2.1.2 Производим перерасчет. 2.2 Определение объема и парциальных давлений продуктов сгорания. 2.3 Определение энтальпии продуктов сгорания

2. 1. 2 Производим перерасчет

2. 1. 2. 1 Рабочая масса углерода, , %

,                                                                                                    (1)

2. 1. 2. 2 Рабочая масса водорода, , %

,                                                                                                   (2)

2. 1. 2. 3 Рабочая масса серы, , %

,                                                                                                     (3)

2. 1. 2. 4 Рабочая масса азота, , %

,                                                                                                   (4)

2. 1. 2. 5 Рабочая масса кислорода, , %

,                                                                                                    (5)

%,                                                     (6)

2. 2 Определение объема и парциальных давлений продуктов сгорания

2. 2. 1 Теоретическое количество воздуха на 1 кг топлива,

а) сухого,

,                                                      (7)

б) влажного,

,                                                                         (8)

d —влагосодержание воздуха, 8—10г/кг;

2. 2. 2 Действительное количество воздуха на 1 кг топлива, ,

Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо израсхо­довать определенное количество воздуха. Если воздуха взять недостаточное количество, то будет происходить неполное сгорание топлива. Если воздуха взять больше, чем надо для полного сгорания 1 кг топлива, то продукты сгорания будут иметь более низкую температуру, чем при полном сгорании топлива, а реакция сгорания будет протекать медленно, вяло.

Теоретический расход воздуха достаточен для полного сгорания топлива только при условии создания идеальной горючей газовой смеси, состоящей из отдельных молекул, и при условии, когда каждая молекула горючих элементов имеет возможность прореагировать с кислородом воздуха. Поэтому в реальных условиях для обеспечения полного сгорания 1 кг топлива воздуха подается больше, в количестве равном

,                                                                                                                      (9)

где V_Д – действительный расход воздуха, м3 / кг;

 – коэффициент избытка воздуха, который равен отношению действительного расхода воздуха к теоретически необходимому. Его значение зависит от вида топлива, метода его сжигания, конструкции топочного устройства и колеблется в пределах 1, 05 – 1, 6. Чем благоприятнее условия смешения топлива с воздухом, тем меньше величина коэффициента избытка воздуха a. Например, природный газ, состоящий из отдельных молекул, легко смешивается с воздухом и имеет минимальное значение a, равное 1, 03÷ 1, 1. Для жидкого топлива, которое распыляется на мелкие капли, a =1, 1÷ 1, 2. При сжигании кускового твердого топлива a = 1, 3 ÷ 1, 6.

 2. 2. 3 Объем,

Полный объем газообразных продуктов сгорания, покидающих котел, м3/кг:

Vпс = V_N2 + V_H2O + V_RО2 + V_R2,

где VN₂ — объем азота;

VH₂O — объем водяного пара;

VRO₂ — объем трехатомных газов;

VR2 — объем двухатомных газов.

Рассмотрим метод определения составляющих уравнения [7].

Объем азота VN2, м3/кг, складывается из поступающего с воздухом,

в котором его по объему содержится 79 %, и азота топлива.

Суммарный объем азота равен:

VN₂ = 0, 79α V^сух _о + 0, 8Nр;

а) трехатомных газов,

,                                                                                  (10)

б) двухатомных газов,

,                                                       (11)

в) водяных паров,

,                                                                    (12)

г) продуктов сгорания (суммарный),

,                                                                                               (13)

д) углекислого газа,

,                                                                                                             (14)

2. 2. 4 Парциальное давление трехатомных газов,

Газовая смесь находится в состоянии равновесия, если концентрации компонентов и её параметры состояния во всём объёме имеют одинаковые значения. При этом температура всех газов, входящих в смесь, одинакова и равна температуре смеси Т_см.

В равновесном состоянии молекулы каждого газа рассеяны равномерно по всему объёму смеси, то есть имеют свою определённую концентрацию и, следовательно, своё давление р_i, Па, которое называется парциальным.

а) углекислого газа,

,                                                                                                              (15)

б) водяных паров,

,                                                                                                             (16)

в) суммарное,

,                                                                                                         (17)

2. 3 Определение энтальпии продуктов сгорания

После определения объема продуктов сгорания приступают к построению диаграммы I—t, основы для теплового расчета котла.

2. 3. 1 Энтальпия, i, , вычисляется по формуле

Энтальпия — количество теплоты, затраченное на нагревание объема газов от 0 до t ^оС. Величину энтальпии относят к объему газов, полученных в результате полного сгорания 1 кг топлива. Ее выражают в размерности [кДж/кг].

Энтальпия продуктов сгорания, представляющих собой смесь различных газов, определяется как сумма произведений теплоемкостей отдельных составляющих на их объемы и температуру смеси. Таким образом, энтальпия действительного объема продуктов сгорания одного килограмма топлива, сгорающего с коэффициентом избытка воздуха α > 1, равна, кДж/кг

I = (V_RO2C_RO2 +V_N2C_N2 + V_H2OC_H2O + V_R2C_R2)t,                           (17. 1)

где C_RO2, C_N2, C_H2O, C_R2 — средние объемные изобарные теплоемкости соответствующих газов, кДж/(м3°С).

Энтальпия продуктов сгорания топлива одного и того же состава зависит от значения коэффициента избытка воздуха α. С его ростом увеличивается объем газов, покидающих котел. Поэтому для топлива одного и того же состава можно построить семейство кривых I = f(t), каждая из которых будет соответствовать различным значениям α.

Как видно из рис. 1, с ростом величины α при одной и той же температуре t энтальпия газа возрастает. Это объясняется тем, что для нагревания до той же температуры возросшего объема газов требуется большее количество тепла, а значит, — при этом продукты сгорания обладают более высокой внутренней энергией, то есть энтальпией.

Рисунок 1. Влияние коэффициента избытка воздуха на форму кривой I—t

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: