Топливо. Примеры расчета горения топлива, страница 10

Для природного газа пересчёт на рабочий состав топлива был выполнен в предыдущем разделе. По результатам расчета имеем 94 % СН₄^р, 2 % С₂Н₆^р, 1 % С₃Н₈^р, 0,4 % С₄Н₁₀^р, 0,5 % N₂^р, 0,2 % CO₂^р и 1,9 5 Н₂О^р. Низшая теплота сгорания природного газа равна .

Находим низшую теплоту сгорания генераторного газа (формула (23)):

.

Значение низшей теплоты сгорания смешанного газа определяется методом последовательных приближений с целью подбора оптимальной величины действительной температуры факела. Пусть, например, теплота сгорания смеси будет равна .

Находим долю генераторного газа в смеси по формуле (27):

.

Рассчитаем состав смешанного газа по формуле (28)

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Проверим значение низшей теплоты сгорания смеси по формуле (23):

.

Определим расход кислорода на горение смешанного газа заданного состава по формуле (24) при коэффициенте расхода воздуха :

.

.

Определим расход сухого воздуха для горения смеси газов по формуле (12) при коэффициенте расхода воздуха :

.

Определим расход сухого воздуха для горения смешанного газа по формуле (13) при коэффициенте расхода воздуха :

.

Определим объёмы отдельных составляющих и общее количество продуктов сгорания смеси газов по формуле (25):

;

.

;

.

.

.

.

Определим процентный состав продуктов сгорания по формуле (15):

;

Определим содержание воздуха в продуктах сгорания по формуле (16):

.

Правильность расчета горения смеси природного газа и газогенераторного газа проверим составлением материального баланса.

Поступило, кг		Получено, кг
СН4 . . . . .0,38.0,714=0,2714		СО2 . . . . . . 0,1028.5,63.1,964=1,1369
С2Н6 . . . . 0,008.0,893=0,0071		Н2О . . . . . . 0,1594.5,63.0,804=0,7211
С3Н8. . . . .0,004.1,964=0,0079		О2 . . . . . . 0,0159.5,63.1,429=0,1279
С4Н10. . . . 0,002.2,589=0,0052		N2 . . . . . . 0,722.5,63.1,25=5,0811
N2. . . . . . .0,35.1,25=0,4375		__________
CO2. . . . . 0,089.1,964=0,1748		Всего . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,067
Н2O. . . . . 0,007.0,804=0,0056
CO . . . . . 0,073.1,25=0,0913
Н2. . . . . . .0,078.0,089=0,007
О2. . . . . . .0,007.1,429=0,01
___________
Всего . . . . . . . . . . . . . . . 1,018
Воздух . . . . 4,7.1,29=6,0848
___________
Итого. . . . . . . . . . . . . . . 7,103

Расхождение, определяемое погрешностью расчета, составляет 36 г.

Плотность газа равна r_г = 1,018 кг/м³.

Плотность продуктов сгорания равна r_п.с. = 7,067 / 5,63 = 1,255 кг/м³.

Определим калориметрическую температуру горения с учетом подогрева и воздуха и топлива до , для этого рассчитаем теплоемкость смешанного газа при температуре подогрева (формула 26, табл. 4):

тогда истинная энтальпия продуктов сгорания, определяемая по формуле (18), равна:

Зададим температуру . Энтальпия продуктов сгорания при этой температуре равняется (см. табл. 3):

;

;

;

;

.

Так как  то искомая калориметрическая температура выше, чем .

Зададим температуру . Энтальпия продуктов сгорания при этой температуре равняется (см. табл. 3):

;

;

;

;

.

Так как , то искомая калориметрическая температура ниже, чем . Определим её по формуле (20):

По формуле (21) находим действительную температуру факела:

.

3. ЗАДАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

3.1. Задания

Определите расход воздуха, необходимый для горения, низшую теплоту сгорания топлива, калориметрическую и действительную температуры факела, количество и состав продуктов сгорания:

1. Жидкого топлива (табл. 5) при температурах подогрева воздуха от 0 ^оС до 500 ^оС (через 100 ^оС). Оцените влияние температуры подогрева воздуха на теплоту сгорания топлива и температуры горения. Коэффициент расхода воздуха n = 1,1.

2. Жидкого топлива (табл. 5) при коэффициенте расхода воздуха от 1,0 до 1,3 (через 0,05). Оцените влияние коэффициента расхода воздуха на теплоту сгорания топлива и температуры горения. Температура подогрева воздуха 300 ^оС.