Высшую и низшую теплоту сгорания твердых и жидких нефтяных топлив, состоящих из углерода , водорода , серы и кислорода , молекулярная структура которых неизвестна, можно рассчитать по формуле Д.И. Менделеева:

	(4.8)
	(4.9)

где - содержание в топливе углерода, водорода, серы, кислорода и воды соответственно, масс. доля;

8 100, 30 000 и 2 600 - теплота сгорания и , ккал/кг;

600 - среднее значение теплоты испарения /конденсации воды, ккал/кг.

Для газообразного топлива теплоту сгорания рассчитывают для 1 м³. Теплота сгорания газа сильно зависит от его параметров: температуры, давления, состава. Поэтому, чтобы рассчитать теплоту сгорания, необходимо задать параметры газа. Формула расчета теплоты сгорания 1 м3 природного газа при 273К и 1 атм:

(4.10)

где - низшая теплота сгорания газообразного топлива, ккал/м³;

и - содержание компонентов газообразного топлива, об. доли.

Числовые коэффициенты перед газообразными компонентами равны низшей теплоте их сгорания, ккал/м³.

Стехиометрический (по уравнению реакции) объем воздуха , необходимого для количественного сжигания 1 кг сухого (безводного) топлива, в состав которого входят следующие элементы: и , равен:

(4.11)

где и - содержание в топливе указанных элементов соответственно, % масс.;

0,089; 0,267 и 0,033 - объем в м³ воздуха состава: 21% об. и 79% об. , необходимого для сжигания 10 г каждого из элементов соответственно.

Стехиометрическое (по уравнению реакции) количество воздуха в кг , необходимое для количественного сжигания 1 кг сухого (безводного) топлива, в состав которого входят следующие элементы: и , равно:

(4.12)

где и - содержание в топливе указанных элементов соответственно, % масс.;

0,345; 0,114 и 0,043 - объем в м³ воздуха состава: 21% об. и 79% об. , необходимого для сжигания 10 г каждого из элементов соответственно.

Для обеспечения полного сжигания любого вида углеводородного топлива фактическое количество воздуха больше стехиометрического.

Фактический расход воздуха определяют в долях от стехиометрического и рассчитывают по уравнению:

(4.13)

где – коэффициент избытка воздуха.

Значение всегда больше 1. Величина коэффициента избытка воздуха зависит от вида топлива и типа используемых горелок. Так, для газомазутных горелок с паровым распылением мазута (т.е. распылением водяным паром) ; для тех же горелок, но с воздушным распылением мазута .

Количество дымовых газов, получающихся при сгорании 1 кг сухого углеводородного топлива с его воздушным распылением, равно:

(4.14)

ГЛАВА 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ

Закон А. Эйнштейна

В большинстве теплоэнергетических производств стоимость исходного топлива составляет значительную часть производственных издержек. Поэтому при оценке и практическом осуществлении того или иного энерготехнологического процесса необходимо добиться максимально эффективного использования сырья и энергии.

Поэтому важнейшим этапом при рассмотрении любого энерготехнологического процесса являются составления теплового и материального балансов процесса. В самом общем случае справедлив закон А. Эйнштейна, согласно которому полная энергия тела пропорциональна его массе:

,

(5.1)

где – энергия; – масса; – скорость света в вакууме, равная ≈ 3·10⁸ м/с.

Прежде чем перейти к составлению теплового баланса попробуем оценить с помощью закона Эйнштейна энергию покоя (всю внутреннюю энергию), которой обладает любое топливо, в том числе и углеводородное, массой 1 г. Тогда получим:

(5.2)

Эффективность расхода энергии в энерготехнологическом процессе устанавливается с помощью энергетического баланса. Основой его служит закон Эйнштейна. Однако, когда в теплоэнергетической системе отсутствуют ядерные превращения, величина энергии в соотношении Эйнштейна с точностью по порядку величины 10^-9 кДж/г постоянна.

Поэтому в дальнейшем составляют не энергетический, а тепловой баланс.