Определение теплоты сгорания газа, плотности газа. Определение объема воздуха, требующегося для полного сгорания газа

Группа

Федорова Е.

Вариант 5

№ задания	Месторождение газа	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	Н25	N2
5	Медвежье	99	0,1	0,005	-	-	0,095	-	0,8

1.  Определяем  теплоту сгорания газа

1.1  Низшая теплота сгорания

Q_н=0,01× (∑Q_нi  × C_mH_n)=0,01× (35,88×99+64,36×0,1+93,18×0,005)=35,59 МДж/м³

 

1.2  Высшая теплота сгорания

Q_в=0,01× (∑Q_вi  × C_mH_n)=0,01× (39,82×99+70,31×0,1+101,2×0,005)=39,49  МДж/м³

 

2.  Определяем плотность газа

2.1  Плотность при нормальных условиях     t=0°С и  Р_б=01 Мпа

ρ=0,01× (∑р _i  × r_i)= 0,01× (0,72 СН₄+1,35 С₂Н₆+2,01 С₃Н₈+1,97 СО₂+2,01 N₂)= =0,01(0,72×99+1,35×0,1+2,01×0,005+1,97×0,095+2,01×0,8)=0,732 кг/ м³

 

2.2  Плотность при t=20°С и Р_изб=0,005 Мпа

=   

3.  Определяем относительную  плотность газа

3.1  при нормальных условиях  при t= 0°С и  ρ_возд  =1,29

d= ρ_см  =  0,732  = 0,56        

ρ_возд      1,29

3.2 при стандартных условиях t= 20°С и ρ_возд  = 1,25

d= ρ_см  = 0,716  = 0,57         

ρ_возд    1,25

4.  Определяем Число Воббе

4.1  для низшей теплоты сгорания

W_он=  Q_{н см}  =  35,59  =47,2 МДж/м³

           ,57

4.2  для высшей теплоты сгорания

W_он=  Q_{в см}  =  39,49  =  52,37МДж/м³

          ,57

5.  Определяем объем воздуха, требующегося для полного сгорания газа

5.1  Усредненный

V_т= Q_н    =  35,59 =9,44  м³/м³

3,77      3,77

5.2 Теоретический объем сухого воздуха для горения, м³/м³ газа:   

 (0,5H₂ + 0,5CO + 2CH₄ + 3,5C₂H₆ + 5C₃H₈ + 6,5C₄H₁₀ + 3C₂H₄ + 4,5C₃H₆ + 6C₄H₈ – O₂)=

=4,76 (2×99 + 3,5×0,1 + 5×0,005 )=9,44 м³/м³ газа

100

5.3 Теоретический объем влажного воздуха для горения больше теоретического объема сухого воздуха на величину объема содержащегося в воздухе водяного пара. Объем 1 кг водяных паров при нормальных условиях составляет 1,24 м³

V_в ^т.вл= V_в ^т.с +1,24d_в V_в ^т.с =(1+1,24 d_в) V_в ^т.с =(1+1,24×0,01) × 9,44=9,55 м³/м³ газа      где d_{в –} абсолютная влажность воздуха принимаем по i—d-диаграмме влажного воздуха для t = 20 и  = 60 % определяем влагосодержание x = 8,8 г/кг сухого воздуха и плотность воздуха  = 1,2 кг/м³. Отсюда можно вычислить абсолютную влажность воздуха:

 г/м³ = 0,01 кг/м³

5.4 Действительное количество влажного воздуха, доставляемого в зону горения

=1,1×9,557=10,512   м³/м³ газа                                               

где α – коэффициент избытка воздуха, принимаем α= 1,1

Также коэффициент можем определить, зная нижний предел воспламеняемости  газа с учетом балласта, по формуле:

a^расч=(100/-1)×(1/ V_в^т.вл)=(100/5,04 -1)×(1/9,55)=1,97

После чего определить действительный объем влажного воздуха при a^расч=1,97:

V_в^вл= a^расч× V_в^т.вл=1,97×9,55=18,81 м³/м³

6.Определяем объемы продуктов сгорания (влажные)

Действительный объем продуктов сгорания углеводородных газов, м³/м³ газа, во влажном воздухе, подаваемом с необходимым избытком:

6.1 Диоксид углерода

=0,01(0,095+1×99+2×0,1+3×,005)=0,993   м³/м³ газа                                

6.2 Водяной пар

 + 1,24=0,01(2 ×99 +3×0,1т 4×0,005) + 1,24(0,01 +       +1,1×0,01×9,44) = 2,09 м³/м³ газа   при α= 1,1           где d_г — абсолютная влажность газа, кг/м³. d_г=10 гр., где d_в —влажность воздуха, кг/м³. d_в=10 гр.,

=0,01(2 ×99+3×0,1+4×0,005)+1,24(0,01+1,97×0,01×9,44)=2,09 =2,22 м³/м³ при α=1,97

6.3 Азот

N₂ + 0,79=0,01 × 0,8 + 0,79 × 1,1 × 9,44 = 8,211 м³/м³ газа при α= 1,1

N₂ + 0,79=0,01 × 0,8 + 0,79 × 1,97 × 9,44 = 14,69 м³/м³ газа при α=1,97

6.4 Кислород

O₂ + 0,21=0,21×(1,1 - 1) × 9,44 = 0,198 м³/м³ газа при α= 1,1 

O₂ + 0,21=0,21×(1,97 - 1) × 9,44 = 1,92 м³/м³ газа при α=1,97

6.5 Суммарный объем сухих продуктов сгорания ,

= + + =0,933 + 8,211 + 0,198=9,4 м³/м³ газа при α= 1,1

= + + =0,933 + 14,69 + 1,92=17,54 м³/м³ газа при α=1,97

6.6 Суммарный объем влажных продуктов сгорания :

= + + + =0,933 + 2,09 + 8,211 +0,198 = 11,43 м³/м³ газа  α= 1,1

= + + + =0,933 + 2,22 + 14,69 +1,92 = 19,76 м³/м³ газа  α= 1,97

7.  Определяем пределы воспламеняемости

состав газа:

СН₄=  99         ×100=99,895 %

99,105

С₂Н₆=0,1         ×100=0,1009 %

99,105

С₃Н₈=0,005         ×100=0,00504 %

99,105

7.1 Нижний предел воспламеняемости без учета балласта

                                       100                                   

L _н=99,895 + 0,1009 +0,00504  = 4,99 %      

5                  3,2             2,4

7.2 Верхний предел воспламеняемости без учета балласта

                                        100                                  

L _в=99,895 + 0,1009 +0,00504  = 14,99 %

15              12,5             9,5

7.3  Определяем пределы воспламеняемости с  учетом балласта б =0,895/100 =0,00895 количество балласта в долях