Расчёт горения топлива

Страницы работы

Содержание работы

1 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Расчёт горения топлива

          Целью расчета горения топлива является определение:

          - теплоты сгорания топлива ();

          - теоретического () и действительного () количества воздуха;

          - теоретического (V0) и действительного (Vд) количества продуктов сгорания;

          - состава и плотности продуктов сгорания;

          - температуры горения.

Состав сухих газов возьмём из справочника [1] для КМК:

Таблица 1 - Состав сухих газов

Компонент

СО

Н2

СН4

С2H6

СО2

N2

О2

Σ, %

Коксовый газ

7,44

56,42

26,05

3,14

2,35

3,90

0,63

100

Доменный газ

28,50

2,50

0,10

-

10,70

58,10

-

100

Пересчитаем состав газа на влажный по формуле:

,                                                         (1)

где  - содержание компонента во влажном газе, об.%;

К - коэффициент пересчёта с сухого газа на влажный;

 - содержание компонента в сухом газе, об.%.

Рассчитаем коэффициент пересчета К по формуле:

,                                                        (2)

где  - содержание влаги во влажном газе, об.%.

Рассчитаем содержание влаги  по формуле:

,                                                             (3)

где W - содержание влаги во влажном газе, г/м3;

W=10…50 г/м3, принимаем W=35 г/м3.

По формуле (3) определяем содержание влаги

.

По формуле (2) определяем коэффициент пересчёта К

.

Используя данные таблицы 1 пересчитаем состав сухого коксового газа на влажный по формуле (1):

,

,

,

,

,

,

.

Используя данные таблицы 1 пересчитаем состав сухого доменного газа на влажный по формуле (1):

,

,

,

,

.

Результаты расчётов сведём в таблицу:

Таблица 2 - Состав влажных газов

Компонент

СО

Н2

СН4

С2H6

СО2

N2

О2

H2O

Σ, %

Коксовый газ

7,13

54,13

24,96

3,01

2,25

3,74

0,61

4,17

100

Доменный газ

27,30

2,40

0,09

-

10,25

55,79

-

4,17

100

Рассчитаем состав смешанного газа по формуле:

,                                                         (4)

где  - содержание компонента в смеси, об.%;

,  - доли коксового газа и доменного газа в смеси;

 - содержание компонента во влажном коксовом газе, об.%;

 - содержание компонента во влажном доменном газе, об.%;

=0,6; =0,4 (по условию задания).

Используя данные таблицы 2 определим состав смешанного газа по формуле (4):

,

,

,

,

,

,

,

.

Результаты расчета сведём в таблицу:

Таблица 3 - Состав коксодоменной смеси

Компонент

СО

Н2

СН4

С2H6

СО2

N2

О2

H2O

Σ, %

Коксодоменная смесь

15,20

33,43

15,01

1,81

5,45

24,56

0,37

4,17

100

Расчёт горения топлива ведём в табличной форме

Таблица 4 - Расчёт горения топлива на 100 м3

Участвуют в горении

Образуется продуктов сгорания

Топливо

Реакция горения

Окислитель

СО2

H2O

О2

N2

Всего

Компоненты

Содержание, %

О2

N2

Всего

СО

15,20

СО+1/2∙О2=СО2

7,6

226,89

287,2

15,2

-

-

251,45

15,2

Н2

33,43

Н2+1/2∙О2=H2O

16,72

-

33,43

-

33,43

СН4

15,01

СН4+2∙О2=СО2+2∙H2O

30,02

15,01

30,02

-

45,03

С2H6

1,81

С2H6+7/2∙О2=2∙СО2+3∙H2O

6,34

3,62

5,43

-

9,05

СО2

5,45

СО2→СО2 ДЫМ

-

5,45

-

-

5,45

N2

24,56

N2→N2 ДЫМ

-

-

-

-

251,45

О2

0,37

-

-0,37

-

-

-

-

H2O

4,17

H2O→H2O ДЫМ

-

-

4,17

-

4,17

Σ

100

n=1

60,31

226,89

287,2

39,28

73,05

-

251,45

363,78

n=1,1

66,34

249,58,7

315,92

39,28

73,05

6,03

274,14

392,5

%

21

79

100

1

18,61

1,53

69,84

100

Используя данные таблицы 3 произведём следующие расчёты:

Теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания топлива:

.

Действительное количество воздуха с учётом избытка окислителя:

.

Теоретическое количество дыма, образующееся при сгорании топлива (смеси):

.

Действительное количество дыма:

.

Низшая теплота сгорания  газообразного топлива рассчитывается по формуле:

.           (5)

Тогда для коксового газа:

.

Для доменного газа:

.

Для смешанного газа:

.

Плотность продуктов сгорания определяется по формуле:

,                     (6)

где  и т.д. - молекулярные массы составляющих дыма, кг/кмоль;

СО2 и т.д. - содержание составляющих дыма, %;

vμ - объем 1 кмоля газа при нормальных условиях;

vμ=22,4 м3/кмоль.

Рассчитаем по формуле (6) плотность продуктов сгорания:

.

Аналогично определяется плотность газообразного топлива

и плотность сухого воздуха

.

Правильность расчета горения проверяется составлением материального баланса: масса исходных продуктов горения (топливо, воздух) должна быть равна массе получающихся продуктов сгорания. Результаты расчета представим в виде таблицы.

Таблица 5 - Материальный баланс горения топлива (на 100 м3 газа)

Статьи прихода массы, кг

Статьи расхода массы, кг

Масса топлива mт = ρт·Lт = 1,266·100=126,6

Масса продуктов сгорания

mпс = ρпс·Vд=0,95·325,6=309,3

Масса сухого воздуха mв = ρв·=1,29·246,5=318

Масса влаги воздуха

 = 0,001·W·=0,001·30·246,5=7,4

Приход массы

mприх = mт + mв + =126,6+318+7,4=452

Расход массы mрасх = mпс=309,3

Невязка баланса рассчитывается по формуле

.

Действительная температура горения топлива находится по формуле

,                                                                 (7)

где Tк - калориметрическая температура горения топлива, oC.

Определение калориметрической температуры горения топлива производится аналитическим методом последовательных приближений и интерполяции, для этого необходимо рассчитать энтальпию продуктов сгорания, соответствующую калориметрической температуре, по формуле:

.

Задаёмся предполагаемой температурой горения T1=1700 oC и определяем энтальпию продуктов сгорания, соответствующую этой температуре, по формуле:

,                              (8)

где , , , ,  - энтальпии составляющих продуктов сгорания,  соответствующие предполагаемой температуре, кДж/м3.

Значения энтальпий газов приведены в [2, таблица 8].

По формуле (8) определим энтальпию продуктов сгорания, соответствующую T1

.

Т.к. I1<Iк , то задаёмся другим значением температуры T2=T1+100o=1800 oC и определяем по формуле (8) энтальпию продуктов сгорания, соответствующую T2

.

Т.к. I2>Iк , то находим искомую калориметрическую температуру на интервале 1700-1800 oC по формуле:

.

По формуле (7) находим действительную температуру горения топлива

.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Теплотехника
Тип:
Типовые расчеты
Размер файла:
214 Kb
Скачали:
0