ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ» 3 страница

Следуя положениям методики расчета процессов горения газообразного топлива, необходимо определить:

1. Расход воздуха для обеспечения полного горения в теоретических (α = 1,0) и практических (α = 1,2) условиях сжигания топлива. Для этого первоначально рассчитывается:

=0,01·(2·98,0 + 3,5·0,1) = 1,964 м³/ м³,

и далее –

объем сухого воздуха:

объем влажного воздуха:

2. Выход продуктов горения и их состав в теоретических (α = 1,0) и практических (α = 1,2) условиях.

При α = 1,0:

выход диоксида углерода –

выход водяного пара –

выход азота –

Общий выход продуктов горения при

Состав продуктов горения:

Аналогично определяется процентное содержание и других компонентов продуктов горения.

В итоге получим:

Если сумма компонентов отличается от 100% из-за округления двух значащих цифр после запятой, то корректировать следует наиболее значащую цифру. Такая цифра при определении состава продуктов горения обычно отражает содержание азота.

При имеем:

выход диоксида углерода –

;

выход водяного пара –

;

выход азота –

= ;

выход избыточного кислорода –

Общий выход продуктов горения при -

Состав продуктов горения для данных условий сжигания природного газа, %:


7,92	17,48	71,44	3,16	100,0

3. Определение теплоты сгорания природного газа:

4. Определение температур горения: теоретических и балансовых .

При

В соответствии с условиями примера теплосодержание продуктов горения для этого случая будет определяться только химической энергией топлива, т.е. теплотой его сгорания.

Поэтому

;

Рассчитанные теплосодержания продуктов горения позволяют определить по i-t диаграмме для природного газа , представленной на рис 2.1, теоретическую и балансовую температуры горения. Используя эту диаграмму, получим:

При .

Для этого случая горения природного газа в соответствии с условиями примера теплосодержание продуктов горения будет определяться не только химической энергией топлива, но и физической теплотой, которая вносится в процесс горения подогретым воздухом. Таким образом, с учетом этого обстоятельства будем иметь:

В этом выражении теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 до 1100 принята равной (см.табл.2.2)

При , в продуктах горения присутствует избыточный воздух. Его количество рассчитывается в соответствии с выражением (1.51).

Тогда –

Воспользовавшись той же диаграммой (рис.1.1)для рассчитанных значений , получим

2.2. Расчет процесса горения мазута

Выполнить аналитический расчет полного горения мазута, состав которого определяют следующие компоненты, % на горючую массу: на сухую массу: на рабочую массу: а также определить теоретические температуры горения при следующих условиях;

а) когда коэффициент избытка воздуха , температура подогрева воздуха равна нулю, т.е. . Мазут, поступающий к печам, как правило, подогревают, чтобы обеспечить его жидкотекучесть. Температура подогрева мазута зависит от его состава и устанавливается ниже температуры вспышки. Обычно эта температура не превышает . Таким образом, температуру подогрева мазута обычно принимают ;

б) когда коэффициент избытка воздуха , температура подогрева воздуха ,температура подогрева мазута .

В расчетах принять содержание влаги в воздухе Распыление мазута осуществляется паром, расход которого на 100 кг мазута составляет 60 кг, т.е. . При определении балансовых температур горения принять все виды недожога равными .

1. Следуя положениями методики расчета процессов горения жидких и твердых видов топлива, в первую очередь необходимо рассчитать рабочий состав мазута. Для этого воспользуемся коэффициентами пересчета состава топлива, приведенными в табл.1.3.

Для пересчета с сухой массы топлива на рабочую массу коэффициента будет равен: Тогда величина, характеризующая зольность топлива в рабочем состоянии, будет равна .

Для пересчета горючей массы на рабочую коэффициент в состоянии с формулами (табл.1.3) равен:

В итоге состав мазута на рабочую массу будет, %:


86,24	11,16	0,50	0,50	0,30	0,30	1,0

Все нижеприведенные расчеты базируются на этом рабочем составе мазута.

2. Расход воздуха для обеспечения полного горения в теоретических и практических условиях. Для этого первоначально рассчитывается:

и далее –

объем сухого воздуха:

;

3. Выход продуктов горения и их состав в теоретических и практических условиях сжигания мазута.

При :

выход диоксида углерода –

;

выход диоксида серы –

;

выход водяного пара –

;

выход азота –

Общий выход продуктов горения при –

Состав продуктов горения характеризуется следующими данными, %:


13,16	0,03	18,04	68,77	100,0

При :

выход диоксида –

;

выход диоксида серы –

;

выход водяного пара –

;

выход азота –

;

выход избыточного кислорода –

Общий выход продуктов горения при –

Состав продуктов горения, %:


11,18	0,02	15,60	70,10	3,10	100,0

4. Определение теплоты сгорания мазута.

5. Определение температур горения: теоретических и балансовых

При .

Поэтому:

Рассчитанные теплосодержания продуктов горения позволяют определить по i-t диаграмме для мазута представленной на рис.2.2, теоретическую и балансовую температуры горения. Используя эту диаграмму, получим:

При .

Для этого случая горения мазута в соответствии с условиями примера теплосодержание продуктов горения будет определяться не только химической энергией топлива, но и физической теплотой, которая вносится процесс горения подогретым воздухом. Физической теплотой, обусловленной подогревом мазута до обычно пренебрегают в виду незначительности той тепловой энергии, которую вносит подогретый мазут в тепловой баланс процесса горения. Таким образом, с учетом этого обстоятельства теплосодержание продуктов горения, необходимое для определения теоретической температуры горения, будет:

В этом выражении теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 до принята равной (см. табл.2.2).

При в продуктах горения присутствует избыточный воздух. Его количество рассчитывается в соответствии с выражением (2.51).

Тогда:

Воспользовавшись той же диаграммой (рис.2.2), получим:

2.3. Расчет процесса горения газовых смесей

Выполнить аналитический расчет полного горения смешанного газа, теплота сгорания которого равна Такой газ приготовлен из смеси доменного и коксового газов. Их составы (на сухой газ) определяют следующие компоненты, %:


Доменный газ	17,7	22,2	6,8	0,1	–	53,2	–
Коксовый газ	2,1	6,8	59,4	26,6	2,1	2,6	0,4

Определить теоретические и балансовые температуры горения при следующих условиях:

а) когда коэффициент избытка воздуха и температуры подогрева газа и воздуха равны нулю;

б) когда коэффициент избытка воздуха , температура подогрева топлива , а температура подогрева воздуха .

В расчетах принять содержание влаги в воздухе . При определении балансовых температур все виды недожога считать равными , т.е.

1. При решении задачи этого примера первоначально следует определить рабочие (влажные) составы доменного и коксового газов, идущих на приготовление смешанного газа. В соответствии с формулой балансового уравнения:

Полученные данные позволяют пересчитать составы сухих газов на рабочие (влажные), для чего следует воспользоваться соотношениями:

Не приводя всех деталей определения, представим конечный результат.

Рабочие составы газов, %:


Доменный газ	16,96	21,27	6,52	0,01	–	51,07	–	4,17
Коксовый газ	2,04	6,59	57,6	25,80	2,04	2,52	0,39	3,02

Чтобы рассчитать доли доменного – х, и коксового – у газов, используемых для смешивания, следует обратиться к системе уравнений, отражающих условия приготовления смешанного газа. Первое уравнение учитывается, что смешанного газа складывается из указанных выше долей:

а второе – учитывает, что заданная теплота сгорания смешанного газа равна –

Для решения этой системы следует определить теплоты сгорания и коксового газов, имея в виду рабочий состав каждого газа. Применяя формулу расчета низшей теплоты сгорания газообразного топлива:

будем иметь:

Подставляя полученные данные в систему уравнений, получим:

В результате решения:

Таким образом, для приготовления смешанного газа требуемой теплотой сгорания – 8000 необходимо, чтобы смесь содержала 0,679 доменного газ и 0,321 коксового газа.

Эти данные позволяют определить рабочий состав смешанного газа, используя следующее соотношение:

где – процентное содержание компонентов соответствующих газообразных видов топлива – смешанного, доменного и коксового газов. В итоге расчета будем иметь: