαύζεσο ππάξρνπλ άθαπζηα, όπσο άλζξαθαο, κνλνμείδην ηνπ άλζξαθα ή πδξνγνλάλζξαθεο, ηόηε έρνπκε Αηειή Καύζε Δάλ ζηελ θαύζε παξέρεηαη πεξηζζόηεξν νμπγόλν απ όζν απαηηείηαη γηα ηελ πιήξε θαύζε, ηόηε έρνπκε Πεξίζζεηα νμπγόλνπ ή Πεξίζζεηα αέξα Σε βηνκεραληθέο ζπλζήθεο θαύζεσο, όηαλ ε αλάκημε αέξα θαπζίκνπ δελ είλαη θαιή, είλαη δπλαηό λα έρνπκε αηειή θαύζε παξ όιν όηη έρνπκε πεξίζζεηα νμπγόλνπ Γηα πιήξε θαύζε ζα πξέπεη λα ππάξρεη Πεξίζζεηα αέξα

Αληηδξάζεηο Καύζεο Αλ ε κάδα ηνπ αέξα πνπ παξέρεηαη ζηελ πξαγκαηηθόηεηα είλαη Μ είλαη Μ ελώ ν ζηνηρεηνκεηξηθά απαηηνύκελνο αέξαο είλαη M, ηόηε ε επί ηνηο εθαηό πεξίζζεηα ηνπ αέξα είλαη: ί έ % M M M Η πεξίζζεηα αέξα εθθξάδεηαη θαη σο ζπληειεζηήο πεξίζζεηαο n: n M M ή Η ζρέζε κεηαμύ επί ηνηο εθαηό πεξίζζεηαο θαη ζπληειεζηνύ πεξίζζεηαο αέξα είλαη: ί έ % 1 n1 Πεξίζζεηα αέξα 25% πρ. ζεκαίλεη όηη ζηελ θαύζε ηξνθνδνηείηαη 25% πεξηζζόηεξνο αέξαο από όηη ζεσξεηηθά απαηηείηαη γηα πιήξε θαύζε Σηελ πεξίπησζε απηή ν ζπληειεζηήο πεξίζζεηαο ζα ήηαλ n = 1,25 M 1 n M

Αληηδξάζεηο Καύζεο Θεξκνγόλνο δύλακε ηωλ θαπζίκωλ Η ζεξκόηεηα πνπ εθιύεηαη θαηά ηελ πιήξε θαύζε ηεο κνλάδαο κάδαο ελόο θαπζίκνπ νλνκάδεηαη ζεξκνγόλνο δύλακε ηνπ θαπζίκνπ Η ζεξκνγόλνο δύλακε ελόο θαπζίκνπ κπνξεί λα κεηξεζεί απ επζείαο κε ην ζεξκηδόκεηξν Τα πξντόληα θαύζεο πεξηέρνπλ λεξό, πνπ πξνέξρεηαη από ηελ θαύζε ηνπ πδξνγόλνπ πνπ πεξηέρεη ην θαύζηκν θαη από ηελ πγξαζία πνπ δπλαηόλ πεξηέρεη ην θαύζηκν ή/θαη ν αέξαο θαύζεο Καηά ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο κε ην ζεξκηδνκεηξηθό όικν, ην λεξό πνπ πεξηέρεηαη ζηα θαπζαέξηα πξνέξρεηαη κόλν από ην πδξνγόλν ηνπ θαπζίκνπ Τν λεξό απηό ζπκππθλώλεηαη απνδίδνληαο ηε ιαλζάλνπζα ζεξκόηεηα εμαηκίζεωο πνπ, κε ηνλ ηξόπν απηό, ζπκπεξηιακβάλεηαη ζηε ζεξκνγόλν δύλακε ηνπ θαπζίκνπ Απηή ε ζεξκνγόλνο δύλακε ηνπ θαπζίκνπ, πνπ πεξηέρεη θαη ηε ιαλζάλνπζα ζεξκόηεηα εμαηκίζεσο ηνπ λεξνύ, νλνκάδεηαη Αλώηεξε Θεξκνγόλνο Γύλακε (ΑΘΓ)

Αληηδξάζεηο Καύζεο Θεξκνγόλνο δύλακε ηωλ θαπζίκωλ Όηαλ ρξεζηκνπνηνύκε όκσο ην θαύζηκν ζηελ πξαγκαηηθόηεηα ζε κία εζηία, ην λεξό πνπ πεξηέρνπλ ηα θαπζαέξηα βξίζθεηαη σο αηκόο, επεηδή ε ζεξκνθξαζία ηνπο είλαη πάλσ από ην ζεκείν δξόζνπ Με ηνλ ηξόπν απηό ε ζεξκόηεηα πνπ κπνξνύκε λα ζηελ πξαγκαηηθόηεηα λα παξαιάβνπκε από έλα θαύζηκν είλαη κηθξόηεξε από ηελ Αλώηεξε Θεξκνγόλν Γύλακε ηνπ θαπζίκνπ Η ζεξκνγόλνο απηή δύλακε, ε νπνία δελ πεξηιακβάλεη ηε ιαλζάλνπζα ζεξκόηεηα εμαηκίζεσο ηνπ λεξνύ πνπ πεξηέρεηαη ζηα θαπζαέξηα, νλνκάδεηαη Καηώηεξε Θεξκνγόλνο Γύλακε (ΚΘΓ) ηνπ θαπζίκνπ Γειαδή, ε δηαθνξά κεηαμύ αλώηεξεο θαη θαηώηεξεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο (ΑΘΓ ΚΘΓ) είλαη ε ιαλζάλνπζα ζεξκόηεηα εμαηκίζεωο ηνπ λεξνύ πνπ πξνέξρεηαη από ηελ θαύζε ηνπ πδξνγόλνπ ηνπ θαπζίκνπ (αλά κνλάδα βάξνπο θαπζίκνπ) Δίλαη πξνθαλέο όηη ηα θαύζηκα πνπ δελ πεξηέρνπλ πδξνγόλν, όπσο πρ. θαζαξόο μεξόο άλζξαθαο, έρνπλ ηελ ίδηα αλώηεξε θαη θαηώηεξε ζεξκνγόλν δύλακε Η ζεξκόηεηα πνπ παξάγεηαη θαηά ηελ θαύζε εμαξηάηαη από ηελ πίεζε ζηελ νπνία γίλεηαη ε θαύζε όπσο επίζεο θαη από ηε ζεξκνθξαζία ηνπ θαπζίκνπ θαη ησλ πξντόλησλ ηεο θαύζεο

Ιζνδύγην ελέξγεηαο ζε ζάιακν θαύζεο Αληηδξάζεηο Καύζεο Σύκθσλα κε ηελ αξρή δηαηήξεζεο ηεο ελέξγεηαο, ε ζεξκόηεηα πνπ εθιύεηαη (ή απνξξνθάηαη) ζε νπνηαδήπνηε ρεκηθή αληίδξαζε πνπ ιακβάλεη ρώξα ππό ζηαζεξή πίεζε κπνξεί λα ππνινγηζηεί από ηε δηαθνξά ελζαιπίαο ησλ πξντόλησλ ηεο αληίδξαζεο (εμεξρνκέλσλ) από ηελ ελζαιπία ησλ αληηδξώλησλ (εηζεξρνκέλσλ) Γηα κηα αληίδξαζε πνπ γίλεηαη ζπλερώο ζε κόληκε θαηάζηαζε ππό ζηαζεξή πίεζε όπσο πρ. ζπκβαίλεη θαηά ηελ θαύζε ζε έλα θιίβαλν, ην ηζνδύγην ελέξγεηαο (αλ ακειεζνύλ νη κεηαβνιέο θηλεηηθήο θαη δπλακηθήο ελέξγεηαο) έρεη ηε κνξθή: H H εηζ είλαη ε ελζαιπία ησλ αληηδξώλησλ δειαδή ην άζξνηζκα ηεο ελζαιπίαο ηνπ θαπζίκνπ θαη ηνπ αέξα θαύζεο. Υπνινγίδεηαη είηε από ην γηλόκελν ηεο κάδαο (kg/s) επί ηελ εηδηθή ελζαιπία αλά κνλάδα κάδαο (kj/kg), είηε από ην αληίζηνηρν γηλόκελν ζε mol (δειαδή [mol/s] [kj/mol]) H mr hr nr hr W Q W είλαη ην έξγν πνπ παξαιακβάλνπκε από ην ζύζηεκα. Γηα ηελ πεξίπησζε ηεο θαύζεο ζε έλα θιίβαλν δελ παξάγεηαη έξγν θαη W = Η ζεξκόηεηα Q, ζύκθσλα κε ηε ζπκβαηηθή παξαδνρή, έρεη ζεηηθό πξόζεκν όηαλ πξνζδίδεηαη ζην ζύζηεκα δειαδή όηαλ ε αληίδξαζε είλαη ελδόζεξκε θαη εηζξέεη ζεξκόηεηα από ην πεξηβάιινλ. Όηαλ ε αληίδξαζε είλαη ελδόζεξκε, όπσο ε θαύζε, ζε κόληκε θαηάζηαζε ην ζύζηεκα δίδεη ζεξκόηεηα ζην πεξηβάιινλ θαη ην Q πνπ ππνινγίδεηαη έρεη αξλεηηθό πξόζεκν Δλεξγεηαθό ηζνδύγην ζπζηήκαηνο θαύζεο H H εμ είλαη ε ελζαιπία ησλ πξντόλησλ ηεο θαύζεο (N 2, CO 2, SO 2, H 2 O, O 2 ) θαη ππνινγίδεηαη κε ηνλ ίδην ηξόπν σο αλσηέξσ H m r h r n r h r Όιεο νη ελζαιπίεο (αληηδξώληωλ θαη πξνϊόληωλ) πξέπεη λα έρνπλ ππνινγηζηεί μεθηλώληαο από κηα θνηλή θαηάζηαζε αλαθνξάο

Πξόηππε θαηάζηαζε αλαθνξάο Δλζαιπία ίζε κε κεδέλ ζεσξείηαη όηη έρνπλ ηα θαζαξά ζηνηρεία ζηελ ζηαζεξόηεξε κνξθή ηνπο ζε ζεξκνθξαζία 25 C θαη πίεζε 76 mmhg Πρ. γηα ην πδξνγόλν ε ελζαιπία κεδέλ όηαλ βξίζθεηαη ζε κνξθή δηαηνκηθνύ αεξίνπ ζηνπο 25 C θαη 76 mmhg ελώ γηα ηνλ άλζξαθα είλαη κεδέλ όηαλ ζε κνξθή ζηεξενύ θαζαξνύ άλζξαθα Γηα ηηο ρεκηθέο ελώζεηο ε ελζαιπία ζηηο πξόηππεο ζπλζήθεο ππνινγίδεηαη σο ε ελζαιπία ηεο αληίδξαζεο ζρεκαηηζκνύ ηνπο από ηα ζηνηρεία από ηα νπνία απνηεινύληαη (ελζαιπία ζρεκαηηζκνύ) πρ. γηα ην κεζάλην ε αληίδξαζε ζρεκαηηζκνύ είλαη C 2 H CH 2 Τν Γh ηεο αληίδξαζεο είλαη 749 kj/mol θαη επνκέλσο ε ελζαιπία ηνπ κεζαλίνπ ζηηο πξόηππεο ζπλζήθεο είλαη 749 kj/mol δεδνκέλνπ όηη νη ελζαιπίεο άλζξαθα θαη πδξνγόλνπ είλαη κεδέλ 4

Πξόηππε θαηάζηαζε αλαθνξάο Η ζεξκόηεηα πνπ εθιύεηαη (ή απνξξνθάηαη) όηαλ ε αληίδξαζε γίλεηαη ζε πξόηππεο ζπλζήθεο κπνξεί εύθνια λα ππνινγηζηεί από ηηο πξόηππεο ελζαιπίεο ζρεκαηηζκνύ όισλ ησλ αληηδξώλησλ θαη ησλ πξντόλησλ: Q n f h όπνπ Γh είλαη ε ζεξκόηεηα θαύζεο ή ζεξκνγόλνο δύλακε, δειαδή ε ζεξκόηεηα πνπ εθιύεηαη θαηά ηελ θαύζε 1 mol θαπζίκνπ ζε πξόηππεο ζπλζήθεο, n f ηα mol ηνπ θαπζίκνπ, h p θαη h r είλαη νη πξόηππεο ελζαιπίεο ζρεκαηηζκνύ αλά mol θαη n p, n r ηα mol πξντόλησλ θαη αληηδξώλησλ αληίζηνηρα Σπλήζσο ζηνπο ππνινγηζκνύο ρξεζηκνπνηνύληαη κεηαβνιέο ελζαιπίαο θαη όρη απόιπηεο ηηκέο, γηα ηνλ ιόγν απηό ζπλδπάδνληαο ηηο παξαπάλσ ζρέζεηο ην ηζνδύγην ελέξγεηαο παίξλεη ηελ κνξθή: n p h p n r h r n r h r hr np h p hp nr h W Q Ο δείθηεο r αλαθέξεηαη ζηα αληηδξώληα (θαύζηκν θαη αέξαο) θαη ν δείθηεο p ζηα πξντόληα (θαπζαέξηα)

Πξόηππε θαηάζηαζε αλαθνξάο Αλ ζεσξεζεί όηη ην H 2 O εμέξρεηαη σο αηκόο (νπόηε Γh είλαη ε θαηώηεξε ζεξκνγόλνο δύλακε ηνπ θαπζίκνπ) δελ ππάξρεη αιιαγή θάζεο ησλ πδξαηκώλ ζηα θαπζαέξηα θαη ε δηαθνξά ελζαιπίαο κπνξεί λα ππνινγηζηεί σο ην γηλόκελν ηεο εηδηθήο ζεξκόηεηαο επί ηε δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο hh c p dt όπνπ T είλαη ε πξόηππε ζεξκνθξαζία (25 C) θαη c p ε κέζε ηηκή ηεο εηδηθήο ζεξκόηεηαο ππό ζηαζεξή πίεζε κεηαμύ ησλ ζεξκνθξαζηώλ T θαη T Γηα ηα αληηδξώληα T είλαη ε ζεξκνθξαζία εηζόδνπ (ηνπ αέξα θαη ηνπ θαπζίκνπ) θαη γηα ηα πξντόληα ε ζεξκνθξαζία εμόδνπ ησλ θαπζαεξίσλ. Οπόηε, κεηά από αληηθαηάζηαζε, πξνθύπηεη n f h Γειαδή ε ελζαιπία εηζόδνπ ζε έλα ζύζηεκα θαύζεο κε ζεκείν αλαθνξάο ηηο πξόηππεο ζπλζήθεο είλαη c p T T nc p T T nc p T T W Q r nc T T n h nc T T p nc T T H nr h p r r p ί p έ

Πξόηππε θαηάζηαζε αλαθνξάο Τν Γh είλαη ε δηαθνξά ελζαιπίαο ηεο αληίδξαζεο θαύζεο θαη έρεη αξλεηηθό πξόζεκν δειαδή ην n f Γh είλαη ε ζεξκόηεηα πνπ παξέρεη ην θαύζηκν (ζεηηθή) Η ελζαιπία εηζόδνπ ηνπ θαπζίκνπ θαη ηνπ αέξα είλαη ζεηηθέο όηαλ ην θαύζηκν ή-θαη ν αέξαο εηζέξρνληαη πξνζεξκαζκέλα ζε ζεξκνθξαζία άλσ ησλ 25 C θαη αξλεηηθέο όηαλ εηζέξρνληαη ζε ζεξκνθξαζία θάησ ησλ 25 C Η ελζαιπία εμόδνπ ησλ θαπζαεξίσλ πάιη ζε ζρέζε κε ηηο πξόηππεο ζπλζήθεο είλαη nc p T T T T n cp H Όηαλ ην θαύζηκν θαη ν αέξαο εηζέξρνληαη ζηνπο 25 C δελ επεξεάδνπλ ηελ ελζαιπία εηζόδνπ θαη ην ηζνδύγην ελέξγεηαο είλαη W Q H H n f h Σε έλα θιίβαλν δελ παξάγεηαη έξγν (W = ) θαη ν βαζκόο απόδνζεο -δειαδή ν ιόγνο ηεο ζεξκόηεηαο πνπ παξαιακβάλεηαη από ην ζεξκαηλόκελν πιηθό πξνο ηε ζεξκόηεηα πνπ παξέρεηαη από ην θαύζηκν- είλαη p T T n cp p n Q H ά 1 H eis H H eis H H

Αδηαβαηηθή ζεξκνθξαζία θιόγαο Αδηαβαηηθή ζεξκνθξαζία θιόγαο ιέγεηαη ε ζεξκνθξαζία ησλ πξντόλησλ ηεο θαύζεο όηαλ ηα αληηδξώληα εηζέξρνληαη ζε πξόηππεο ζπλζήθεο θαη ε θαύζε είλαη αδηαβαηηθή, δειαδή δελ αληαιιάζζεηαη ζεξκόηεηα ή/θαη έξγν κε ην πεξηβάιινλ. Σηελ πεξίπησζε απηή H θαη ε ζεξκνθξαζία εμόδνπ ησλ θαπζαεξίσλ ππνινγίδεηαη από ηε ζρέζε H Η αδηαβαηηθή ζεξκνθξαζία ηεο θιόγαο ππνινγίδεηαη κε δνθηκή ζθάικα, δεδνκέλνπ όηη ε κέζε εηδηθή ζεξκόηεηα (c p ) είλαη ελ γέλεη ζπλάξηεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο κε ηελ παξαδνρή ηεο πιήξνπο θαύζεο κε ην ζηνηρεηνκεηξηθό νμπγόλν ε T ad έρεη ζπγθεθξηκέλε ηηκή, ραξαθηεξηζηηθή ηνπ θαπζίκνπ Γηα απινύο πδξνγνλάλζξαθεο πίλαθεο ηνπ T ad δίδνληαη ζηε βηβιηνγξαθία n r T ad T nc p nr h p h

Πξνζδηνξηζκόο ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο θαπζίκωλ Η ζεξκηδνκεηξηθή κέζνδνο πξνζδηνξηζκνύ ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο είλαη δύζθνιν λα εθαξκνζηεί κε αθξίβεηα, απαηηεί εηδηθέο αθξηβέο ζπζθεπέο, εηδηθεπκέλν πξνζσπηθό θαη παίξλεη πνιύ ρξόλν γηα λα νινθιεξσζεί. Δπηπιένλ, ε επαλαιεςηκόηεηα ηεο κεζόδνπ είλαη ζρεηηθά κηθξή Γηα ηνπο ιόγνπο απηνύο είλαη πξνηηκόηεξνο ν ππνινγηζκόο ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο από ηε ζύζηαζε ηνπ θαπζίκνπ κε βάζε ηελ ελζαιπία ησλ αληηδξάζεσλ θαύζεο πνπ είλαη γλσζηή. Πρ. ην κεζάλην πνπ θαίγεηαη ζύκθσλα κε ηελ αληίδξαζε CH 4 2O2 CO2 2 H 2O 74.9 393.8 2*866. έρεη Γh = - [393.8 + 2 * 286.] [-74.9] = -89.1 kj/mol ή -55.542 kj/kg κεζαλίνπ. Οη ηηκέο ζηηο αγθύιεο είλαη νη ελζαιπίεο ζρεκαηηζκνύ ησλ CH 4, CO 2 θαη H 2 O αληίζηνηρα. Η ελζαιπία ζρεκαηηζκνύ ηνπ λεξνύ (-286 kj/mol) είλαη γηα λεξό ζε πγξή θαηάζηαζε, επνκέλσο ππνινγίζηεθε ε αλώηεξε ζεξκνγόλνο δύλακε ηνπ κεζαλίνπ Αλ ρξεζηκνπνηεζεί ε πξόηππε ελζαιπία ζρεκαηηζκνύ ηνπ H 2 O ζε θαηάζηαζε αηκνύ (h = -242 kj/mol) ππνινγίδεηαη ε θαηώηεξε ζεξκνγόλνο δύλακε ηνπ κεζαλίνπ: ΚΘΓ = [393,8 + 2 * 242] 74.9 = 82.7 kj/mol ή 5.44 kj/kg Σημειώνεηαι όηι η ανώηερη και καηώηερη θερμογόνος δύναμη ηων κασζίμων δίδονηαι ζσνήθως ζηις ηετνικές εθαρμογές με θεηικό πρόζημο

Πξνζδηνξηζκόο ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο θαπζίκωλ Γηα αέξηα θαύζηκα πνπ είλαη κίγκαηα ειαθξώλ πδξνγνλαλζξάθσλ (από 1 έσο 5 άηνκα άλζξαθα) ε ζεξκνγόλνο δύλακε κπνξεί εύθνια λα ππνινγηζηεί από ηελ θαηά βάξνο ζύζηαζε ηνπ αεξίνπ θαη ηε ζεξκνγόλν δύλακε ησλ επηκέξνπο πδξνγνλαλζξάθσλ πνπ δίδεηαη ζηε βηβιηνγξαθία Σηα πγξά θαύζηκα πνπ είλαη κίγκαηα πδξνγνλαλζξάθσλ κε κεγαιύηεξν αξηζκό αηόκσλ άλζξαθα ε ζεξκόηεηα ζρεκαηηζκνύ ηνπ θαπζίκνπ έρεη κηθξή επίδξαζε ζηνλ ππνινγηζκό ηνπ Γh ησλ επηκέξνπο αληηδξάζεσλ θαύζεο Δπηπιένλ, ππάξρνπλ αθόξεζηεο ή θπθιηθέο ελώζεηο κε ζεηηθή ελζαιπία ζρεκαηηζκνύ (πνπ αζξνίδεηαη κε ηελ αξλεηηθή ελζαιπία ζρεκαηηζκνύ ησλ θνξεζκέλσλ πδξνγνλαλζξάθσλ) κε απνηέιεζκα ε ελζαιπία ζρεκαηηζκνύ ηνπ θαπζίκνπ λα κπνξεί λα παξαιεθζεί ρσξίο κεγάιν ζθάικα Έηζη, ε ζεξκνγόλνο δύλακε ππνινγίδεηαη κε ηθαλνπνηεηηθή αθξίβεηα κόλν από ηελ πεξηεθηηθόηεηα ηνπ θαπζίκνπ ζε άλζξαθα, πδξνγόλν θαη ζείν (πνπ κπνξνύλ λα ππνινγηζηνύλ από ηελ αλάιπζε ησλ θαπζαεξίσλ) από ηελ ζρέζε: ΑΘΓ = 33.89 C + 144.18 H + 9414 S kj/kg θαπζίκνπ όπνπ C, H θαη S είλαη ην θαηά βάξνο πνζνζηό (θιάζκα βάξνπο) ηνπ άλζξαθα, πδξνγόλνπ θαη ζείνπ ζην θαύζηκν. Οη ζπληειεζηέο ζηελ παξαπάλσ εμίζσζε είλαη εκπεηξηθνί θαη δελ αληηζηνηρνύλ απόιπηα ζην Γh ησλ αληηδξάζεσλ θαύζεο. Αλαθέξεηαη όηη ε παξαπάλσ ζρέζε δίλεη ηελ ζεξκνγόλν δύλακε κε αθξίβεηα 3%. Όηαλ ην θαύζηκν πεξηέρεη νμπγόλν αληί ηνπ πνζνζηνύ πδξνγόλνπ ρξεζηκνπνηείηαη ην ηζνδύλακν πδξνγόλν H * = H O / 8 Όπνπ O / 8 είλαη ην έλα όγδνν ηνπ πνζνζηνύ νμπγόλνπ ηνπ θαπζίκνπ, δειαδή από ην πνζνζηό πδξνγόλνπ αθαηξείηαη απηό πνπ ελώλεηαη κε ην νμπγόλν ηνπ θαπζίκνπ

Πξνζδηνξηζκόο ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο θαπζίκωλ Η θαηώηεξε ζεξκνγόλνο δύλακε ηνπ θαπζίκνπ ππνινγίδεηαη αλ από ηελ αλώηεξε αθαηξεζεί ε ζεξκόηεηα εμάηκηζεο ηνπ λεξνύ: ΚΘΓ = ΑΘΓ 21.82 Η kj/kg θαπζίκνπ όπνπ 21.82 είλαη ε ζεξκόηεηα εμάηκηζεο ηνπ λεξνύ πνπ παξάγεηαη από θάζε θηιό πδξνγόλνπ (2442 kj/kg H 2 O * 8.936 kg H 2 O / kgh 2 ) θαη H είλαη θιάζκα βάξνπο ηνπ πδξνγόλνπ ζην θαύζηκν.

Πξνζδηνξηζκόο ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο θαπζίκωλ Όηαλ δελ είλαη γλσζηή ε ζύζηαζε ηνπ θαπζίκνπ, πξνθεηκέλνπ πεξί πγξώλ θαπζίκσλ, ην εηδηθό βάξνο είλαη ελδεηθηηθό ηνπ κεγέζνπο ησλ κνξίσλ, επνκέλσο θαη ηεο ζρέζεο πδξνγόλνπ / άλζξαθα από ηελ νπνία εμαξηάηαη ε ζεξκνγόλνο δύλακε ηνπ θαπζίκνπ. Σηελ πεξίπησζε απηή δελ είλαη απαξαίηεηε ε γλώζε ηεο ζύζηαζεο ηνπ θαπζίκνπ. Οη ΑΘΓ θαη ΚΘΓ ππνινγίδνληαη από ην εηδηθό βάξνο ηνπ θαπζίκνπ κε ηελ βνήζεηα εκπεηξηθώλ ζρέζεσλ (BS 2869/197) ΑΘΓ = 51894 (1,17 *d 2 ) (1 Y T S) + 9418*S kj/kg θαπζίκνπ ΚΘΓ = 46371*(1.19*d 2 +,686*d) (1 Υ Τ Σ) + 9418* S 2448*Y kj/kg θαπζίκνπ όπνπ d είλαη ην εηδηθό βάξνο ηνπ θαπζίκνπ ζηνπο 15,6 C (αδηάζηαην: ην βάξνο ηνπ θαπζίκνπ δηα ηνπ βάξνπο ίζνπ όγθνπ λεξνύ) θαη Y, T, S είλαη αληίζηνηρα ην θιάζκα βάξνπο ηνπ ειεύζεξνπ λεξνύ, ηεο ηέθξαο θαη ηνπ ζείνπ πνπ πεξηέρεη ην θαύζηκν. Γηα ηελ ζπζρέηηζε ΑΘΚ κε ΚΘΓ πξνηείλεηαη ε ζρέζε: ΚΘΓ = ΑΘΓ 579 (1,624 d) kj / kg Αλαθέξεηαη όηη απηνί νη ηύπνη δίλνπλ απνηειέζκαηα ην ίδην ηθαλνπνηεηηθά κε ην ζεξκηδόκεηξν

Πξνζδηνξηζκόο ηεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο θαπζίκωλ Η πεξηεθηηθόηεηα ζε λεξό, ηέθξα θαη ζείν (Y, T, S) πξνζδηνξίδνληαη κε αλάιπζε ηνπ θαπζίκνπ Δάλ ηα Y θαη Τ δελ είλαη γλσζηά κπνξνύκε λα ηα παξαιείςνπκε ρσξίο ζεκαληηθό ζθάικα Αλ ε πεξηεθηηθόηεηα ζε ζείν δελ είλαη επίζεο γλσζηή κπνξεί λα παξαιεηθζεί, πιελ όκσο ην ζθάικα απμάλεη όζν ε πεξηεθηηθόηεηα ηνπ θαπζίκνπ ζε ζείν είλαη κεγαιύηεξε Γηα ην Μαδνύη ηεο Διιεληθήο αγνξάο πρ. πνπ κε ηηο ζεκεξηλέο πξνδηαγξαθέο πεξηέρεη θαηά κέγηζην 4% θβ. ζείν, ππνινγίδνληαο ηε ζεξκνγόλν δύλακε από ηνπο παξαπάλσ ηύπνπο κε κόλν δεδνκέλν ην εηδηθό βάξνο (αγλνώληαο ηα Y, T, S) ην ζθάικα είλαη ηεο ηάμεο ηνπ 3,5% Σηνλ πίλαθα δίδεηαη ελδεηθηηθά ε θαηά βάξνο πεξηεθηηθόηεηα ζε άλζξαθα, πδξνγόλν, ζείν θαη ηέθξα θαζώο θαη νη ΑΘΓ θαη ΚΘΓ κεξηθώλ ηύπσλ θαπζίκσλ Όπσο παξαηεξείηαη ζηνλ πίλαθα, όζν ιηγόηεξν πδξνγόλν έρεη ην θαύζηκν, ηόζν κηθξόηεξε είλαη ε ζεξκνγόλνο ηνπ δύλακε θαη ηόζν ε ΑΘΓ πιεζηάδεη ηελ ΚΘΓ

Σηνηρεηνκεηξηθνί ππνινγηζκνί Σηνηρεία από ηελ Θεωξία ηεο Καύζεο Γηα ηνπο ζηνηρεηνκεηξηθνύο ππνινγηζκνύο ν αέξαο ζεσξείηαη σο ηδαληθό αέξην κε ζύζηαζε (ζε mol) 21% νμπγόλν θαη 79% άδσην. Δπνκέλσο, γηα θάζε mol Ο 2 πνπ απαηηείηαη γηα ηελ θαύζε αληηζηνηρνύλ 3,76 mol Ν 2 ή 4,76 mol αέξα. Η αληίδξαζε πιήξνπο θαύζεο ελόο πδξνγνλάλζξαθα κε ηππηθή ζύζηαζε C x H y είλαη: C x H y mo m xy 4O2 3. m 2 2.76m N2 xco2 y 2H2O 76 3 N Όπνπ m είλαη ηα mol νμπγόλνπ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα θάζε mol θαπζίκνπ (4,76m είλαη ηα mol ηνπ αέξα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε). Αλ ζεσξεζεί σο βάζε 1 mol θαπζίκνπ: Τν ζεσξεηηθό νμπγόλν είλαη: Ο ζεσξεηηθόο αέξαο είλαη: ή Η πεξίζζεηα νμπγόλνπ είλαη: Ο πξαγκαηηθόο αέξαο είλαη: ή Η πεξίζζεηα αέξα % είλαη: Ο ζπληειεζηήο πεξίζζεηαο: Ο ιόγνο αέξα / θαπζίκνπ είλαη: m ζ = x + y/4 [mol O 2 /mol θαπζίκνπ] M = 4,76 m ζ [mol αέξα/mol θαπζίκνπ] 28,97*4,76 m ζ [g αέξα/mol θαπζίκνπ] ΠΟ = m m ζ [mol O 2 /mol θαπζίκνπ] MΠ = 4,76 m [mol αέξα/mol θαπζίκνπ] 28.97*4.76 m [g αέξα/mol θαπζίκνπ] %ΠΑ = 1*(m m ζ )/m ζ n = m / m ζ = 1 + ΠΑ/1 Α/Κ = 4,76*28,97 m/mb θαπζίκνπ [kg αέξα / kg θαπζίκνπ]

Ννκνγξάθεκα πνπ ζπλδέεη ην ιόγν H/C ηνπ θαπζίκνπ θαη ηελ πεξίζζεηα ηνπ αέξα θαύζεο κε ηελ ζύζηαζε ηωλ θαπλαεξίωλ, ηελ ΑΘΓ θαη ηηο απώιεηεο ιαλζάλνπζαο θαη αηζζεηήο ζεξκόηεηαο ηωλ θαπζαεξίωλ

Παξάδεηγκα 1 Πξνπάλην θαίγεηαη κε 2% πεξίζζεηα αέξα. Να ππνινγηζηεί ν ιόγνο αέξα / θαπζίκνπ θαη ε ζύζηαζε ηωλ θαπζαεξίωλ

Γηα ην πξνπάλην (C 3 H 8 ) είλαη x = 3 θαη y = 8, ζπλεπώο ε εμίζωζε θαύζεο ηνπ πξνπαλίνπ είλαη: C3H8 mo2 3.76m N2 3CO2 4H2O m 32O2 3. 76m N2 Όπνπ m είλαη ηα mol νμπγόλνπ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα θάζε mol θαπζίκνπ (4,76m είλαη ηα mol ηνπ αέξα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε). Αλ ζεωξεζεί ωο βάζε 1 mol θαπζίκνπ: Τν ζεσξεηηθό νμπγόλν είλαη: m ζ = x + y/4 = 3 + 2 = 5 [mol O 2 /mol θαπζίκνπ] Ο ζεσξεηηθόο αέξαο είλαη: M = 4,76 m ζ [mol αέξα/mol θαπζίκνπ] ή 28,97*4,76 m ζ [g αέξα/mol θαπζίκνπ] Τν πξαγκαηηθό νμπγόλν είλαη: m = 1,2 * m ζ = 1,2 * 5 = 6 [mol O 2 /mol θαπζίκνπ] Ο πξαγκαηηθόο αέξαο είλαη: MΠ = 4,76 m = 4,76 * 6 = 28,56 [mol αέξα/mol θαπζίκνπ] ή 28.97 * 28,56 = 827,4 [g αέξα/mol θαπζίκνπ] Τν κνξηαθό βάξνο ηνπ C 3 H 8 είλαη: ΜΒ θαπζίκνπ = 44 Ο ιόγνο αέξα / θαπζίκνπ είλαη: Α/Κ = 4,76*28,97 m/mb θαπζίκνπ = 827,4 / 44 = 18,8 [kg αέξα / kg θαπζίκνπ]

Παξάδεηγκα 2 Ζ αλάιπζε θαπζαεξίωλ ζεξκνθξαζίαο 5 C έδωζε: O 2 = 7 % θαη CO 2 = 8% θό. Να βξεζνύλ κε ηελ βνήζεηα ηνπ λνκνγξαθήκαηνο: Ζ ζρέζε H / C Ζ ΑΘΓ Ζ πεξίζζεηα αέξα Οη απώιεηεο ιαλζάλνπζαο ζεξκόηεηαο Ζ ΚΘΓ Οη απώιεηεο αηζζεηήο ζεξκόηεηαο

ΚΘΓ = ΑΘΓ ΑΛΘ = 49.8 kj/kg ΑΑΘ = ΑΑΘ 1 * ΓT = 55. kj/kg ΑΑΘ 1 = 29,8 kj/k.kg ΑΛΘ = 5.2 kj/kg CO 2 = 8% H / C =,32 ΑΘΓ = 55. kj/kg ΠΑ = 45% O 2 = 7%

Παξάδεηγκα 3 Καύζηκν κε ζρέζε H / C =,2 θαίγεηαη κε πεξίζζεηα αέξα 5%. Πόζε ζεξκόηεηα ζα θεξδίζνπκε (α) αλ κεηώζνπκε ηε ζεξκνθξαζία ηωλ θαπζαεξίωλ από ηνπο 5 C ζηνπο 3 C; (β) αλ ειαηηώζνπκε ηελ πεξίζζεηα αέξα από 5% ζε 2%;

ΑΑΘ 1 5% = 26,8 kj/k.kg ΑΑΘ 1 2% = 22 kj/k.kg H / C =,2 ΠΑ = 2% ΠΑ = 5%

(α) Αλ T = 5 C ηόηε ΑΑΘ 5% 5 C = ΑΑΘ 1 5% * ΓT = 26,8 * (5 2) = 12.9 kj/kg όηαλ ην T κεηωζεί ζηνπο 3 C ηόηε είλαη ΑΑΘ 3 C = ΑΑΘ 1 5% * ΓT = 26,8 * (3 2) = 7.5 kj/kg Σπλεπώο ην ελεξγεηαθό όθεινο είλαη: ΑΑΘ 5% 5 C ΑΑΘ 5% 3 C = 12.9 7.5 = 5.4 kj/kg (β) Αλ ΠΑ = 5% ηόηε ΑΑΘ 5% 5 C = ΑΑΘ 1 5%* ΓT = 26.8 * (5 2) = 12.9 kj/kg Αλ ΠΑ = 2% ηόηε ΑΑΘ 2% 5 C = ΑΑΘ 1 2%* ΓT = 22 * (5 2) = 1.56 kj/kg Γειαδή, ειαηηώλνληαο ηελ πεξίζζεηα αέξα από 5% ζε 2% εμνηθνλνκνύληαη: Δμνηθνλόκεζε = ΑΑΘ 5% 5 C ΑΑΘ 2% 5 C = 12.9 1.56 = 2.34 kj/kg Σεκεηώλεηαη όηη απηή ε εμνηθνλόκεζε επηηπγράλεηαη ρωξίο αλέμνδα, ελώ αληίζεηα γηα ηελ κείωζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηωλ θαπζαεξίωλ απαηηνύληαη δαπάλεο εγθαηάζηαζεο ζπζηήκαηνο ελαιιαγήο ζεξκόηεηαο

Έιεγρνο ηεο θαύζεο κε αλάιπζε ηωλ θαπζαεξίωλ Από ηελ αλάιπζε ησλ θαπζαεξίσλ κπνξνύλ λα ππνινγηζηνύλ, κε ηελ βνήζεηα ησλ ζηνηρεηνκεηξηθώλ ζρέζεσλ ή/θαη λνκνγξαθεκάησλ πνπ πξνθύπηνπλ από απηέο, ραξαθηεξηζηηθά ηεο θαύζεο όπσο ε πεξίζζεηα ηνπ αέξα, ε ζρέζε πδξνγόλνπ / άλζξαθα ηνπ θαπζίκνπ θαη εμ απηήο ε αλώηεξε θαη θαηώηεξε ζεξκνγόλνο δύλακε Η αλάιπζε ησλ θαπζαεξίσλ γίλεηαη κε ηελ ζπζθεπή Orsat κε ηελ νπνία πξνζδηνξίδνληαη ην CO 2, CO, O 2 θαη από δηαθνξά ην N 2. Τα απνηειέζκαηα εθθξάδνληαη σο επί ηνηο εθαηό θαη όγθν ζηα μεξά θαπζαέξηα Τα απνηειέζκαηα πνπ παίξλνπκε από ηελ ζπζθεπή Orsat σο πξνζδηνξηζζέλ CO 2 είλαη ην άζξνηζκα ησλ πνζνζηώλ CO 2 θαη SO 2 πξνζδ. CO 2 = CO 2 + SO 2 % ζηα μεξά θαπζαέξηα Δθηόο ηεο ζπζθεπήο Orsat έρνπλ αλαπηπρζεί, γηα ηηο αλάγθεο ησλ ζύγρξνλσλ ζπζηεκάησλ απηνκάηνπ έιεγρνπ, αηζζεηήξεο ζπλερνύο κέηξεζεο, θαηαγξαθήο θαη κεηάδνζεο ζήκαηνο γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηνπ νμπγόλνπ ή/θαη ηνπ CO ζηα θαπζαέξηα

Μέγηζην CO 2 ζηα θαπζαέξηα Τν κέγηζην πνζνζηό CO 2 ζηα θαπζαέξηα, γηα έλα δεδνκέλν θαύζηκν, επηηπγράλεηαη όηαλ ε θαύζε γίλεηαη πιήξεο κε ηνλ ζηνηρεηνκεηξηθό αέξα. Δπεηδή ν πξνζδηνξηζκόο ηνπ CO 2 ζηα θαπζαέξηα γίλεηαη κε ηε ζπζθεπή Orsat, κε ηελ νπνία κεηξάηαη ηαπηόρξνλα θαη SO 2, σο κέγηζην πνζνζηό CO 2 (max CO 2 ) νξίδεηαη ην κέγηζην άζξνηζκα ησλ πνζνζηώλ CO 2 θαη SO 2. Τν (max CO 2 ) εμαξηάηαη κόλν από ηελ ζύζηαζε ηνπ θαπζίκνπ θαη κπνξεί λα ππνινγηζηεί σο πνζνζηό θαη όγθν επί μεξώλ θαπζαεξίσλ, από ηελ ζρέζε: max CO2 21C 7.875S C 2.37 H.375S Όπνπ C, S, H είλαη ην θιάζκα βάξνπο ησλ άλζξαθα, ζείνπ θαη πδξνγόλνπ ζην θαύζηκν

Σρέζε κεηαμύ O 2 θαη CO 2 ζηα θαπζαέξηα Τν max CO 2, ην πξνζδ. CO 2 θαη ην πξνζδ. O 2 σο πνζνζηά επί ηνηο εθαηό θαη όγθν επί μεξώλ θαπζαεξίσλ ζπλδένληαη κε ηελ αθόινπζε ζρέζε, πνπ ηζρύεη γηα πιήξε θαύζε αλεμάξηεηα από ηελ πεξίζζεηα ηνπ αέξα:. CO2 max CO2 1. O 21 Δάλ ινηπόλ είλαη άγλσζηε ε ζύζηαζε ηνπ θαπζίκνπ ηόηε κπνξνύκε λα ππνινγίζνπκε ην max CO 2 από ηελ παξαπάλσ ζρέζε πξνζδηνξίδνληαο ην πξνζδ. O 2 θαη ην πξνζδ. CO 2 σο πνζνζηό επί μεξώλ θαπζαεξίσλ κε ηε ζπζθεπή Orsat. Βεβαίσο ε αλάιπζε πξέπεη λα δείμεη CO κεδέλ, άιισο ε θαύζε δελ είλαη πιήξεο Από ηε ζρέζε απηή είλαη πξνθαλέο όηη γηα έλα δεδνκέλν θαύζηκν θαη γηα πιήξε θαύζε νη ηηκέο ηνπ πξνζδ. CO 2 θαη πξνζδ. O 2 έρνπλ κεηαμύ ηνπο κηα ζηαζεξή (γξακκηθή) ζρέζε αλεμάξηεηα από ηελ πεξίζζεηα ηνπ αέξα Δπνκέλσο, κε δεδνκέλν θαύζηκν, αξθεί κόλν ε κέηξεζε ηνπ O 2 (ή ηνπ CO 2 ) ησλ θαπζαεξίσλ γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο πεξίζζεηαο ηνπ αέξα θαη ηνλ έιεγρν ηεο θαύζεο, όηαλ ε θαύζε είλαη πιήξεο. Δπεηδή όκσο, ιόγσ θαθήο αλάκημεο αέξα /θαπζίκνπ, είλαη δπλαηόλ ε θαύζε λα είλαη αηειήο, ε παξάιιειε κέηξεζε ηνπ CO εμαζθαιίδεη ηνλ πιήξε έιεγρν ηεο θαύζεο 2

Παξάδεηγκα 4 Σε έλα θιίβαλν αέξην θαύζηκν ζύζηαζεο H 2 = 5%, CH 4 =,5%, CO = 41%, CO 2 = 5%, N 2 = 3,5% θαίγεηαη κε πεξίζζεηα αέξα 3%. Τν θαύζηκν εηζέξρεηαη ζην ζάιακν θαύζεο ζε ζεξκνθξαζία 2 C, πίεζε 1 bar, θνξεζκέλν ζε πδξαηκνύο θαη ν αέξαο ζε ζεξκνθξαζία 2 C, πίεζε 1 bar θαη ζρεηηθή πγξαζία 8%. Τν ζεξκηθό θνξηίν ηνπ θιηβάλνπ είλαη 1 MW, ηα δε θαπζαέξηα εμέξρνληαη ζε ζεξκνθξαζία 35 C. Εεηνύληαη: (α) Ο ιόγνο αέξα / θαπζίκνπ θαη ε ζύζηαζε ηωλ θαπζαεξίωλ (β) Τν απαηηνύκελν θαύζηκν θαη ν αέξαο θαύζεο

Θεωξία ηεο Καύζεο