|
Специалистами разных стран предложен целый ряд методик для расчета химической энергии и эксергии с неоднородной структурой. Они, как правило, базируются на одном подходе, в соответствии с которым некоторые устойчивые соотношения, установленные между различными характеристиками однородных органических веществ, затем переносятся на технические топлива с неизвестной структурой. В литературе известны методы оценки химической энергии и эксергии топлив, разработанные Рантом [92], Шаргутом Стырыльской [97], Захаровым [25], Бойе [83], Фратшером Шмидтом [87], Ши Фаном [93]. Поскольку каждый из авторов, проводя исследования, опирался на данные о топливах собственной страны, на свою статистическую выборку однородных органических веществ, неудивительно, что полученные ими расчетные выражения, а следовательно, и рассчитанные на их основе значения существенно различаются. Пользователям этих методик без соответствующих предварительных исследований непросто отдать предпочтение какой-либо из них. В целях облегчения выбора наиболее пригодных расчетных соотношений для определения химической энергии и эксергии технических топлив нами было проведено сопоставление нескольких методик. Наиболее интересное исследование по оценке химической энергии и эксергии материалов, имеющих сложное химическое строение, провели американские ученые Ши и Фан [93]. Они предложили эмпирические формулы для определения удельной химической энтальпии /?° и эксергии с° таких материалов. Авторы предположили, что 1 кг горючей массы топлива, имеющей формулу , вступает в реакцию горения и полностьюсгорает: ,н.ы,о,хд + 2 (m+t)-q + п-г 0,-> 44 2 |
(3.5) 76. 2X -Zex =AG®, к k1 *1 где AG/0, AG° стандартная энергия Гиббса образования исходных (индекс /) и конечных (индекс к) веществ реакции горения; еХ{, ех^ соответственно химическая эксергия исходных и конечных веществ реакции; AG° стандартная энергия Г иббса реакции горения. Из анализа выражений (3.4) и (3.5) вытекает важный вывод, что величина A G° экспериментально для топлив не определяется. Следовательно, определение эксергии технических топлив на основе экспериментально установленного значения энергии Г иббса реакции горения невозможно, поэтому необходимо искать другие способы. Специалистами разных стран предложен целый ряд методик для расчета химической энергии и эксергии с неоднородной структурой [31,138, 142, 146, 147, 153]. Они, как правило, базируются на одном подходе, в соответствии с которым некоторые устойчивые соотношения, установленные между различными характеристиками однородных органических веществ, затем переносятся на технические топлива с неизвестной структурой. Поскольку каждый из авторов, проводя исследования, опирался на данные о топливах собственной страны, на свою статистическую выборку однородных органических веществ, неудивительно, что полученные ими расчетные выражения, а следовательно, и рассчитанные на их основе значения существенно различаются. Пользователям этих методик без соответствующих предварительных исследований непросто отдать предпочтение какой-либо из них. В целях облегчения выбора наиболее пригодных расчетных соотношений для определения химической энергии и эксергии технических топлив нами проведено сопоставление нескольких методик. (3.12) 79. ix =QE+mso2 'so2 > где msмасса диоксида серы, получаемого при сгорании содержащейся в топливе серы; /50 энтальпия девальвации (химическая энергия) SO2 (введена в формулу, поскольку продукт сгорания серы не является полностью обесцененным). Нужно отметить, что уровень отсчета по Шаргуту ниже уровня отсчета по Ранту на величину «остаточной» (нулевой) химической эксергии. Для вычисления ее значения предлагаются достаточно сложные расчетные выражения и не всегда убедительные исходные посылки и допущения. Возможно, одной из главных причин, по которой не все специалисты воспринимают эту составляющую, является то, что ее значение в большинстве случаев лежит в пределах точности определения основных термодинамических констант, используемых для расчета химической энергии и эксергии. Попытки разработать методы для оценки химической энергии и эксергии топлив были предприняты еще целым рядом авторов: Н.Д.Захаровым [31], В.Бойе [138], В.Фратшером и Д.Шмидтом [142]. Интересное исследование по оценке химической энергии и эксергии материалов, имеющих сложное химическое строение, провели американские ученые Ши и Фан [147]. Они предложили эмпирические формулы для определения удельной химической энтальпии р° и эксергии е° таких материалов. Авторы предположили, что 1 кг горючей массы топлива, имеющей формулу CwH/JN/?Q7XrS/, вступает в реакцию горения и полностью сгорает: |