Объем воздуха и продуктов полного сгорания

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Расчет количества воздуха, количества и состава продуктов сгорания основывается на реакциях полного сгорания компонентов (см. приложение 1).

Результаты расчета оформляются в табличной форме, правильность расчета проверяется составлением материального баланса.

Расчет также можно провести, используя формулы из приложения 3.

Пример. Рассчитать количество и состав продуктов сгорания для мазута следующего состава:

Окислитель – атмосферный воздух, влагосодержанием воздуха пренебречь.

Вариант А. Записываем реакции полного сгорания для горючих компонентов мазута:

С + О₂ = СО₂;

;

Последовательно заполняя таблицу 2, находим необходимое количество кислорода для осуществления реакция горения, теоретический расход воздуха, количество продуктов сгорания, их объем и объемный процентный состав. Полученные значения пересчитываются для коэффициента расхода воздуха .

Для удобства записи расчет ведется на 100 кг горючего. Материальный баланс процесса приведен в таблице 3.

Вариант Б. По формулам из приложения 3.

Теоретический расход сухого кислорода:

= 0, 01· [1, 867 · 85, 6 + 5, 56 · 10, 5 + 0, 7· (0, 7 - 0, 5)] = 2, 184 м³/кг.

Теоретический расход сухого воздуха:

= 100 · 2, 184/21 = 10, 4 м³/кг.

Расход сухого воздуха при :

V_в =1, 2 · 10, 4 = 12, 48 м³/кг.

Выход сухих трехатомных газов:

, м³/кг;

, м³/кг.

Теоретический выход азота:

= 0, 008 · 0, 7 + 0, 01 · 79 · 10, 4 = 8, 222 м³/кг.

Теоретический выход водяных паров:

= 0, 111·10, 5+0, 0124·2, 0 = 1, 190 м³/кг.

Выход продуктов полного сгорания при =1, 2:

V_г= l, 597 + 0, 0049 + 8, 222 + 1, 190 + (1, 2 - 1)·10, 4 = 13, 094 м³/кг.

Объемный состав продуктов полного сгорания:

Некоторое расхождение результатов расчета по вариантам А и Б обусловлено погрешностью вычислений.

Табл. 2. Форма таблицы для расчета расхода воздуха и состава продуктов сгорания топлива

Участвуют в горении
топливо	воздух
состав	содер-жание	масса	мол. масса	кол-во молей	О₂	N₂	всего
	%	кг		моль	моль	моль	моль	кг
С	85, 6	85, 6		7, 133	7, 133	9, 764·3, 762 = = 36, 732	9, 764 + +36, 732 = = 46, 496	46, 896·22, 4= = 1041, 51
Н	10, 5	10, 5		5, 250	2, 625
S	0, 7	0, 7		0, 022	0, 022
О	0, 5	0, 5		0, 016	-0, 016
N	0, 7	0, 7		0, 025	-
W	2, 0	2, 0		0, 111	-
=1			-	-	9, 764 21 %	36, 732 79 %	46, 496 100 %	1041, 51 100 %
=1, 2 Всего	-	-	-	-	9, 764·1, 2 = =11, 717	11, 717·3, 762= = 44, 079	55, 796	55, 796·22, 4 = =1249, 83

Табл. 2. (продолжение) Форма таблицы для расчета расхода воздуха и состава продуктов сгорания топлива

Образуются при горении
газообразные продукты
СО₂	Н₂О	SO₂	О₂	N₂	всего
моль	моль	моль	моль	моль	моль	м³
7, 133	-	-	-	36, 732		49, 270·22, 4 = = 1103, 65
-	5, 250	-	-	(из возд.)
-	-	0, 022	-	-
-	-	-	-	-
-	0, 111	-	-	0, 0107
-	-	-	-	-
7, 133 14, 48 %	5, 361 10, 88 %	0, 022 0, 04 %		37, 0097 74, 60 %	49, 270 100 %	1103, 65
7, 133 12, 18 %	5, 361 9, 15 %	0, 022 0, 04 %	11, 717 – 9, 764 = = 1, 953 3, 33 %	44, 079 + 0, 025 = = 44, 104 75, 30 %	58, 573 100 %	1312, 04

Табл. 3. Материальный баланс горения

Получено, кг
СО₂	7, 133·44 = 314
Н₂О	5, 361·18 = 96, 4
SO₂	0, 022·64 = 1, 4
О₂	1, 953·32 = 62, 4
N₂	44, 104·28 = 1235
Зола
Всего

Поступило, кг
Мазут
Воздух:
кислород	11, 717·32 = 375
азот	44, 079·28 = 1234
Всего

Плотность продуктов сгорания:

Низшая теплота сгорания

Наиболее точной формулой для определения низшей теплоты сгорания твердого и жидкого топлива является формула Менделеева:

. (2)

Для газообразного топлива:

(3)

т. е. определяется суммированием тепловых эффектов реакций горения.

Температура горения топлива

Эта часть расчета необходима для того, чтобы установить, обеспечивает ли данное топливо нужную температуру нагрева металла, и если не обеспечивает, то определить необходимую степень подогрева сред, участвующих в горении.

Энтальпия продуктов сгорания определяется по формуле:

i_общ = i_х+ Q_ф / V_г, кДж/м³, (4)

где i_х - химическая энтальпия продуктов сгорания,

- недожог топлива, кДж/кг (кДж/м³); (5)

Q_ф - физическое тепло, вносимое воздухом и топливом (газом),

Q_ф = Q_в + Q_т = i_в·V_в + i_т·V_т, кДж/м³, (6)

где i_в - энтальпия воздуха, кДж/м³;

i_т - энтальпия топлива (газа), кДж/м³.

Далее задаются несколькими температурами горения и определяют для них энтальпию одного м³ продуктов сгорания (7) энтальпию газов находим, пользуясь приложением 4.

По полученным значениям строят график зависимости энтальпии одного м³ продуктов сгорания от температуры и графически находят расчетную температуру горения по известной энтальпии i_общ.

(7)

Действительная температура газов в печи определяется из выражения:

°С (8)

где - опытный пирометрический коэффициент (для методических печей – 0, 7 – 0, 75).

Если температура газов недостаточна для нагрева металла, расчет повторяют при более высокой исходной температуре воздуха и газа.

Пример. Для условий предыдущего примера рассчитать температуру горения. Химический недожог принять 3% , температуру воздуха - 200 °С, пирометрический коэффициент - 0, 7.

Химическая энтальпия продуктов сгорания:

i_х = (1 – 0, 03) ·39891/13, 094 = 2955, кДж/м³.

Из приложения 4 при 200 °С изобарная теплоемкость воздуха:

с_р = 1, 31 кДж/(м³·К), тогда i_в = с_р·t = 1, 31·200 = 262 кДж/м³.

Q_ф = Q_в = i·V_в = 262 - 12, 48 = 3270 кДж/м³;

i_общ = 2955 + 3270/13, 09 = 3205 кДж/м³.

Выбираем для расчета температуру продуктов сгорания 1800 °С. Используя приложение 4, получаем

i = 1800 · (2, 391 – 2, 19 % + 1, 468 – 75, 34 % + 1, 554 – 3, 33 % + 1, 921 – 9, 09 % + 2, 391 –

– 0, 04 %) /100 % = 2495 кДж/м³.

Для 2200 °С - i = 3114 кДж/м³.

Для 2300 °С - i = 3271 кДж/м³.

Графически определяли, что i_общ= 3205 кДж/м³ соответствует расчетная температура t_paсч= 2258 °C. Действительная температура горения t_дейст = 0, 7·2258 = 1581 °С.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒