Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Подготовка исходных данных по топливному газу и водяному пару





Таблица 2

Состав газа, %об

Давление (изб), МПа

Барометрическое давление, кПа

Температура газа, 0С

Расход газа при н.у., м3

СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 N2
98,3 0,30 0,10 0,20 1,10 0,120 100,0 10 2300

 

Свойства топливного газа

 

Таблица 3

Компонент Мольная доля (yi) Молярная масса (Мi), кг/кмоль
метан 0,983 16
этан 0,003 30
пропан 0,001 44
бутан 0,002 58
азот 0,011 28

 

1) Расчёт абсолютного и парциальных давлений компонентов топливного газа:

Рабс = Рбар + Ризб = 0,12*106 + 100*103=0,22*106 Па = 2,2426ата = 2,2426кгс/см2;

Парциальные давления:

Р(метан) = Рабс*у(метан) = 0,983* Рабс = 216,26кПа = 2,2045ат;

Р(этан) = Рабс*у(этан) = 0,003* Рабс = 0,66кПа = 0,0067278ат;

Р(пропан) = Рабс*у(пропан) = 0,001* Рабс = 0,22кПа = 0,0022426ат;

Р(бутан) = Рабс*у(бутан) = 0,002* Рабс=0,44кПа = 0,00448522ат;

Р(азот) = Рабс*у(азот) = 0,011* Рабс = 2,42кПа=0,0246687ат.

2) Абсолютная температура газа:

Т = Т0+t = 273+10 = 283К

3) Определение плотности и удельного объёма газа при н.у.

; ; ;

где yi – мольная доля компонента в смеси;

Mi – молярная масса i–го компонента;

Mcm – молярная масса смеси;

cm – плотность смеси при н.у.;

V0cm – удельный объем смеси при н.у..

Мсм = 0,983*16+0,003*30+0,001*44+0,002*58+0,011*28 = 16,286 кг/кмоль;

cm = 16,286/22,4 = 0,727 кг/м3;

v0cm =1/cm =1,375м3/кг.

4) Определение массовах концентраций компонентов:

ŷ(метан) = у(метан)*М(метан)/Мсм=0,983*16/16,286=0,966;

ŷ(этан) = у(этан)*М(этан)/Мсм = 0,003*30/16,286=0,0055;

ŷ(пропан) = у(пропан)*М(пропан)/Мсм = 0,001*44/16,286=0,0027;

ŷ(бутан) = у(бутан)*М(бутан)/Мсм = 0,002*58/16,286=0,0071;

ŷ(азот) = у(азот)*М(азот)/Мсм=0,011*28/16,286=0,0187.

5) Определение расхода газа при рабочих условиях:

GP,T = G0*P0*T/P*T0 = 2300*105*283/0,22*106*273 = 1083,75 м3

Определение свойств водяного пара

Известно, что

производительность печи по водяному пару G=4,03кг/с

давление пера на входе Р1=0.5 МПа ≈ 5 бар = 5,1ат

температура пара на входе в печь t1=151ºС

температура пара на выходе из печи t2=550ºС

 

Рассчитаем температуру кипения:

ts=100* 4√p=150,2ºC

 

По таблице Вукаловича определяем свойства кипящей воды и сухого насыщенного пара:



Таблица 4

t,ºC

Р=5 бар

550

ts=151,85

V`=0.0010928 V”=0.37481

h`=640,1 h”=2748,5

S`=1,8604 S”=6.8215

V h S
0.7575 3594.7 8.2222

 

Изменение энтальпии: Δh=h-h”=3594.7-2748.5=846.2кДж/кг

ΔН=GΔh=4,03*846,2= 3410,186кДж/с – изменение энтальпии, приходящееся на 4,03кг.

Изменение энтропии: Δs=s-s”=8.2222-6.8215 =1,4007кДж/кг*град

ΔS=Δs*G=4,03*1,4007=5,645кДж/град*с

Изменение внутренней энергии:ΔU=Cv(T2-T1)

Cv=Cp-R

Tср=(Т12)/2=(151+550)/2=350,50С=623,5К

Ср=1,67+0,63*10-3*Т=2,063кДж/кг*К

Cv=2,063 -8,314*10-3/18=0,114кДж/кг*К

Δu=0,114*(550-151)=45,486 кДж/кг

ΔU=GΔu=4,03*45,486=183,31кДж

Расчётным методом определим энтальпию перегретого пара и сравним её значение с табличным.

h=2547,668-55,64*4√р+tпп(1,8334-0,0311*4√р)+0,000311*t2пп

h=2547,668+55,64*1,503 +550* (1,8334-0,0311*1,503)+0,000311*5502 = 3557.366 кДж/кг

Ошибка: 100*(3594.7-3557.366)/3594.7 =1%

Ошибка по температуре кипения: 100*(151.85-150.2)/151.85 =0.44%

 

Расчет процесса горения в печи

 

Определение основных характеристик топлива

Таблица 5.

Компонент топлива Низшая теплота сгорания Qрн, МДж/кг
Метан 35,84
Этан 63,8
Пропан 86,06
Бутан 118,73

 

 

Низшая теплота сгорания топлива Qрн = SQрнi*yi

Qрн = 35.84*0.983+63.8*0.003+86.06*0.001+118.73*0.002=35.746 МДж/м3

`Qрн = 35,746/r = 35,746/0,727 = 49,169 МДж/кг

Определение элементного состава топлива

Содержание углерода C = 12.01* Sni*yi/Mт;

содержание водорода Н = 1,008*Sni*yi/Mт;

содержание азота N = 14,01*Sni*yi/Mт;

где ni – число атомов i- го элемента,

 yi – мольная доля i- го компонента топлива,

 Мт – молярная масса топлива.

C = 12.01*(1*98.3+2*0.3+3*0.1+4*0.2)/16.286 = 73.744%

H = 1.008*(4*98.3+6*0.3+8*0.1+10*0.2)/16.286 = 24.621%

N = 14.01*(1.1*2)/16.286 = 1.635%

C+H+N = 73.744+24.621+1.635 = 100%

Расчет процесса горения


 


                        Топливо                                            

                                                                                    CO2

Топка
                                                                                    H2O

                        Воздух                                           N2

                                                                                    O2

 

Рис.2. Схема топки

 

1) Теоретический расход воздуха

L0 = 0.115*C+0.345*H+0.043*(S-O),

где C,H,O,S – содержание элементов, %.

0 = 0,115*73,744+0,345*24,621=16,975 кг/кг.

2) Действительный расход воздуха

Lд = a*L0, где a - коэффициент избытка воздуха.

Lд = 1,05*16,975 = 17,824 кг/кг.

3) Количество продуктов сгорания

m(CO2) = 0.0367*C = 0.0367*73.744=2.706;

m(H2O) = 0.09*H = 0.09*24.621 = 2.216;

m(N2) = 0.768*a*L0+0.01*N = 0.768*1.05*16.975+0.01*1.635 = 13.705;

m(O2) = 0.232*(a-1)*L0 = 0.196.

Таким образом, mnc=åmi = 2.706+2.216+13.705+0.196 = 18.823;

или mnc= 1+Lд = 1+17.824 = 18.724.

Рассчитаем объем продуктов сгорания Vnc, а также содержание каждого компонента в массовых (`yi) и объемных (yi’) долях по формулам:

Vnc=åVi; Vi = mi*22.4/Mi;

`yi = mi*100/mnc; yi’ = Vi*100/Vnc.

Результаты расчетов приведены в таблице 6.

 

Таблица 6.

Наименование

CO2

H2O

N2

O2

сумма

масса i-го компонента

2,706

2,216

13,705

0,196

18,823

мас.%, yi

14,376

11,773

72,81

1,041

100

объем i-го компонента

1,378

2,758

10,964

0,137

15,236

об.%, yi'

9,041

18,099

71,959

0,9

100

 

4) Расчет энтальпии продуктов сгорания осуществляется по формуле:

`Hnc = t*å`Cpi*mi,

где t- температура, 0С,

Срi – теплоемкость i-го компонента, кДж/кг*К,

mi - масса i-го компонента, кг.

Результаты расчетов приведены в таблице 7.

 

Таблица 7.

t, 0C

151

210

450

650

750

850

916,39

`Cpm,кДж/кг*К

20,229

21,097

22,280

22,599

22,695

22,768

22,807

`Нпс

3054,646

4430,29

10026,13

14689,33

17020,93

19352,53

20900,48

 





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2019 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.