Расчет теоретического и действительного объёма воздуха, для осуществления реакции горения

Курсовая работа по дисциплине

 «Основы теории горения».

Выполнил:

Проверил: ст. пр. Медведская Е.В.

Новокузнецк 2016

Содержание

Введение....................................................................................................................3

1.Исходные данные.................................................................................................4

2. Определение низшей теплоты сгорания для доменного и коксового газа............................................................................................................................4

3.Определение объёмной доли газообразной смеси через низшую теплоту сгорания ...................................................................................................................5

4.Определение процентного состава смешанного газообразного топлива.....................................................................................................................5

5. Табличный метод расчета…………………………….……………………….6

6. Расчет теоретического и действительного объёма воздуха, для осуществления реакции горения.......................................................................................................7

7.Определение теоретического и действительного объёма продуктов сгорания...................................................................................................................8

8. Определение плотности газообразного топлива и продуктов полного сгорания………………………………………………………………………………10

9. Составление материального баланса горения газообразного топлива…………………………………………………………………………………10

10. Невязка баланса…………………………………………………………………..11

11.Определение температуры горения…………………………………………….11

Заключение……………………………………………………………………………14

Список использованной литературы.....................................................................15

Введение

Расчет горения топлива является основой теплотехнического расчета любого нагревательного устройств, использующее топливо.

Целью расчета горения топлива является определение:

· Теплоты сгорания топлива ( );

· Теоретического (L_в⁰) и действительного ( ) количества воздуха;

· Теоретического (V⁰) и действительного (V^д) количества продуктов сгорания;

· Состав и плотности продуктов сгорания;

· Температуры горения.

Эти данные необходимы для расчета теплообмена в рабочем пространстве печи, расчета теплового баланса и всех ее аэродинамических расчетов. Например, объем продуктов сгорания необходимо знать, чтобы рассчитать потери тепла с уходящими газами в тепловом балансе, а также для расчета боровов, дымовой трубы и теплоутилизирующих устройств (рекуператоров и регенераторов). По величине необходимого для горения воздуха рассчитываются воздухопроводы, дутьевые устройства (вентиляторы). Зная состав продуктов сгорания, можно определить парциальные давления составляющих дыма и, таким образом, рассчитывать теплообмен излучением.

 Расчет горения газообразного топлива

Исходные данные

Таблица 1- Процентный состав газообразного топлива наМакеевском заводе

Определениенизшей теплоты сгорания для доменного и коксового газа

Так как известно, что смесь доменного и коксового газа имеет низшую теплоту сгорания равную =5 МДж/м³

=

(1)

где n – количество горючих компонентов;

-тепловые эффекты реакций полного горения горючих компонентов топлива, кДж/м³;

r_i– объёмные доли горючих химических веществ топлива.

Значения q_iпредставлены в таблице 2.

Таблица 2 – Тепловые эффекты реакций горения и приближенные молекулярные массы некоторых газов.

Для определения низшей теплоты сгорания доменного и коксового газа воспользуемся формулой (1) ,

=0,222 12636=2805,192кДж/м³;

=0,068 12636+0,266∙35847+0,021∙63790=11734,14 кДж/м³.

Определение объёмной доли газообразной смеси через низшую теплоту сгорания

Примем объёмную долю доменного газа равную x, тогда получим:

= ∙x+ (1-x)

(2)

Выразим из уравнения (2) x:

x= = =0,75, тогда

1-x=0,25

Определение процентного состава смешанного газообразноготоплива

(3)

Для расчета процентного состава используем формулу (3).

17,7∙0,75+2,1∙0,25=13,8%;

22,2∙0,75+6,8∙0,25=18,35%;

6,8∙0,75+59,4∙0,25=19,95%;

53,3∙0,75+2,6∙0,25=40,655%;

26,6∙0,25=6,65%;

0,4∙0,25=0,1%;

2,1∙0,25=0,525 %.

=13,8+18,35+19,95+40,9655+6,65+0,1+0,525=100%.

ТАБЛИЧНЫЙ МЕТОД РАСЧЁТА

Таблица 3 – Расчет горения газообразного топлива (на 100 м³) (смесь коксового и доменного газа)

Участвуют в горении						Образуются при горении
Топливо			Окислитель			Продукты сгорания
состав	м3 (%)	Реакция горения	О2 м3 (%)	N2 м3 (%)	∑ м3 (%)	СО2 м3 (%)	Н2О м3 (%)	N2 м3 (%)	О2 м3 (%)	∑ м3 (%)
СО2	13,8	-	-	-	-	13,8	-	-	-	13,8
СО	18,35	СО+0,5O2=CO2	9,175	34,515	43,69	18,35	-	34,515	-	52,865
Н2	19,95	Н2+0,5 О2= Н2О	9,975	37,525	47,5	-	19,95	37,525	-	57,475
N2	40,655	-	-	-	-	-	-	40,655	-	40,655
СН4	6,65	СН4+2О2 = СО2+2Н2О	0,2	0,75	0,95	6,65	13,3	0,75	-	20,7
O2	0,1	-	-0,1	-0,376	-0,476	-	-	-0,376	-	-0,376
C2H6	0,525	С2Н6+3,5О2= 2СО2+3Н2О	1,8375	6,9125	8,75	1,05	1,575	6,9125	-	9,5375
n=1 итого	100	м3	21,2875	79,33	100,6175	39,85	34,825	120,3575	-	195,03
		%	21	79	100	22,446	7,972	69,582	-	100
n=1,1		м3	23,426	88,126	111,532	39,85	34,825	128,33	2,1385	205,1435
	100	%	21	79	100	21,264	7,5525	70,078	1,1055	100

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЁТА

Расчет теоретического и действительного объёма воздуха, для осуществления реакции горения

Для определения объема кислорода, необходимого для полного окисления горючих компонентов газообразного топлива, необходимо записать уравнения термохимических реакций окисления составляющих топлива для 1 кмоля горючего:

СО+0,5O₂=CO₂;

Н₂+0,5 О₂= Н₂О;

СН₄+2О₂ = СО₂+2Н₂О;

С₂Н₆+3,5О₂= 2СО₂+3Н₂О.

Объём газообразного топлива равен 100 м³, получим:

=0,5∙18,35=9,175м³;

=0,5∙19,95=9,975м³;

=2∙6,65=13,3м³;

=3,5∙0,525=1,8375м³.

Поскольку объём всех газов, находящихся при нормальных условиях, по следованию закона Авагадро есть величина постоянная =22,4 м³/кмоль,то такое же соотношение сохраняется и для м³.

Т.к. в качестве окислителя использовался воздух, который содержит 21% O₂ и 79% N₂ (по объёму), то для определения объёма N₂, нужно объём кислорода домножить на соответствующее отношение .

=9,175∙ =34,51 м³;

=9,975∙ =37,525м³;

=13,3∙ =50,03м³;

=1,8375∙ =6,91м³.

Для определения теоретического количества воздуха необходимого для горения 1 м³ топлива,используем следующую формулу:

= 0,01[0,5СО + 0,5Н2 + 2СН4 + 3,5С2Н6- O2] м3 O2/ м3топлива

(4)

= 0,01[9,175 +9,975+13,3+1,8375-0,1] = 0,3418 м³ O₂/ м³топлива;

Расход сухого воздуха, обеспечивающее полное сжигание газообразного топлива в теоретических условиях, т.е. при n = 1,0:

.= +  = (1+ ) , м3 сух.возд/м3топлива.

(5)

=(1+ ) ∙0,3418=1,6276 м³ сух.возд/м³топлива.

Расход сухого воздуха, обеспечивающее полное сжигание газообразного топлива в действительных условиях, т.е. при n = 1,1:

= 0,01[n∙(0,5СО + 0,5Н₂ + 2СН₄ + 3,5С₂Н₆)- O₂] м³ O₂/ м³ газа        

= 0,01[1,1(9,175 + 9,975+13,3+1,8375)-0,1] = 0,3761 м³ O₂/ м³ газа;

= +  = (1+ ) , м³ сух.возд/м³ газа.

=(1+ ) ∙0,3761 = 1,7912 м³ сух.возд/м³ газа.