Расчет горения топлива

Практическая  работа №1

Тема: Расчет горения топлива

1 Цели работы:

      - получить практические навыки  проведения тепловых расчетов  горения различных видов топлива,  используемых в металлургической  промышленности;

      -определить  расход воздуха;

      -определить  количество и состав продуктов сгорания;

      -определить  теоретическую и калориметрическую температуры горения топлива;

      -научиться  пользоваться справочной литературой. 

2  Продолжительность  работы:  4 часа. 

3  Теоретическая  часть 

      Исходными данными для расчета являются вид топлива, конструкция сжигающего устройства, определяющая величину коэффициента расхода воздуха и температуры подогрева топлива и воздуха.

      Таблица 1 – Рекомендуемые значения коэффициентов  расхода воздуха

Состав  жидкого топлива задается в виде органической, горючей, сухой или рабочей массы топлива (индекс «р», например, W^р-содержание влаги в рабочей массе топлива), в %.

Состав  газообразного топлива задается в виде процентного содержания составных частей газообразной смеси СО₂, СО, СН₄, Н₂ и т.п. Влага задается  в виде массы воды на единицу объема сухого газа (W принимается обычно 25-30 г/м³).

3.1 Проведем пересчет на рабочий состав топлива (для жидкого) и на влажный состав (для газообразного):

3.2 Определяем  низшую теплоту сгорания топлива  по формуле Д.И.Менделеева:

 

При расчете  смеси газов, состав смеси газов:

Х^см=Х’а+Х”(1-а) ,

      где                     ,

          где (Q_н^р)^см- задано.

3.3 Определяем  расход кислорода на горение топлива при коэффициенте расхода воздуха n=1 

 

3.4 Определяем  расход сухого воздуха для  сжигания единицы топлива м³/кг, м³/м³ :

V_в=n(1+k) V_О2 ,

      где k=79/21=3,762 – отношение объемных содержаний N₂ и О₂ в воздухе.

3.5 Определяем  объемы компонентов продуктов  сгорания:

 

3.6 Определяем  объем продуктов сгорания:

  , м³/кг; м³/м³.

Определяем  процентный состав продуктов сгорания:

                                      

                                      

3.7 Правильность  расчета проверяем составлением  материального баланса:

      При сжигании мазута:

Плотность каждого компонента продуктов сгорания находим, разделив молекулярную массу (по таблице Д.И.Менделеева) на объем, занимаемый одним килограмм-молем компонента (22,4 м³). Плотность продуктов сгорания можно найти, разделив их массу на объем, кг/м³ :

      При сжигании газообразного топлива:

 

      Плотность каждого компонента продуктов сгорания находим, разделив молекулярную массу (по таблице Д.И.Менделеева) на объем, занимаемый одним килограмм-молем  компонента (22,4 м³).

      Плотность продуктов сгорания можно найти, разделив их массу на объем, кг/м³ :

3.8 Определяем  истинную энтальпию продуктов  сгорания, кДж/м³ :

,

где С_п.в- удельная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/м³ ;

С_в-удельная теплоемкость воздуха, кДж/(м³К) определяется по приложению 1 при температуре подогрева воздуха t_в;

t_к-калориметрическая температура горения топлива, ⁰С . 

3.9 Зададим температуру  t’_к=2000⁰С и при этой температуре найдем энтальпию продуктов сгорания, кДж/м³, используя приложение 2, и определяя энтальпии компонентов, кДж/м³ при заданной температуре t’_к=2000⁰С:

Если  энтальпия  получилась меньше истинной, задаемся температурой t”_k=2100⁰C и при ней определяем энтальпию продуктов сгорания.

Если  энтальпия  получилась больше истинной, задаемся температурой t”_k=1900⁰C и при ней определяем энтальпию продуктов сгорания.

В случае, если истинная энтальпия не попала в диапазон значений при заданных температурах, необходимо выполнять дальнейшие вычисления с диапазоном в 100⁰С, пока не будет достигнуто условие:

Принимаем

3.10 Определяем  калориметрическую температуру  горения топлива:

3.11 Определяем  действительную температуру продуктов  сгорания, ⁰С :

,

      где =(0,7-0,8) –пирометрический коэффициент.

4 Вывод

Обосновать  методику определения калориметрической  температуры по рассчитанным значениям энтальпий продуктов сгорания топлива.