МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Прощекальников Д.В., Файзуллина Г.Р., Красноперова А.И.

Практические занятия

по дисциплине «Источники энергии теплотехнологии»

(Методические указания)

Казань-2008

УДК 662.61+621.181.7

Методические указания к расчетным заданиям по дисциплине «Источники энергии теплотехнологии». Сост. Прощекальников Д. В., Файзуллина Г.Р., Красноперова А.И.

Казань, Казанский Государственный Энергетический Университет,

2008-22 с.

В методических указаниях приведены условия задач для выполнения расчетного задания студентам. В ряде задач приведены варианты решения, определен объем и алгоритм.

Методические указания рекомендованы для студентов специальности 140 105.65 «Энергетика теплотехнологии».

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение….…………………………………………………………………...4

2. Расчет составов топлив…..…………………………………………………..5

3. Расчет теплоты сгорания и её температурной зависимости……………….6

4. Расчет материального баланса периодического реактора………………...9

5. Расчет тепловых балансов в теплотехнологии……………………………10

6. Расчет температур горения топлив…………………………………………13

7. Использование уравнений полного и неполного сгорания для оценки качества сгорания топлива……………………………………………………….16

8. Расчеты кинетики реакций …….……………………………………………17

9. Расчет технико-экономических показателей и КПД в теплотехнологии..19

10. Литература…………………………………………………………………..22

Введение.

Практические занятия по курсу «Источники энергии теплотехнологии» проводятся в соответствии с программой курса в объеме 17 аудиторных занятий. По учебному плану по специальности 100800 предусмотрено выполнение расчетного задания.

С целью развития навыков и умения самостоятельно решать практические задачи, в работе рекомендуется использовать все приведенные варианты условий по расчету параметров процессов элементов теплотехнологического оборудования. Решение задач проводятся под руководством преподавателя и при его консультации.

Законченное решение расчетного задания сдается руководителю для проверки. Настоящие методические указания помогут студентам овладеть методикой и алгоритмом выполнения расчетов по курсу «Источники энергии теплотехнологии».

Занятие 1 Расчет составов топлив

Задание 1: Для заданного элементного состава различных горючих масс твердого или жидкого топлива определить: состав горючей массы, состав сухой массы, рабочей массы. Данные для горючей массы задают из таблицы 1.

Элементный состав горючей массы различных видов топлива. Таблица 1.

Топливо	Состав горючей массы
	С	Н	О	N	S
Древесина	51	6	42,6	0,5	–
Торф	58	6	33	2,5	–
Бурый уголь	64-77	4-6	15-25	1	0,5-7,5
Длиннопламенный	75-80	5-6	10-14	1,5	0,5-7
Тощий	88-90	4-4,5	3-4	1,5	1-3
Антрацит	90-93	2-4	2-4	1	0,5-2
Горючие сланцы	60-75	7-9	10-17	1	5-15
Мазут	86-88	10-10,5	0,5-0,8	0,5-0,8	0,5-3

Минеральная часть топлива задается из расчета до 5% от общей массы в составе: глина 5070%, SiO₂ 16%, FeS₂ 520%. Для расчета используются формулы пересчета с коэффициентами, приведенными в таблице 2.

Коэффициенты пересчета состава топлива. Таблица 2.

Заданная масса	Искомая масса
	Рабочая	Сухая	Горючая
Рабочая	1
Сухая		1
Горючая			1

Здесь , , – процентное содержание рабочей, сухой массы и влаги соответственно. Например, чтобы пересчитать количество рабочей массы углерода С_р из заданной горючей С_г, необходимо применить формулу:

(1.1)

Занятие 2 Расчет теплоты сгорания, и ее температурной зависимости Пример 1: Рассчитать теплоту сгорания углерода

С+O₂→СО₂+∆H (2.1)

Решение: Теплота (или энтальпия реакции) сгорания определяется по формуле

(2.2)

где ΔHi, ΔHj – энтальпии образования продуктов и реагентов. В реакции горения углерода ΔH(C)=ΔH(O2)=0 как простых веществ, а ΔH(CO2)=-395 КДж/моль следовательно теплота сгорания С

Задание1: Рассчитать теплоту сгорания CH4, C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, C4H10

Алгоритм решения

1. Составляется реакция горения.

С₂Н₆ + О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О (2.3)

2. По справочным данным [1], находятся энтальпии образования C2H6 -газ, O2-газ, CO2-газ, H2O-жидкость и теплота сгорания по формуле (3)

Пример 2: Рассчитать теплоту сгорания пропилена, применяя закон Гесса.

Решение:

Если взять пропилен (С₃Н₆), то его реакция горения имеет вид

(2.4)

где С₃Н₆, О₂, СО₂ – газы, а Н₂О – жидкость.

Однако можно воспользоваться стандартными реакциями и расписать (2.4) по стадиям:

Стадия 1:

Стадия 2:

Стадия 3:

Реакция (5) складывается из двух первых за вычетом третьей. И тепловой эффект, согласно закону Гесса можно вычислить

Задание 2: Применить закон Гесса для расчета теплоты сгорания C2H4, C3H6, C4H8, C5H10, C6 H12