Топливо. Примеры расчета горения топлива, страница 8

где – соответственно низшие теплоты сгорания смеси газов и каждого из газов в отдельности.

Состав  смешанного газа:

,                                           (28)

где x₁ и x₂ – содержание какого–либо компонента в первом и втором смешиваемых газах соответственно.

2. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

2.1. Мазут

Пусть мазут, содержащий 86,5 % С^р, 10,5 % Н^р, 0,3 % N^р, 0,3 % О^р, 0,3 % S^р, 1,8 % W ^р и 0,3 % A^р, сжигается в воздухе, при коэффициенте расхода воздуха . Температура подогрева воздуха  ^оС.

Требуется рассчитать расход воздуха, необходимый для горения 1 кг мазута, низшую теплоту сгорания топлива, действительную температуру факела, количество и состав продуктов сгорания на 1 кг мазута.

Находим расход кислорода на горение мазута заданного состава при коэффициенте расхода воздуха  по формуле (11):

При сжигании мазута в обычном воздухе (k = 3,762) расход сухого воздуха при n = 1 определяется по формуле (12):

При сжигании мазута в обычном воздухе с учётом коэффициента расхода воздуха  определим по формуле (13):

Определим объёмы отдельных составляющих и суммарный объем продуктов сгорания (14):

Определим процентный состав продуктов сгорания по формуле (15):

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

Правильность расчета проверим составлением материального баланса. Плотность каждого компонента продуктов сгорания находим, разделив массу одного моля на объем, занимаемый одним молем компонента (22,4 л). Плотность продуктов сгорания можно найти, разделив их массу на объем.

Поступило, кг		Получено, кг
Мазут . . . . . . . . . . . . . . . . 1,0		СО2 . . . . . . . 1,964.1,615=3,172
Воздух . . . . . 1,29.11,53=14,87		SО2 . . . . . . . 2,857.0,002=0,006
___________		Н2О . . . . . . . 0,804.1,198=0,964
Всего . . . . . . . . . . . . . . . . 15,87		О2 . . . . . . . 1,428.0,22=0,315
		N2 . . . . . . . 1,25.9,106=11,383
		__________
		Всего . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15,84
		Зола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,03
		__________
		Итого . . . . . . . . . . . . . . . . . .15,87

Плотность продуктов сгорания равна: r_п.с. = 15,84 / 12,141 = 1,3 кг/м³.

Низшую теплоту сгорания топлива определим по формуле (8):

Определим калориметрическую температуру сгорания топлива без учёта подогрева воздуха и топлива, тогда истинная энтальпия продуктов сгорания, определяемая по формуле (18), будет равна:

.

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

Так как , то искомая калориметрическая температура выше, чем .

Зададим температуру , при которой найдем энтальпию продуктов сгорания рассматриваемого состава (см. табл. 3):

Так как получившееся значение энтальпии , то искомая температура ниже, чем . Тогда калориметрическую температуру горения мазута заданного состава определим по формуле (20):

Действительную температуру факела определим по формуле (21):

.

Определим калориметрическую температуру сгорания топлива при температуре подогрева воздуха , для этого начальную энтальпию продуктов сгорания вычислим по формуле (18):

.

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) определим действительную температуру факела:

.

2.2. Природный газ

Пусть природный газ, содержащий 95,82 % СН₄^с, 2,04 % С₂Н₆^с, 1,02 % С₃Н₈^с, 0,41 % С₄Н₁₀^с, 0,51 % N₂^с и 0,2 % CO₂^с, сжигается в воздухе, при коэффициенте расхода воздуха . Содержание влаги в сухом газе . Температуры подогрева воздуха и топлива .