Формула Менделеева для газообразных топлив

Формула Менделеева для газообразных топлив позволяет рассчитать высшую или низшую теплоту сгорания сухого газа по объёмным долям входящих в него горючих компонентов. В теплотехнике эта формула применяется для определения количества теплоты, выделяющейся при полном сгорании одного кубического метра сухого или влажного газа при нормальных условиях. Расчет базируется на теплотворной способности водорода, оксида углерода и углеводородов.

$Q_i^d = 108.4 H_2 + 126.4 CO + 234 H_2S + 358 CH_4 + 590 C_2H_2 + 636 C_2H_4 + 643 C_2H_6 + 913 C_3H_8 + 1187 C_4H_{10}$

Разбор по случаям

Примеры

Расчет низшей теплоты сгорания сухого природного газа. Дано: сухой газ содержит 90% $CH_4$ и 10% $C_2H_6$ по объему.

Решение: применяем формулу Менделеева для низшей теплоты сгорания $Q_i^d = 358 CH_4 + 643 C_2H_6$.

Подставляем объемные доли компонентов в процентах: $Q_i^d = 358 \cdot 0.90 + 643 \cdot 0.10 = 322.2 + 64.3 = 386.5$ кДж/м$^3$.

Ответ: низшая теплота сгорания равна $386.5$ кДж/м$^3$.

Расчет низшей теплоты сгорания влажного генераторного газа. Дано: низшая теплота сгорания сухого газа $Q_i^d = 10000$ кДж/м$^3$, влажность $W^w = 4\%$.

Решение: пересчитываем теплоту сгорания на влажное состояние по формуле $Q_i^w = Q_i^d \cdot (100 - W^w) / 100 - 0.025 W^w$.

Получаем: $Q_i^w = 10000 \cdot 0.96 - 0.1 = 9599.9$ кДж/м$^3$.

Ответ: низшая теплота сгорания влажного газа равна $9599.9$ кДж/м$^3$.

Частые ошибки

• Путаница между объемными процентами и массовыми долями компонентов газовой смеси при подстановке значений.
• Использование формулы для твердого или жидкого топлива вместо газовой формы эмпирического уравнения.
• Пренебрежение пересчетом теплоты сгорания сухого газа на рабочую влажность при инженерных расчетах.

Коротко

Представленная формула Менделеева для газообразных топлив помогает вычислять теплотворную способность любых газовых смесей по их составу. Эти вычисления необходимы для тепловых расчетов котельных установок и промышленных печей.