Табличный метод расчета горения топлива

Аналитический расчет методом молекулярных объемов

Определение расхода воздуха

При горении жидкого топлива горючими составляющими являются углерод, водород и сера. Для определения теоретического количества воздуха, необходимого для окисления горючих составляющих топлива записывают основные реакции их окисления:

При дальнейшем расчете необходимо учитывать, что для окисления 1 кг углерода требуется 22,4/12 = 1,867 м³/кг кислорода, для окисления 1 кг водорода требуется 22,4/2 = 5,6 м³/кг кислорода, а для окисления 1 кг серы требуется 22,4/32 = 0,7 м³/кг кислорода. Следует также учитывать, что в состав топлива уже входит некоторое количество кислорода, находящегося в соединении с

Лист

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

Логочёв

Кабальников

каким-либо из горючих элементов топлива. Поэтому кислород топлива уменьшает потребность в кислороде воздуха. Содержание кислорода в топливе равно:

22,4/32 = 0,7 м³/кг.

Таким образом, общее количество кислорода, необходимое для полного горения 1 кг топлива с учетом кислорода топлива равно:

м³/кг, (2.3)

где – процентные содержания компонентов топлива по рабочей массе.

По формуле (2.3):

м³/кг.

Поскольку кислород подается вместе с воздухом, полное количество воздуха, т.е. теоретический расход сухого воздуха для полного горения 1 кг топлива равно:

м³/кг, (2.4)

где k –отношение процентного содержания азота к кислороду;

– общее количество кислорода, необходимое для полного горения 1 кг топлива.

Для обычного не обогащенного кислородом воздуха отношение процентного содержания азота к кислороду принимают равным: k = 3,762.

Тогда теоретический расход сухого воздуха для полного горения 1 кг топлива по формуле (2.4) равен:

м³/кг.

Действительный расход воздуха для полного горения 1 кг топлива:

м³/кг, (2.5)

где L_т – теоретический расход сухого воздуха для полного горения 1 кг топлива;

α_в – коэффициент избытка воздуха.

Для определения действительно необходимого количества воздуха для полного сжигания топлива необходимо в зависимости от вида топлива, конструкции топливосжигающего устройства и температуры подогрева воздуха выбрать значение коэффициента избытка воздуха α_в [4]. По справочной таблице для жидкого топлива и топливосжигающего устройства – форсунки коэффициент избытка воздуха α_в = 1,15–1,35 [4]. Принимается α_в = 1,2.

Лист

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

Логочёв

Кабальников

Тогда действительный расход воздуха для полного горения 1 кг топлива по формуле (2.5):

м³/кг.

Определение состава, количества и плотности продуктов полного сгорания топлива

Из реакций горения жидкого топлива видно, что продуктами сгорания являются такие газы как: .

Теоретический объем продуктов горения:

м³/кг, (2.6)

где объемы газов, м³/кг.

При расчете объемов углекислого и сернистого газов необходимо учитывать, что при сжигании 1 кг углерода образуется 1,867 м³/кг углекислого газа, а при сжигании 1 кг серы образуется 0,7 м³/кг сернистого газа. Тогда объем углекислого газа:

м³/кг,

где – содержание углерода в топливе по рабочей массе, %.

м³/кг.

Объем сернистого газа:

м³/кг,

где – содержание серы в топливе по рабочей массе, %.

м³/кг.

На практике чаще всего определяют суммарное количество углекислого и сернистого газов, которое обозначают :

Лист

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

Логочёв

Кабальников

м³/кг;

м³/кг.

Влага в продуктах горения складывается из влаги, образующейся при горении водорода, влаги топлива ( ), влаги, идущей на распыление мазута ( ) и влаги, вносимой с воздухом. Иными словами:

м³/кг, (2.7)

где – содержание водорода в топливе по рабочей массе, %;

– влага топлива, %;

– влага, идущая на распыление мазута, %;

g – влагосодержание сухого воздуха, г/м³;

– общее количество кислорода, необходимое для полного горения 1 кг топлива.

В данной курсовой работе влагосодержанием сухого воздуха и влагой, идущей на распыление мазута, пренебрегают. В этом случае влага в продуктах горения по упрощенной формуле (2.7) равна:

м³/кг;

м³/кг.

Азот в продуктах горения складывается из азота, входящего в состав топлива и азота, входящего в состав воздуха. Объем одного килограмма азота, содержащегося в топливе: 22,4/28 = 0,8 м³/кг. Объем азота, содержащегося в воздухе равен . Суммарный объем азота определяется следующим образом:

м³/кг,

– содержание азота в топливе по рабочей массе, %;

– общее количество кислорода, необходимое для полного горения 1 кг топлива.

м³/кг.

Таким образом, теоретический объем продуктов горения по формуле (2.6):

Лист

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

Логочёв

Кабальников

м³/кг.

Действительный объем влажных продуктов горения при α_в = 1,2:

(2.8)

Поскольку влагосодержанием сухого воздуха в данной курсовой работе пренебрегают, действительный объем влажных продуктов горения равен по упрощенной формуле (2.8) будет равен:

м³/кг;

м³/кг.

Объем сухих продуктов горения:

м³/кг; (2.9)

По формуле (2.9):

м³/кг.

Избыточный объем кислорода:

м³/кг; (2.10)

По формуле (2.10):

м³/кг.

Избыточный объем азота:

м³/кг; (2.11)

По формуле (2.11):

м³/кг.

Состав продуктов горения определяется исходя из стехиометрических соотношений реакций горения соответствующих компонентов топлива с учетом коэффициента избытка воздуха. Состав влажных продуктов горения:

Лист

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

Логочёв

Кабальников

Сумма процентных содержаний влажных продуктов горения равна нулю, следовательно, расчет произведен правильно.

Состав сухих продуктов горения:

Сумма процентных содержаний сухих продуктов горения равна нулю, следовательно, расчет произведен правильно.

Плотность влажных продуктов горения [4]:

кг/м³, (2.12)

где CO₂, H₂O и т.д. – содержание соответствующих газов в продуктах горения, %.

Плотность влажных продуктов горения по формуле (2.12) равна:

кг/м³.

Лист

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

Логочёв

Кабальников

Правильность расчета горения топлива проверяется составлением материального баланса. Чаще расчет в промышленных целях ведут на 100 кг топлива.

Поступило, кг:

Мазут – 80

Воздух:

O₂

N₂

____________________________________________________________________

Всего 1423,158

Получено, кг:

Продукты сгорания:

CO₂

SO₂

H₂O

N₂

____________________________________________________________

Всего 1423,079

Расхождение, определяемое погрешностью расчета, составляет:

Табличный метод расчета горения топлива

Суть табличного метода расчета заключается в составлении таблицы, в которой помещают приходные и расходные статьи горения топлива при коэффициенте расхода воздуха α_в = 1 (таблица 2.2) и при коэффициенте расхода воздуха α_в = 1,2 (таблица 2.3).

Образуются при горении	Газообразные продукты горения	Всего	м³								1092,269
		Всего	моль								48,762 (100 %)
		N₂		36,359				0,017	-	-	36,376 (74,599%)
		O₂		-	-	-	-	-	-	-	-
		SO₂		-	-	0,024	-	-	-	-	0,024 (0,049%
		Н₂О		-	5,13	-	-	-	0,116	-	5,296 (10,86 %)
		СО₂		7,066	-	-	-	-	-	-	7,066 (14,49 %)
Участвуют в горении	Воздух	Всего	м³								1031,049
		Всего	моль								46,029 (100 %)
		N₂, моль									36,359 (79 %)
		О₂, моль		7,006	2,565	0,024	0,015	-	-	-	9,67 (21 %)
	Топливо	Количество моль		7,006	5,13	0,024	0,015	0,017	0,166	-	-
		Молекулярная масса, кг/моль		12	2	32	32	28	18	-	-
		Масса, кг		84,797	10,26	0,774	0,484	0,484	3	0,2	100
		Содержание, %		84,797	10,26	0,774	0,484	0,484	3	0,2	100
		Состав мазута		С^р	Н^р	S^p	O^p	N^p	W^p	A^p	Всего моль, %

Лист

Изм

№ докум.

Лист

Подп.

Дата

Логочёв

Кабальников

Состав продуктов горения %	∑	100	100
	N₂	74,599	75,296
	О₂	-	3,295
	SO₂	0,049	0,084
	Н₂О	10,86	9,136
	СО₂	14,49	12,186
Всего	м³	1092,269	1298,46
Всего	моль	48,762	57,967
Газообразные продукты, моль	N₂ из воздуха	36,376	43,647
	О₂из воздуха	-	1,934
	СО₂+Н₂О+SO₂	12.386	12.386
Воздух	N₂ моль	36,359	43,63
Воздух	О₂ моль	9,67	11,604
α_в		1,0	1,2

Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 43; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!