Расчеты плавильных и нагревательных печей литейных цехов: Учебное пособие, страница 4

Задаются приближенно температурой продуктов горения t₁ и определяют соответствующую ей энтальпию i_п(1)

i_п(1)=С_V t₁ .

Задаются температурой t₂ и по формуле i_п(2) = С_V t₂ определяют энтальпию i_п(2) при температуре t₂ .

Температуру t₂ выбирают так, чтобы она отличалась от предыдущей t₁ на 100 ^ОС и чтобы выполнялось условие  i_п(1)<  i_п< i_п(2).

Затем интерполяцией определяют калориметрическую температуру

t_к=t₂-( i_п(2)- i_п)(t₂-t₁)/( i_п(2)- i_п(1)).

Действительную температуру в топке или печи определяют с учетом потерь на диссоциацию и теплопередачу в окружающую среду

t_д  = h₁ t_к ,

где h₁ опытный пирометрический коэффициент, зависящий от конструкции топливосжигающих устройств или печи (h₁ =0,62... 0,82). Для  туннельных печей закрытой конструкции h₁=0,75...0,82; для проходных печей h₁=0,72...0,76; для камерных печей h₁=0,62...0,70.

1.2. Неполное горение твердого и жидкого топлива

Твердое топливо сжигают с коэффициентом расхода воздуха a<1  с целью газификации его в газогенераторах или полугазовых топках. Жидкое топливо - мазут иногда газифицируют перед сжиганием в газификаторах (предтопках циклонного типа и т.п.).

При расчете неполного горения топлива учитывают долю топлива сгорающего с образованием оксида углерода СО.  Неполное горение твердого топлива  (кокса) имеет место в вагранках, в которых содержание СО  в дымовых газах достигает 8...18% по объему.

Доля углерода кокса в количестве y_н сгорает в оксид углерода СО, другая часть в количестве (1- y_н) в оксид углерода СО₂ . Величину y_н можно вычислить зная (или задаваясь) содержание оксида углерода СО,% в дымовых газах и общее количество дымовых газов V_д

y_н =126 СО V_д / (235 С^р).

Расчетные формулы для неполного сгорания углерода при a<1 имеет следующий вид:

расход кислорода на сгорание 1 кг кокса, м³/кг

V_O2=0,01(1,867(1-y_н) С^р+0,698S^р+0,933 y_н С^р+5,55Н^р+0,698 О^р;

количество трехатомных газов, м³/кг

V_CO2 = 0,0187(1-y_н) С^р; V_SO2 = 0,00699 S^р;

количество оксида углерода СО, м³/кг V_CO = 1,867 y_н С^р;

количество азота , м³/кг V_N2 = 0,008N^p + k V_O2

количество водяных паров, м³/кг

V_H2O= 0,112 H^p + 0,0124 W^p + 0,0161 k V_O2  .

Коэффициент расхода воздуха при неполном сжигании кокса

a = 1 - 0,0144 СО , где СО - содержание оксида углерода в продуктах сгорания, % по объему.

Низшая теплота сгорания твердого топлива при неполном сжигании равна:

Q^pн_н=336,66 С^р (1-y_н)+99,16С^р+1040Н^р-109(О^р-S^р)-W^p .

Расчет объема и состава, а также плотности и температуры продуктов сгорания (дыма) проводится по методике изложенной в разделе 1.1. для процесса полного горения твердого и жидкого топлива.

1.3. Неполное горение газообразного топлива

Неполное горение организуется с целью  самокарбюрации природного газа для разложения углеводородов с выделением сажистого углерода и последующего сжигания в светящемся  факеле, с целью получения защитной атмосферы в печах для безокислительного нагрева.

Расчет неполного горения газа ограничивается расчетом процесса диссоциации СO₂ и Н₂О, происходящим по схеме: 2Н₂О«2Н₂+О₂; 2СО₂ «2СО+ О₂. При a< 1 содержание кислорода в продуктах сгорания равно нулю и константа равновесия приведенных реакций диссоциации равна:

К_Р=Р_СО ^.Р_Н2О /Р_СО2 ^.Р_Н2, где Р_СО , Р_Н2О , Р_СО2, Р_Н2 - парциальное давление газов СО, Н₂О,  СО₂,  Н₂. Данная константа равновесия соответствует реакции водяного газа: СО+ Н₂О= СО₂+Н₂, для которой в табл.--- приведены значения при различных температурах.

Таблица---

Константа равновесия реакции водяного газа (К_Р) при различных температурах (Т)