Топливо. Примеры расчета горения топлива, страница 9

Требуется рассчитать расход воздуха, необходимый для горения 1 м³ газа, низшую теплоту сгорания топлива, действительную температуру факела, количество и состав продуктов сгорания 1 м³ газа.

Произведем пересчёт на рабочий состав топлива по формуле (22):

;

;

;

;

;

;

.

Расход кислорода на горение природного газа заданного состава при коэффициенте расхода воздуха  определим по формуле (24):

;

.

По формуле (12) определим расход сухого воздуха при :

.

По формуле (13) определим расход сухого воздуха при коэффициенте расхода воздуха :

.

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

;

;

;

;

;

.

.

Определим процентный состав продуктов сгорания по формуле (15):

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

.

Правильность расчета горения природного газа проверим составлением материального баланса.

Поступило, кг		Получено, кг
СН4 . . . . .0,94.0,714=0,6714		СО2 . . . . . . 0,0883.11,64.1,964=2,0189
С2Н6 . . . . 0,02.0,893=0,0179		Н2О . . . . . . 0,1735.11,64.0,804=1,6228
С3Н8. . . . .0,01.1,964=0,0196		О2 . . . . . . 0,0174.11,64.1,429=0,2893
С4Н10. . . . 0,004.2,589=0,0104		N2 . . . . . . 0,721.11,64.1,25=10,4906
N2. . . . . . .0,005.1,25=0,0063		__________
CO2. . . . . 0,002.1,964=0,0039		Всего . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,422
Н2O. . . . . 0,019.0,804=0,0153
___________
Всего . . . . . . . . . . . . . . . 0,7447
Воздух . . . . 10,61.1,29=13,7362
___________
Итого. . . . . . . . . . . . . . . 14,481

Расхождение, определяемое погрешностью расчета, составляет 59 г.

Плотность газа равна r_г = 0,7447 кг/м³.

Плотность продуктов сгорания равна r_п.с. = 14,422 / 11,64 = 1,239 кг/м³.

Низшую теплоту сгорания газа, определим по формуле (23):

.

Определим калориметрическую температуру сгорания топлива. Без учета подогрева воздуха и топлива истинная энтальпия продуктов сгорания, определяемая по формуле (18) равна:

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

.

Так как  то это и есть искомая калориметрическая температура. По формуле (21) находим действительную температуру факела:

.

С учетом подогрева только воздуха до  истинная энтальпия продуктов сгорания, определяемая по формуле (18), равна:

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

.

Так как  то это и есть искомая калориметрическая температура. По формуле (21) находим действительную температуру факела:

.

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

тогда по формуле (18) истинная энтальпия продуктов сгорания 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:

.

2.3. Смесь газов

Пусть смесь природного газа, содержащего 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, и генераторного газа, содержащего 12,9 % Н₂^р, 1,1 % О₂^р, 57,5 % N₂^р, 1,8 % СН₄^р, 12,1 % СО^р и 14,6 % CO₂^р, сжигается в воздухе, при коэффициенте расхода воздуха . Содержание влаги в сухом природном газе . Температура подогрева воздуха и топлива .

Определим, в каких пропорциях необходимо смешать высококалорийный природный газ и низкокалорийный газогенераторный газ, чтобы при сжигании газа полученного состава, иметь требуемую температуру факела (для этого зададим низшую теплоту сгорания смеси газов). Затем определим расход воздуха, необходимый для горения 1 м³ смеси, температуру факела, количество и состав продуктов сгорания 1 м³ смеси.