Расчет процессов горения — расчет, проводимый по стехиометрическим соотношениям и заключающийся в определении объёма воздуха, потребного для горения единицы топлива, а также объёма и состава продуктов сгорания.
Этот расчет предшествует тепловому и гидродинамическому расчету газовоздушного тракта топливосжигающего устройства: определению величины сечения газоходов и воздуховодов; скорости движения воздуха и дымовых газов, а также коэффициентов теплоотдачи конвекцией и излучением. Состав дымовых газов необходимо также знать для осуществления контроля за процессом горения.
Минимальный (теоретический) объём воздуха, — расчетная величина, полученная из стехиометрических соотношений. Складывается из объема воздуха, потребного для полного сжигания углерода, входящего в состав единицы массы или объёма топлива VС, серы VS, водорода VH, за вычетом объёма воздуха VО, эквивалентного содержанию кислорода в единице топлива, м3/кг или м3/м3:
(16)
Изменяется ориентировочно от 4 м3/кг для дров до 8,8 для антрацитов. Для природного газа V0 = 9,5 — 11 м3/м3, а для мазута V0 = 11 — 11,5 м3/кг.
Коэффициент избытка (расхода) воздуха в топке — отношение действительного объема воздуха, подаваемого в топку Vд к теоретически необходимому (
).
Зависит от вида топлива, способа сжигания и типа топочного устройства. Изменяется от 1,3 до 1,7 в слоевых топках при сжигании твердого топлива от 1,05 до 1,15 при сжигании газообразного топлива.
По мере продвижения дымовых газов по газовому тракту коэффициент избытка воздуха увеличивается вследствие присоса воздуха в газоходы.
Теоретический объём дымовых газов, — расчетная величина, показывающая какой был бы объем дымовых газов при полном сгорании единицы топлива при подводе к нему минимального объёма воздуха.
Складывается из объёма сухих трехатомных газов , минимальных объёмов азота и водяных паров , м3/кг или м3/м3
(17)
Действительный объём дымовых газов — объём дымовых газов, образующийся при полном сгорании единицы топлива при подводе к нему действительного объёма воздуха.
Складывается из объёма сухих трехатомных газов, минимального объема азота, действительного объёма водяных паров и объема избыточного воздуха в газоходе , м3/кг или м3/м3.
(18)
Энтальпия теоретического объёма дымовых газов, — теплота, которая может быть отдана теоретическим объемом дымовых газов при изобарном охлаждении их от заданной температуры J до 0С, кДж/кг или кДж/м3:
(19)
Энтальпия теоретического объема воздуха, — теплота, которая может быть отдана теоретическим объемом воздуха при изобарном охлаждении его от заданной температуры J до 0 0С, кДж/кг или кДж/м3.
(20)
В последних двух формулах — средние объёмные изобарные теплоемкости отдельных газов, кДж/(м3 К).
Энтальпия действительного объема дымовых газов, — теплота, которая может быть отдана действительным объёмом дымовых газов при изобарном охлаждении их от заданной температуры J до 0 0С, кДж/кг или кДж/м3:
(21)
При сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии энтальпию продуктов сгорания определяют как сумму энтальпий газов и летучей золы Нзл:
(22)