расчет горения топлива

Расчет горения топлива.

Вычислить расход воздуха, количество и состав продуктов сгорания природного газа, его калориметрическую и действительную температуру, если известно: -состав воздуха: CH4 91,6%; C2H6 1,6%; C3H8 2,0%; C4H10 1,6%; CO2 0,6%; N2 2,6%; -n=1.1; k=N2/O2=79/21=3,76; W=12 г/м3.

1. Определение количества дутья для горения. 1.1. Пересчет сухого газа на влажный X_вл.= X_сух.* ; X_вл.=X_сух.* ; X_вл.= X_сух.*0,98;

CH₄^вл.=91,6*0,98=90%; C₄H₁₀^вл.=1,6*0,98=1,5%; C₂H₆^вл.=1,6*0,98=1,5%; CO₂^вл.=0,6*0,98=0,5%; C₃H₈^вл.=2,0*0,98=2%; N₂=2,6*0,98=2,5%;

H₂O=0,1242*W; H2O=0,1242*12; H2O=1,5%.

1.2. Расход кислорода на горение при n=1,0: V_O2=0,01*(0,5*(CO+H₂+3H₂S)+∑ (m+)*C_mH_n); V_O2=0,01[(m+)*CH₄+(m+)*C₂H₆+(m+)*C₃H₈+(m+)*C₄H₁₀]; V_O2=0,01*[(1+)*90+(2+)*1,5+(3+)*2+(4+)*1,5]; V_O2=2,045 м³/м³.

1.3. Расход воздуха на горение при n=1,1: V_в.=n*(1+k)*V_O2; V_в.=1,1*(1+3,76)*2,045; V_в.=10,70 м³/м³.

2. Определение состава продуктов сгорания. 2.1. Состав продуктов сгорания. V_CO2=0,01*(CO₂+SO₂+CO+H₂S+∑ m*C_mH_n); V_CO2=0,01*(CO₂+CH₄+m*C₂H₆+m*C₃H₈+m*C₄H₁₀); V_CO2=0,01*(0,5+90+2*15+3*2+4*1,5); V_CO2=1,055 м³/м³.

V_H2O=0,01*(H₂O+H₂+H₂S+0,5*∑n*C_mH_n); V_H2O=0,01*(H₂O+0,5*(n*CH₄+n*C₂H₆+n*C₃H₈+n*C₄H₁₀); V_H2O=0,01*(1,5+0,5*(4*90+6*1,5+8*2+10*1,5)); V_H2O=2,015 м³/м³.

V_N2=0,01*N₂+n*k*V_O2; V_N2=0,01*2,6+1,1*3,76*2,045; V_N2=8,815 м³/м³.

V_O2=(n-1)*V_O2; V_O2=(1,1-1)*2,045; V_O2=0,204 м³/м³.

2.2. Определение общего количества продуктов сгорания (дыма). V_п.с.=V_RO2+V_H2O+V_N2+V_O2; V_п.с.=V_CO2+V_H2O+V_N2+V_O2; V_п.с.=1,055+2,015+8,815+0,204; V_п.с.=12,089 м³/м³.

2.3. Определение процентного состава продуктов сгорания. CO₂= ; N₂=; CO₂= ; N₂=; CO₂=8,73%. N₂=72,92%.

H₂O= ; O₂=; H₂O=; O₂=; H₂O=16,67%. O₂=1,69%.

2.4. Определение плотности продуктов сгорания. ρ_п.с. =; где 44; 28; 18; 32 – молекулярная масса; 22,4 – 1 моль. ρ_п.с. =; ρ_п.с. =; ρ_п.с. = 1,24 км/м³.

3. Теплота сгорания газа составит: = 358*CH₄+636*C₂H₆+913*C₃H₈+1185*C₄H₁₀; = 358*90+636*1,5+913*2+1185+1,5; = 36777 кДж/м³.

4. Определение калориметрической температуры.

4.1. При горении природного газа в обычном воздухе энтальпия продуктов сгорания определяется: = ; = ; кДж/м³.

4.2. Для определения калориметрической температуры природного газа зададимся сначала = и определим при этой калориметрической температуре энтальпию. = ; = ; =3111,99 кДж/м³ т.к. , принимаем температуру и рассчитаем энтальпию при этой температуре. =; кДж/м³; т.к. < определим ; ж .

5. Определение действительной температуры в печи: , где – коэффициент, зависящий от конструкции печи; ; .

Вывод: при полученном расходе воздуха, равном 10,70 м³/м³ , образуется дыма 12,089 м³/м³. Калорийность топлива равна 36777 кДж/м³ , что при его горении позволяет создать в рабочем пространстве печи температуру равную .