Взрывчатые вещества. Топлива

Данные методические указания содержат расчетные методики и пояснения к курсовой работе, направленные на практическое применение знаний и навыков, полученных при изучении дисциплины «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

Главным показателем качества твердого топлива является теплота сгорания, которую можно вычислить на основе его элементного состава. Показано, что точность расчета теплоты сгорания древесного топлива по имеющимся универсальным уравнениям недостаточна (более 2 %). В работе для 43 различных образцов древесного топлива представлены результаты определения зольности (при температуре 800 °С), теплоты сгорания и элементного состава (углерод, водород, кислород, сера и азот). Проанализированы данные по элементному составу древесного топлива из других литературных источников: для данных конца XIX в. характерно более высокое содержание углерода и водорода. По 11 уравнениям представлены результаты расчета высшей теплоты сгорания древесного топлива в абсолютно сухом состоянии. Установлено, что для вычисления этого показателя наиболее оптимальными являются уравнения, учитывающие вклад основного компонента (углерода) c корректировкой его либо за счет свободного члена, либо за счет незначительного вклада водорода. Методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных по 35 образцам произведен расчет коэфициентов при углероде и водороде и предложено уравнение для расчета высшей теплоты сгорания древесного топлива в абсолютно сухом состоянии. Проверка уравнения проведена на основании экспериментальных данных для 28 образцов из трех различных литературных источников. Среднее абсолютное отклонение расчетных значений от экспериментальных (погрешность расчета) составило 1,5 %, что соответствует максимальной допустимой погрешности калориметрического определения высшей теплоты сгорания. Содержание водорода и углерода целесообразно определять одновременно с помощью автоматических элементных анализаторов, при этом содержание водорода следует использовать для расчета низшей теплоты сгорания.

Приведены методики расчета горения твердых и газообразных топлив, в том числе неполного горения и при обогащении дутья кислородом. Методические указания предназначены для студентов физико-технологического факультета направления «Теплоэнергетика и теплотехника», а также для студентов других специальностей при изучении учебных дисциплин (или разделов), включающих расчеты горения топлива. Данные методики могут быть использованы в процессе самостоятельной работы студентов и при выполнении дипломных и курсовых проектов.

Рассмотрены с точки зрения взаимосвязи состав, строение, теплотехнические и реакционные характеристики твердого органического топлива. Показано влияние степени метаморфизма угля на его реакционную способность в реальных процессах топливоиспользующих устройств. Оценка реакционной способности твердого топлива выполнена методом комплексного термического анализа на основе дериватографии и газовой хроматографии. Усовершенствована схема экспериментальной установки и методология проведения и обработки данных термического анализа различных этапов и процессов термохимического превращения твердого топлива. Приведены результаты и показаны перспективы комплексного исследования и учета реакционной способности энергетических углей в практике моделирования и совершенствования теплотехнологических процессов и оборудования.