АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Температуры горения топлива

Читайте также:
  1. Cжигание твердого и жидкого топлива
  2. Виды норм расхода топлива для автомобилей общего назначения.
  3. Вытеснение нефти с применением внутрипластового горения.
  4. Горение капли жидкого топлива
  5. Для цикла ДВС со смешанным подводом топлива
  6. Зависимость коэффициента поглощения NO водой от температуры
  7. Зависимость КПД от температуры пара перед двигателем
  8. ЗАВИСИМОСТЬ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ. ЗАКОН КИРХГОФА
  9. Измерение температуры
  10. К.П.Д. и расход топлива котельного агрегата.
  11. Кинетика процессов горения
  12. Конструкция и назначение горелок с предварительным смешением топлива и воздуха

 

Под температурой горения понимают ту температуру, которую приобретают продукты сгорания в результате сообщения им тепла, выделяемого при сжигании. Различают адиабатную и действительную температуру горения. Адиабатной называется температура, которую приобретают продукты сгорания в адиабатных условиях, т.е. без теплообмена с окружающей средой. Действительной называется температура, которую приобретают продукты сгорания в реальных условиях сжигания.

Различают три адиабатные температуры: жаропроизводительность (по Д.И.Менделеееву), калориметрическая и теоретическая температуры.

Рассмотрим адиабатную оболочку, в которой находится 1 м3 газа или 1 кг жидкого топлива, или 1 кг твердого топлива. Внутри адиабатной оболочки находится стехиометрическое количество воздуха Lо, При подсчете жаропроизводительности принимают температуру топлива и воздуха равную 0 оС.

Составим уравнение теплового баланса. С одной стороны в адиабатной системе выделяется . С другой стороны количество теплоты, которое пошло на нагрев продуктов горения V пг составляет

На основании теплового баланса

Из этого выражения следует, что максимальная температура, которую приобретают продукты горения, равна

, оС

где - низшая теплота сгорания, кДж/м3;

Vп.г - объем продуктов полного горения, полученный при

cтехиометрическом сжигании топлива, м33, м3/кг;

- средняя объемная теплоемкость продуктов горения,

кДж/м3 К, кДж/кг К.

Полученная температура была названа Д.И.Менделеевым жаропроизводительностью топлива.

Полученную максимальную температуру в развернутом виде можно записать

, оС (1.29)

Величина жаропроизводительности различных индивидуальных газов приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Жаропроизводительность различных горючих газов

 

    Газ Максимальное содержание СО2 при сжигании газа в воздухе, % Жаропроизводительность газа, оС     Газ Максимальное содержание СО2 при сжигании газа в воздухе, % Жаропроизводительность газа, оС
Метан Этилен Этан Пропилен Пропан Бутилен Бутан   11,8 13,2 13,8   Пентан Водород Окись углерода Генераторный Коксовый Доменный Природный Попутный   14,2 - 34,7 10,5 11,8  

 

Если при расчете температуры адиабатного горения учитывается подогрев воздуха и газа, то полученная температура называется калориметрической.

Тепловой баланс горения имеет вид

из которого следует

, (1.30)

где Qф.в . - физическое тепло подогретого воздуха, МДж/м3;

Qф.т - физическое тепло подогретого газа или жидкого топлива, МДж/м3.

Величину Qф.в . и Qф.г можно вычислить по формулам

,

где α - коэффициент расхода воздуха

Lо - теоретический расход воздуха, м33;

- средняя объемная теплоемкость подогретого воздуха

кДж/м3 К;

- средняя объемная теплоемкость подогретого газа

кДж/м3 К;

tг, tв – температуры подогрева газа и воздуха

Величину Qф.в . и Qф.г можно записать и через энтальпии

Тогда tк можно записать в виде

Если левую и правую часть уравнения умножить на , то получим выражение калориметрической энтальпии

(1.31)

Можно записать в виде

Вычислить tк по представленным формулам невозможно, т.к. в формулу входит величина Спг, которая зависит от этой tк. Определяют tк двумя методами: 1) методом инерций; 2) графическим методом построения зависимости hп.г = f (t).

В соответствии с методом итераций задаемся калориметрической температурой t'к и вычисляем калориметрическую энтальпию h'к. Сравниваем hк и h'к. Если окажется, что h'к > hк, то следовательно принятая температура t'к завышена. Принимаем следующую температуру t''к на 100 о ниже, чем предыдущая и вновь рассчитываем h''к и сравниваем с hк. Необходимо достичь, чтобы hк находилась между h'к и h''к, тогда и калориметрическая температура будет находиться в диапазоне t'к и t''к. Калориметрическую температуру можно определить по интерпаляционной формуле

, оС

Калориметрическую температуру можно определить графическим путем. Для этого необходимо построить зависимость продуктов горения по формуле

,

где и т.д. – энтальпия соответствующих компонентов

продуктов горения СО2, Н2О и т.д. – процентное содержа-

ние указанных компонентов в продуктах горения.

Затем вычисляется калориметрическая энтальпия продуктов горения

Откладывая hк на оси ординат hпг, проводится прямая параллельная оси абсцисс до пересечения с кривой энтальпии и из этой точки опускается на ось абсцисс, где и отмечается tк.

Калориметрическая температура рассчитывается из условий адиабатности и необратимости. В действительности реакции являются обратимыми и при температурах выше 1800 оС эндотермические реакции начинают оказывать ощутимое влияние. Адиабатическая температура, которая учитывает диссоциацию продуктов горения называется теоретической.

До температуры 2200 оС считается, что частичной диссоциации подвергаются только СО2 и Н2О

СО2 СО +½ О2 - Qдисс

Н2О Н2 +½ О2 - Qдисс

Продукты горения в этом случае состоят из

СО – СО2 – Н2 - Н2О – N2

При подсчете температуры в печи при сжигании газов с высокой температурой сгорания, особенно при подогреве воздуха и газа, необходимо считаться с понижением температуры вследствие диссоциации продуктов сгорания

, (1.32)

где - теплота диссоциации продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг или 1 м3 топлива, кДж/кг, кДж/м3.

Расчет теоретической температуры весьма трудоемкий, поэтому воспользуемся с достаточной для технических расчетов степенью точности зависимостями в области температур до

2200 оС:

Величина φ равна:

1900 - 2000 оС Þ φ = 0,96

2000 - 2100 оС Þ φ = 0,945

2100 - 2200 оС Þ φ = 0,93

При температуре выше 2200 оС происходит более глубокая диссоциация продуктов горения

СО2 СО +½ О2 - Qдис

Н2О Н2 +½ О2 - Qдис

Н2 Н + Н - Qдис

О2 О + О - Qдис

½N2 + ½ О2 NО - Q

Действительная температура горения tд соответствует реальным условиям сжигания и потерь тепловой энергии в печи

, (1.33)

где qпот потеря тепловой энергии в результате горения в реальных условиях, отнесенная к 1 м3 или 1 кг сжигаемого топлива

При рассмотрении понятия tд имеется в виду и теплопередача газов при этой температуре.

В связи со сложностью расчетов tд из-за qпот и qдисс было предложено использование пирометрического коэффициента ηпир. Отношение действительной температуры горения к калориметрической называется пирометрическим коэффициентом.

(1.34)

Средние значения пирометрических коэффициентов для различных печей приведены в таблице 4.

Таблица 4- Средние значения пирометрических коэффициентов

Наименование печей и топок φ
Кузнечная щелевая печь Камерная печь с плотно закрывающейся заслонкой Качественные садочные печи Мартеновская печь Методическая печь Туннельная печь закрытой конструкции Теплоизолированные печи неэкранированных котлов Топки экранированных котлов Стекловарочная печь непрерывного действия Шахтная печь для обжига цемента Воздухонагреватель 0,66 – 0,7 0,75 – 0,8 0,80 – 0,85 0,70 – 0,75 0,70 – 0,75 0,75 – 0,82 0,70 – 0,75 0,65 – 0,7 0,70 – 0,75 0,75 – 0,8 0,77 – 0,9  

Значение ηпир колеблется в пределах 0,6-0,85 для нагревательных печей. ηпир является эмпирической величиной, но можно вычислить и по формуле

, (1.35)

где ε – КПД топочного процесса, доли единицы;

qпот и qпол - величина отдачи тепла продуктами сгорания нагреваемому материалу (полезная отдача) и различного рода потери.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.01 сек.)