Определение количества продуктов сгорания

2.1 Расчетные характеристики топлива Ф12 (см.табл. 2)

 

Топливо	Элементарный состав, %						Низшая теплота сгорания , МДж/кг
	Сг	Нг	(Nг + Ог)	Sгл	Ар	Wр (задано)
Ф 12	86,5	12,2	0,5	0,8	0,15	3,0	40,9

 

 2.2 Элементарный состав рабочей массы топлива

%;

%;

%;

%;

%.

С^р+Н^р+ N ^р +О^р+ S ^р _л +А^р+ W ^р = 83,775+11,816+0,29+0,194+0,775+0,15+3 = 100%.

 

2.3 Объем сухого воздуха теоретически необходимого для полного сгорания 1 кг топлива

V ⁰ = 0,0889 ∙ (C^p +0,375 ∙ S ^р _л)+0,267 ∙ Н^р – 0,0333 ∙ О^р, м³/кг.        (2.1)    

V ⁰ = 0,0889 ∙ (83,775+0,375 ∙ 0,775)+0,267 ∙ 11,816 – 0,0333 ∙ 0,194 =

                                                                                    = 10,6217 м³/кг.

 

2.4 При недостатке кислорода происходит неполное сгорание топлива.

Во избежании этого в топку котла подается воздух в количестве, превышающем теоретически необходимое

 

V _{RO 2} = 0,0187 ∙ (C^p +0,375 ∙ S ^р _л), м³/кг.                                             (2.2)

V _{RO 2} = 0,0187 ∙ (83,775+0,375 ∙ 0,77) = 1,572 м³/кг.

 

2.3 Объем водяных паров

V_{H 2 O} = 0,111∙ H^p + 0,0124∙ W^p + 1,24∙ G _ф + 1,6∙ d ∙α∙V⁰, м³/кг            (2.3)

  V_{H 2 O} = 0,111∙11,816 + 0,0124∙3 + 1,24∙0,04 + 1,6∙0,01∙1,15∙10,6217 = 1,5938 м³/кг.

 

  2.4 Объем азота

  V_{N 2} = 0,79∙ α ∙ V^o, м³/кг.                                                                        (2.4)

  V_{N 2} = 0,79∙1,15∙10,6217 = 9,6498, м³/кг.

 

  2.5 Объем избыточного кислорода

  V _{O 2}  = 0,21∙(α – 1)∙ V^o, м³/кг.                                                               (2.5)                

  V _{O 2}  = 0,21∙(1,15 – 1)∙10,6217 = 0,3345 м³/кг.

 

  2.6 Теоретический объем азота.                                                       (2.6)   

  V ⁰ _{N 2} = 0,79∙ V^o = 0,79∙10,6217 = 8,3911 м³/кг.

 

  2.7 Теоретический объем водяных паров

  V ⁰ _{H 2 O} = 0,111∙ H^p + 0,0124∙ W^p + 1,24∙ G _ф + 1,6∙d∙V⁰, м³/кг                (2.7)   

  V ⁰ _{H 2 O} = 0,111∙11,816 + 0,0124∙3 + 1,24∙0,04 + 1,6∙0,01∙10,6217 = 1,5683 м³/кг.

 

  2.8 Полный объем продуктов сгорания.

  V _Г = V_{RO 2} + V ⁰ _{N 2} + V ⁰ _{H 2 O} + V ⁰ (α – 1), м³/кг.                                           (2.8)        

  V _Г = 1,572+ 8,3911+ 1,5683+ 10,6217∙(1,15 – 1) = 13,1246 м³/кг.

 

  2.9 Объемная доля трехатомных газов.                                                        

  r_{RO 2} = V _{RO 2} / V _Г =1,572/13,1246 = 0,1197                                                                           (2.9)                                                   

 

  2.10 Объемная доля водяных паров.                                                        

  r _{H 2 O} = V _{H 2 O} / V _Г =1,5938/13,1246 = 0,1214                                                                   (2.10)

 

 

Сводная таблица расчета количества продуктов сгорания

Таблица 2.1

 

№	Нименование величины	Обозна-чение	Ед. изм.	Расчетная формула или способ определения	Расчет
1	Марка топлива			заданию: Ф12
2	Элементарный состав рабочего топлива:
	углерод	Ср	%		83,775
	водород	Нр	%		11,816
	азот	Np	%		0,29
	кислород	Ор	%		0,194
	сера	Sр	%		0,775
	зола	Ар	%	задано	0,15
	вода	Wp	%	задано	3,0
3	Коэффициент избытка воздуха	α	-	задано	1,15
4	Объем сухого воздуха теоретически необходимого для полного сгорания1 кг топлива	V0	м3/кг	V0 = 0,0889 ∙ (Cp + 0,375 ∙   ∙ Sрл) + 0,267 ∙ Нр – 0,0333 ∙ Ор	10,6217
5	Объем воздуха превышающий теоретически необходимый объем сухого воздуха	V RO 2	м3/кг	V RO 2 = 0,0187 ∙ (Cp +0,375 ∙ S р л)	1,572
6	Объем водяных паров	VH 2 O	м3/кг	VH 2 O = 0,111∙ Hp +0,0124∙ Wp + +1,24∙ G ф + 1,6∙ d ∙α∙V0	1,5938
7	Объем азота	VN 2	м3/кг	VN 2 = 0,79∙ α ∙ Vo	9,6498
8	Объем избыточного кислорода	V O 2	м3/кг	V O 2 = 0,21∙(α – 1)∙ Vo	0,3345
9	Теоретический объем азота	V 0 N 2	м3/кг	V 0 N 2 = 0,79∙ Vo	8,3911
10	Теоретический объем водяных паров	V 0 H 2 O	м3/кг	V 0 H 2 O = 0,111∙ Hp + 0,0124∙ Wp + 1,24∙ G ф + 1,6∙d∙V0	1,5683
11	Полный объем продуктов сгорания	V Г	м3/кг	V Г = VRO 2 + V 0 N 2 + V 0 H 2 O + V 0 ∙∙ (α – 1)	13,1246
12	Объемная доля трехатомных газов	rRO 2	--	rRO 2 = V RO 2 / V Г	0,1197
13	Объемная доля водяных паров	r H 2 O	--	r H 2 O = V H 2 O / V Г	0,1214
14	Суммарная объемная доля водяных апров и трехатомных газов	rn	--	rn = rRO 2 + r H 2 O	0,2411
15	Давление в топке	Р т	мПА	Принимается	0,1
16	Парциальное давление трехатомных газов	Р RO 2	мПА	Р RO 2 = rRO 2 ∙Р т	0,01197
17	Парциальное давление водяных паров	Р H 2 O	мПА	Р H 2 O = r H 2 O ∙ Р т	0,01214
18	Суммарное парциальное давление	Pn	мПА	Pn = Р RO 2 + Р H 2 O	0,0241

 

3 Определение энтальпии продуктов сгорания и воздуха. Построение I_г – t диаграммы

Для рассчета теплообмена между продуктами сгорания с одной стороны поверхности нагрева и водой, паром, воздухом с другой стороны поверхности нагрева необходимо знать энтальпию продуктов сгорания и энтальпию воздуха.

Энтальпия I _г (кДж/кг топлива) продуктов сгорания, образовавшихся при сгорании 1 кг топлива при температуре t^oC, определяется количеством теплоты, которая необходима для нагревания этих газов при постоянном давлении от нуля до данной температуры t^oC. Аналогичным образом определяется энтальпия воздуха в рассчете на 1 кг топлива.

При проведении расчетов используются значения средних объемных изобарных теплоемкостей газов, паров и воздуха в диапазоне температур от 100 до 2200 ^o C: (таблица 2.2):

Средние объемные изобарные теплоемкости газов, паров и воздуха, кДж/м³

Таблица 2.2

 

toC	cRO 2	cN 2	cH 2 O	c В
100	1,700	1,295	1,505	1,32
200	1,787	1,299	1,522	1,33
300	1,862	1,306	1,542	1,343
400	1,930	1,316	1,566	1,355
500	1,988	1,327	1,589	1,368
600	2,040	1,340	1,614	1,383
700	2,087	1,351	1,638	1,398
800	2,131	1,367	1,668	1,412
900	2,167	1,381	1,693	1,423
1000	2,203	1,391	1,722	1,436
1100	2,233	1,404	1,75	1,45
1200	2,263	1,414	1,766	1,461
1300	2,289	1,423	1,803	1,471
1400	2,313	1,434	1,828	1,482
1500	2,336	1,442	1,852	1,492
1600	2,355	1,452	1,876	1,501
1700	2,373	1,46	1,898	1,509
1800	2,391	1,468	1,921	1,516
1900	2,405	1,476	1,941	1,524
2000	2,422	1,482	1,962	1,532
2100	2,435	1,489	1,981	1,539
2200	2,448	1,495	2,000	1,545

 

Прдставляя объем продуктов сгорания как сумму теоретического объема газов и объема избыточного воздуха, значение I _г при α =1 рассчитывается по формуле:

I _г = I ⁰ _г + (α – 1) ∙ I ⁰ _в, кДж/кг.                                                            (3.1)

где:

I ⁰ _г – энтальпия полного сгорания 1 кг топлива при температуре t^oC:

I⁰ _г = (V_{RO 2} c_{RO 2} + V⁰_{N 2} c_{N 2} + V⁰_{H 2 O} c_{H 2 O})t, кДж / кг.                                 (3.2)

I ⁰ _в – энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при той же t^oC:

I ⁰ _в = V ⁰ c _В t^oC, кДж/кг.                                                                        (3.3)

   Последовательность расчетов представлена в таблица 2.3.

   По результатам проведения рас четов строится диаграмма I_Г – t.  

 

 

                                                       Последовательность расчетов для построения диаграммы I _Г – t.  

Таблица 2.3

toC	V RO 2 = 1,572 м3/кг		V 0 N 2 = 8,3911 м3/кг		V 0 H 2 O = 1,5683 м3/кг		I 0 г, кДж/кг	I 0 в, кДж/кг	I г, кДж/кг
	c RO2	VRO 2 cRO 2 t кДж/кг	c N2	V0N 2 cN 2 t кДж/кг	c H2O	V0H 2 O cH 2 O t кДж/кг	формула (3.2)	формула (3.3)	формула (3.1)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
100	1,700	267,24	1,295	1086,64	1,505	236,03	1589,91	1402,06	1800,22
200	1,787	561,83	1,299	2180,00	1,522	477,39	3219,22	2825,37	3643.02
300	1,862	878,12	1,306	3287,63	1,542	725,49	4891,24	4279,48	5533,16
400	1,930	1213,58	1,316	4417,07	1,566	982,38	6613,03	5756,96	7476,57
500	1,988	1562,57	1,327	5567,49	1,589	1246,01	8376,07	7265,24	9465,85
600	2,040	1924,13	1,340	6746,44	1,614	1518,74	10189,31	8813,88	11511,39
700	2,087	2296,53	1,351	7935,46	1,638	1798,21	12030,2	10394,39	13589,34
800	2,131	2586,18	1,367	9176,51	1,668	2092,74	13855,43	11998,27	15655,17
900	2,167	3065,87	1,381	10429,30	1,693	2389,62	15884,79	13603,21	17925,27
1000	2,203	3463,12	1,391	11672,02	1,722	2700,61	17835,75	15252,76	20123,66
1100	2,233	3861,30	1,404	12959,21	1,75	3018,97	19839,48	16941,65	22380,73
1200	2,263	4268,92	1,414	14238,02	1,766	3312,31	21819,25	18621,96	24612,54
1300	2,289	4677,80	1,423	15522,69	1,803	3675,94	23876,43	20311,87	26923,21
1400	2,313	5090,45	1,434	16845,97	1,828	4013,59	25950,01	22037,90	29255,69
1500	2,336	5508,29	1,442	18149,95	1,852	4356,74	28014,98	23771,36	31580,68
1600	2,355	5923,29	1,452	19494,20	1,876	4701,41	30118,9	25509,07	33945,26
1700	2,373	6341,60	1,46	20826,71	1,898	5060,27	32228,58	27247,85	36315,76
1800	2,391	6765,57	1,468	22172,64	1,921	5422,86	34361,07	30896,40	38995,53
1900	2,405	7183,25	1,476	23532,00	1,941	5783,73	36498,98	30756,19	41112,41
2000	2,422	7614,77	1,482	24871,22	1,962	6154,01	38640	32544,88	43521,73
2100	2,435	8038,42	1,489	26238,13	1,981	6524,28	40800,83	34228,27	45935,07
2200	2,448	8466,16	1,495	27598,33	2,000	6900,52	42965,01	36103,16	48380,48

 

 

 

1234	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: