Идентификация количественного состава неизвестного газообразного горючего и его продуктов сгорания на основе измеренных технологических параметров процесса сжигания топлива

Abstract

Отмечена широкая база и значительный потенциал альтернативных (не сертифицированных) видов горючих газов. Выделена причина, затрудняющая их использование – неизвестность и переменность состава. В силу этого в ряде случаев топливо такого вида сжигается при не оптимальных (не стехиометрических) соотношениях горючего и окислителя. Выбрана математическая модель, на основе соотношений химической термодинамики, позволяющая, в таких условиях, рассчитать состав продуктов сгорания. Это осуществляется на основе известного состава топлива (горючее и окислитель–воздух), их теплотворной способности (энтальпия) и качественного состава продуктов сгорания. В результате можно получить количественный состав продуктов сгорания и соответствующую их температуру. Получены аппроксимационные соотношения, для расчета необходимых термодинамических функций. На основе выделенных известных соотношений решения выше отмеченной «прямой» задачи предложено решение «обратной»: при известном качественном составе продуктов сгорании, их замеренных объемном расходе и температура (замеренных технологических параметрах) определение их количественного состава и теплотворной способности (энтальпии). Это позволяет обеспечить оптимальное сжигание подобного вида топлива. Выполнена оценка адекватности предложенной модели. Определены ее ограничения.

An emphasis is laid to the extensive base and high potential of the alternative (not certified) types of combustion gases. Special attention was paid to the reason that hampers their use, in particular unknown and variable composition. As a result fuel of such a kind in many cases is burned not at optimal (not stochiometric) fuel–to-oxidizer ratios. The mathematical model based on the relationships of chemical thermodynamics, which allows for the computation of combustion products in such conditions has been selected. This is realized on the basis of the known fuel composition (fuel and air as an oxidizer), their calorific value (enthalpy) and qualitative composition of combustion products. As a result we can determine the quantitative composition of combustion products and their appropriate temperature. The approximation relationships used for the computation of appropriate thermodynamic functions have been obtained. Based on the marked out relationships taken for the solution of the above “direct” problem we proposed the solution for the “inverse” problem using the known qualitative composition of the combustion products, their measured volumetric flow rate and temperature (measured technological parameters), their measured quantitative composition and calorific value (enthalpy).This allows us to provide optimal combustion of the fuel of a similar type. The adequacy of the proposed model has been assessed. Model restrictions were defined.