Расчет горения топлива: Рекомендации к выполнению курсового проекта по дисциплине "Теплотехнологии и конструкции нагревательных печей" и при изучении дисциплины "Теория и практика теплогенерации"

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

"Сибирский государственный индустриальный университет"

Кафедра теплофизики и промышленной экологии

РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

Рекомендации к выполнению курсового проекта по дисциплине "Теплотехнологии и конструкции нагревательных печей"  и при изучении дисциплины "Теория и практика теплогенерации"

для студентов специальности 110300

Новокузнецк

2003

УДК 662.61(07)

Р 24

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент,

доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции СибГИУ

М.Н. Башкова

Р 24  Расчет горения топлива : Методические рекомендации к выполнению курсового проекта по дисциплине "Теплотехнологии и конструкции нагревательных печей" и при изучении дисциплины "Теория и практика теплогенерации" для студентов специальности 110300 / Сост.: В.М. Динельт, Т.А. Михайличенко: СибГИУ. – Новокузнецк, 2003. – 24 с.

Изложены цели и методы расчета горения твердого, жидкого и газообразного топлива. Содержатся практические рекомендации для выполнения расчетов горения и необходимый справочный материал. Приведен перечень справочной литературы.

Предназначены для студентов специальности "Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей" (110300) при изучении дисциплины "Теория и практика теплогенерации" и при выполнении курсового проекта по дисциплине "Теплотехнологии и конструкции нагревательных печей".

УДК 662.61(07)

© ГОУ ВПО "Сибирский государственный индустриальный университет", 2003
         1 общие сведения

Расчет горения топлива является основой теплотехнического расчета любого нагревательного устройства.

Целью расчета горения топлива является определение:

• теплоты сгорания топлива ();
• теоретического () и действительного () количества воздуха;
• теоретического (V⁰) и действительного (V^д) количества продуктов сгорания;
• состава и плотности продуктов сгорания;
• температуры горения.

Эти данные необходимы для расчета теплообмена в рабочем пространстве печи, расчета теплового баланса и всех ее аэродинамических расчетов. Например, объем продуктов сгорания необходимо знать, чтобы рассчитать потери тепла с уходящими газами в тепловом балансе, а также для расчета боровов, дымовой трубы и теплоутилизирующих устройств (рекуператоров и регенераторов). По величине необходимого для горения воздуха рассчитываются воздухопроводы, дутьевые устройства (вентиляторы). Зная состав продуктов сгорания, можно определить парциальные давления составляющих дыма и, таким образом, рассчитывать теплообмен излучением.

2   расчет полного горения топлива

2.1 Основы расчета полного горения топлива

Полное сгорание топлива обеспечивает наиболее экономичную работу теплотехнических агрегатов и имеет место при следующих условиях: хорошем смешении топлива с окислителем, достаточной температуре и надлежащей подготовке топлива к сгоранию.

В этом случае при расчете предполагается:

• окисление горючих составляющих топлива идет до получения продуктов полного сгорания (СО₂, Н₂О, SО₂);
• отсутствует диссоциация продуктов сгорания и горючих составляющих топлива;
• горение протекает без образования продуктов химического и механического недожога;
• воздух, используемый в качестве окислителя состоит из 79% N₂ и 21% О₂ (по объему);
• газообразное топливо, воздух и продукты сгорания находятся при нормальных условиях (Т=273 К, Р=101325 Па), т.е. 1 кмоль этих газов занимает объем 22,4 м3;
• продукты термического разложения золы в расчете горения твердого топлива не учитываются.

Для удобства расчет ведется на 1 или 100 единиц – т.е. на 1 или 100 м³ для газообразного и 1 или 100 кг для твердого и жидкого топлива. Определенные в результате расчета количества газов в м³ при нормальных условиях в дальнейшем пересчитывают на объем реальных газов при известных рабочих условиях (Т, Р).

2.2  Низшая теплота сгорания

Низшей теплотой сгорания, , называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы количества топлива (1 кг, 1 м³, 1 кмоль) при условии, что влага продуктов сгорания находится в парообразном состоянии при температуре 20⁰С (а отличие от высшей теплоты сгорания , которая предполагает конденсацию влаги продуктов сгорания в жидкость при температуре 0⁰С). Понятие  имеет лишь теоретическое значение, поскольку влага продуктов сгорания, как правило, уносится вместе с дымом из рабочего пространства печи в виде пара и если конденсируется, то за пределами системы. Поэтому в теплотехнических расчетах имеют дело с величиной , которая определяется либо экспериментально в специальных приборах-калориметрах, либо аналитически.

Для аналитического расчета  газообразного топлива необходимо знать его состав и тепловые эффекты реакций горения составляющих топлива, кДж/м³,

,                                                                                       (1)