Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 54

Сухие продукты полного сгорания пропана содержат 6,6 % CO₂, 11,0% O₂ и 82,4 % N₂. Определить значения  и h при этих условиях.

Решение

1. При помощи табл. 1 (прил.) устанавливаем значение  — 13,9 %.

2. Более точно значение  можно определить по стехиометрическому уравнению реакции горения пропана

откуда следует, что

3. По «азотной» формуле (9.8) определяем коэффициент избытка воздуха в отходящих газах:

3. По выражению (9.17) определяем коэффициент разбавления сухих продуктов сгорания:

.

**********************************************************

Пример 9.2

Сухие продукты полного сгорания природного газа содержат 10,0 % CO₂. Определить значения  и h, используя различные методы.

Решение

Расчет коэффициента избытка воздуха по «азотной» формуле

1. По табл. 9.1 находим для природного газа = 11,8 %.

2. Преобразуя формулу (9.4*) определяем содержание кислорода:

об.

3. Определяем содержание азота в сухих продуктах сгорания:

об.

3. По формуле (8.8) окончательно определяем

.

Расчет  по упрощенному методу

1. По табл. 9.2. для природного газа находим n = 2,0.

2. По выражению (8.13) определяем:

.

Расчет коэффициента разбавления сухих продуктов сгорания

1. По «кислородной» формуле

.

2. По выражению (9.17)

.

Расчетпо известному значению h

1. По табл. 9.3 для природного газа находим

.

2. По выражению (9.21) определяем

.

9.4. Эффективность использования топлива

9.4.1. Методысоставлениятепловогобаланса

С математической точки зрения определение КПД теплового агрегата h, %, заключается в сравнении полезно использованного в этом устройстве количества теплоты Q₁ с полным количеством теплоты, подведенным к нему Q:

 или .                             (9.23)

Этот метод определения КПД называется методом составления «прямого» теплового баланса агрегата. Однако только на первый взгляд метод выглядит простым.

Для ряда распространенных агрегатов определение полезно использованной теплоты Q₁  не связано с особыми трудностями. Например, для водогрейного котла всегда известна температура воды на входе и выходе из котла и расход воды через котел. В случае паровых котлов на выходе из котла учитывается температура и давление выработанного пара. Но эта задача практически неразрешима для большинства промышленных печей.

Значительные трудности вызывает точное определение теплоты Q, которым мы располагаем, сжигая топливо. Даже в случае газового и жидкого топлива, когда расход топлива точно измеряется, невозможно уследить за текущими изменениями его калорийности (это требует анализа состава топлива или лабораторного определения теплоты его сгорания). Расход твердого топлива в принципе невозможно измерить для целей составления прямого баланса. Кроме того, в располагаемую теплоту входит физическое тепло самого топлива (снова проблема с измерением расхода твердого топлива), а также воздуха, поступающего в топку на горение. Отметим, что расход воздуха никогда не измеряется в распространенных тепловых агрегатах (контролируется только его давление).

Все это приводит к тому, что прямой баланс редко используется в практике сжигания топлива в промышленных и отопительных тепловых агрегатах. Более распространен метод обратного теплового баланса:

 %.                              (9.24)

Метод предусматривает определение не теплоты, использованной в агрегате, а всех потерь теплоты:

 — с отходящими газами;

 — от химического недожога;

 — от физического недожога;

 — в окружающую среду через ограждения.

В этом случае КПД теплового агрегата, %, определяется как

                           (9.24)

9.4.2. Обратный тепловой баланс при сжигании топлива

Как видно из вышесказанного, метод обратного баланса не требует измерения расхода топлива и даже данных о его калорийности. При сжигании газов нет потерь теплоты от физического недожога, поэтому применение метода сводится к точному определению значений ,  и .

9.4.2.1. Потери теплоты с отходящими газами