РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

Варианты исходных данных для выполнения расчета.

Выполнить расчет горения топлива. Химический состав топлива и значения параметров приведены в таблице 1

1.2. Методические указания по выполнению расчета горения топлива.

Целью полного расчета горения топлива входит:

- определение расхода воздуха (дутья), необходимого для полного сжигания топлива.

- определение количества и состава дымовых газов, образующихся при горении топлива.

- определение теплоты сгорания топлива.

- определение температуры горения топлива.

Расчет горения топлива проводят по его рабочему составу, представленного для жидкого и твердого в процентах по массе, а для газообразного по составу влажного рабочего, выраженного в процентах по объему. Поэтому предварительно необходимо произвести пересчет заданного состава твердого и жидкого топлива на рабочую массу по формулам:

х^р = х^с

х ^р=х^г

х^р =х^о

где х^р - содержание химического элемента в рабочей массе жидкого или твердого топлива, %;

х^о, х^г, х^с – содержание того же химического элемента в органической, горючей и сухой массе жидкого или твердого топлива соответственно. %

Пересчет состава сухого состава газа на влажный рабочий производится по формулам:

х^вл = х^сух ;

Н₂О^вл = ,%

где х^сух содержание какого либо компонента в сухом составе газообразного топлива, % (объемный).

х^вл содержание того же компонента во влажном составе газообразного топлива, % (объемные).

После пересчета проверяется состав рабочего топлива: сумма всех компонентов данного топлива должна равняться 100,0%

Расчет горения производится на 100 кг массы жидкого или твердого топлива рабочего состава и на 100 м³ газообразного влажного состава.

Рекомендуется следующий порядок расчетов горения топлива:

- Пересчет состава топлива на рабочий у твердого или жидкого и на влажный у газообразного.

- Проверка состава по сумме компонентов. Сумма всех компонентов должна равняться 100%. При наличии незначительной разнице (0,2%) эту последнюю можно распределить между отдельными компонентами (преимущественно на азот). Если разница выше указанной, следует проверить расчет и внести исправления.

- Расчет теоретического расхода кислорода на полное сжигание горючих компонентов топлива и количества образующихся при этом продуктов горения

проводится по химическим реакциям горения с учетом стехиометрических коэффициентов. Например:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ +2Н₂О + Q (газообразное топливо)

С + О₂ = СО₂ + Q (твердое или жидкое топливо)

- Расчет теоретического расхода воздуха производят, принимая его состав в % по объему: 79% N₂ и 21% О₂ то есть с каждым 1м³ О₂ в составе воздуха поступит 79/21= 3,769 м³ N₂; или в % по массе: 77% N₂ и 23% О₂, то есть с каждым 1 кг О₂ в составе воздуха поступит 77/23 = 3,348 кг N₂. Обогащение дутья кислородом изменяет соотношение N₂/О₂ в дутье. Так обогащение дутья кислородом до 30% в объемных единицах приводит к тому, что с каждым 1 м³ кислорода в составе дутья поступает 70/30 = 2,333 м³ азота.

- Расчет действительного расхода воздуха или дутья, обогащенного кислородом, производят умножением теоретического расхода на коэффициент избытка дутья α.

- Расчет количества и состава продуктов горения производят, суммируя количества не горючих составляющих, входящих в состав топлива (N₂), продуктов сгорания компонентов топлива (определены по реакциям), азота, поступившем с дутьем, избыточного кислорода дутья, определенного по формуле:

О_{2 изб} = О_{2 факт} – О_{2 теор}

- Правильность проведенного расчета проверяют составлением материального баланса в единицах массы. Пересчет составляющих газообразного топлива, дутья, продуктов горения (дымовых газов) из объемных единиц в массовые проводят по формуле:

m Х = М

где Х составляющие газообразного топлива, продуктов горения, дутья;

V объем газа, м³

М молярная масса газа

Результаты расчета материального баланса сводят в таблицу:

- Расчет низшей теплоты сгорания топлива для твердого и жидкого топлива производят по формуле Менделеева:

Q^р_н = 340С^р + 126Н^р – 109(О^р – S^р) – 25(W^р – Н^р) кДж/кг

где С^р Н^р О^р S^р W^р содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влаги в рабочем топливе, % по массе.

Для газообразного топлива по формуле, составленной в соответствии с тепловыми

эффектами реакций окисления (горения) горючих составляющих сжигаемого топлива:

Q^с_н = 126СО + 108Н₂ + 358СН₄ + 591С₂Н₄ + 638С₂Н₆ + 913С₃Н₈ + 1187С₄Н₁₀ +

+ 1461С₅Н₁₂ + 234Н₂S кДж/м³

где СО;Н₂; СН₄; С₂Н₄; С₂Н₆;С₃Н₈; С₄Н₁₀; С₅Н₁₂; Н₂S объемные проценты составляющих сухого газообразного топлива

- Расчет калориметрической температуры горения топлива производится методом последовательных приближений с использованием понятия энтальпия.

Показатель энтальпия представляет собой произведение теплоемкости газа на его температуру.

Действительную энтальпию продуктов горения (количество тепла, выделавшееся на 1 м³ продуктов сгорания) определяется по формуле:

ί₀ = Q_н * 100/V_{прод гор}

Далее задаемся возможной температурой горения t₁ и определим для этой температуры энтальпию продуктов сгорания по формуле:

Σ ί_х = V_х * С_х * t₁

где Σ ί_х сумма энтальпий каждого компонента продуктов сгорания;

V_х объемные доли компонентов продуктов горения;

С_х теплоемкости составляющих продуктов горения при

температуре t₁; кДж/м³ град

зададимся возможной температурой горения t₂ = t₁+100ºC и определим для этой температуры энтальпию продуктов сгорания по формуле:

Σ ί_х = V_х * С_х * t₂

где Σ ί_х сумма энтальпий каждого компонента продуктов сгорания;

V_х объемные доли компонентов продуктов горения;

С_х теплоемкости составляющих продуктов горения при

температуре t₂; кДж/м³ град

Рассчитываем энтальпию продуктов горения, добиваясь получения таких значений величины энтальпии, которые удовлетворяли бы условию: ί₁ < ί₀ < ί₂.

Тогда истинное значение калориметрической температуры горения находим по формуле:

t_к =t₁ + (ί₀ – ί₁)/(ί₂ – ί₁)*(t₂ – t₁); ºC

Поиск по сайту: