Расчёт горения топлива

 













Расчёт горения топлива



Определим расход воздуха и количество продуктов горения.

Состав угольной пыли и коэффициент избытка воздуха при спекании бокситов во вращающихся печах.


Таблица 1.

Вариант № Состав угольной пыли, масс % 17 89.3 4.3 2.3 3.6 0.5 10.0 7.0

По данному составу угольной пыли производим расчёт рабочей массы топлива. Определяем коэффициенты пересчёта:

с сухой массы


= = ; = 10,0 * 0,93 = 9,3 %;


с горючей массы


= = 0.837.


,74 + 3,6 + 0,42 + 1,93 + 3,01 + 9,3 + 7 = 100 %


Расчёт горения ведут на 100 кг. угольной пыли по реакциям:



1.


Требуется кислорода на горение: 74,74 * = 199,307кг.

Образуется : 74,74 * = 274,047кг. или 274,047 * = 139,51.


2.+ = О


Требуется кислорода на горение: 3,6 * = 28,8кг.

Образуется О : 3,6 * = 32,4кг. или 32,4 * = 40,32.


3.


Требуется кислорода на горение: 0,42 * = 0,42кг.

Образуется : 0,42 * = 0,84кг. или 0,84 * = 0,29.

Всего потребуется кислорода на горение: 199,307 + 28,8 + 0,42 = 228,527кг.,

из них в состав топлива входит 3,01кг. Таким образом, требуется:

,527 - 3,01 = 225,517кг. кислорода или 225,517 * = 157,86.

Пусть состав воздуха: 21 об. % и 77 об. % . Тогда, вместе с требуемым количеством кислорода в составе воздуха будет подано азота:

,517 * = 848,374кг. или 848,374 * = 678,7.

Коэффициент избытка воздуха (?) при спекании бокситов во вращающихся печах на практике составляет 1,05÷1,10, что соответствует содержанию в газах 0,4÷2% .

При коэффициенте избытка воздуха 1,00 в печь будет подано на 100кг. угольной пыли.

Кислорода: 225,517 * 1,0 = 225,517кг. или 225,517 * = 157,86.

Азота: 848,374 * 1,0 = 848,374кг. или 848,374 * = 678,7.

Воздуха: 225,517 + 848,374 = 1073,891кг. или 157,86 + 678,7 = 836,56.

В отходящих газах содержится: Свободного кислорода: 225,517 - 225,517 = 0 или 0 * = 0.

Азота: 848,374 + 1,93 = 850,304кг. или 850,304 * = 680,243.

На основании выполненных расчётов получаем таблицы состава и количества отходящих газов, образующих при горении100 кг. угольной пыли, ( таблица 2 ) и материального баланса горения ( таблица 3 ).


Таблица 2. Газы от горения 100 кг. угольной пыли.

всегоОКоличество, кг.1157,591274,0470,8432,40850,304Объем, .860,363139,510,2940,320680,243Масс. %10023,670,072,80073,45Об. %10016,220,034,69079,06

Таблица 3. Материальный баланс горения угольной пыли, кг.

№ ВсегоСНSONПрочиеПОСТУПИЛО1Угольная пыль10074,743,6+0,78 = 4,380,423,01+6,22 = 9,231,939,32Воздух1073,891 225,517848,374 ИТОГО1173,89174,744,380,42234,747850,3049,3ПОЛУЧЕНО1Зола9,3 9,3 2Газы 274,04774,74 199,307 0,84 0,420,42 О32,4+7 = 39,4 4,38 35,02 0 0 850,304 850,304 ИТОГО1173,89174,744,380,42234,747850,3049,3

Количество влаги, содержащееся в 100 кг. угольной пыли, 7,0кг.

Количество водорода, содержащееся в данном количестве воды ( = 18 ),


7 * = 0,778кг.


Количество кислорода, содержащееся в данном количестве воды,


7 * = 6,222кг.

В 274,047кг. ( = 44 ) содержится:

,047 * = 74,74кг. углерода и 274,047 * = 199,31кг. кислорода.

В 0,84кг. ( = 64 ) содержится:

,84 * = 0,42кг. серы и 0,84 * = 0,42кг. кислорода.

В 39,4кг. О ( = 18 ) содержится:

,4 * = 4,38кг. водорода и 39,4 * = 35,02кг. кислорода.


Определение теплоты сгорания угольной пыли.

Расчёт теплоты сгорания твёрдого рабочего топлива ( , МДж/кг ) по известному элементарному составу производим, пользуясь полуэмпирической формулой Д. И. Менделеева:


= 0,339 + 1,03 - 0,109 ( - ) - 0,0251 (9 + );

= 0,339 * 74,74 + 1,3 * 3,6 - 0,109 (3,01 - 0,42) - 0,0251 (9 * 3,6 + 7) =

= 28,74561МДж/кг = 28745,61кДж/кг.

горение угольный пыль спекание

Определение теплоты горения угольной пыли.


Теоретическую температуру горения угольной пыли рассчитывают по формуле:


= ,


Где Q - физическое тело топлива и дутья , приходящееся на единицу веса топлива, кДж/кг;

- количество тепла, затрачиваемое на реакции диссоциации продуктов сгорания топлива ( О ), отнесённое к единице веса топлива, кДж/кг;

- сумма произведений объёмов газообразных продуктов горения, образующихся при сгорании единицы топлива, на теплоёмкости этих продуктов.


* * + * * ,


Где и степени диссоциации и О, определяющиеся на основании зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления;

и - объёмное содержание и О в продуктах горения, ;

и - теплоты диссоциации продуктов сгорания,


= 12740,3 кДж/; = 10794,7 кДж/,


Далее определяют значение Q при температуре воздуха и топлива 25?.



Q = * * * * * ;

Q = 1,3 * *25 + 1 * 1 *25 = 296,882кДж.


Чтобы определить значение , , , , необходимо задаться температурой горения. Пусть t = 2000?, тогда из зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления = 1,3; = 0,05 при парциальном давлении для 0,16 и дляО 0,06. Значение теплоёмкостей ( С, кДж/град ) при данной температуре составят:


= 2,493; = 1,962; = 1.481; = 2.385; = 1,562.


При этих условиях:


= = 1860.4°


Пусть температура составляет t = 1900?. При этой температуре: = 0,12; = 0,04. Значение теплоёмкостей ( С, кДж/град ) при t = 1900? составят: = 2,406; = 1,941; = 1.473; = 2.377; = 1,561. При этих условиях:


= = 1875,9° = 1876?


Таким образом, можно принять равной 1876?.

Теоретическую температуру горения топлива можно определить также с помощью диаграмм It, что ускоряет расчёты, но даёт менее точные результаты. Действительная максимальная температура газов в печи ( ) определяется из и значения пирометрического коэффициента ( ? ), учитывающие реальные условия горения. Коэффициент ? для вращающихся барабанных печей равен 0,7÷0,8. Пусть коэффициент ? в данном случае составит 0,77. Тогда = 0.77 * 1876 = 1445?.

Пусть состав воздуха: 21 об. % и 79 об. % .

Тогда, вместе с требуемым количеством кислорода в составе воздуха будет подано азота: 225,517 * = 848,374кг. или 848,374 * = 678,7.

При коэффициенте избытка воздуха 1,3 в печь будет подано на 100кг. угольной пыли:

Кислорода: 225,517 * 1,3 = 293,172кг. или 293,172 * = 205,22.

Азота: 848,374 * 1,3 = 1102,886кг. или 1102,886 * = 882,31.

Воздуха: 293,172 + 1102,886 = 1396,058кг. или 205,22 + 882,31 = 1087,53.

В отходящих газах содержится:

Свободного кислорода; 293,172 - 225,517 = 67,655кг. или 67,655 * = 47,36.

Азота: 1102,886 +1,93 = 1104,816кг. или 1104,816 * = 883,85.

На основании выполненных расчётов получаем таблицы состава и количество отходящих газов, образующихся при горении 100кг. угольной пыли и материального баланса горения.


Таблица 4. Газы от горения 100кг. угольной пыли.

всего OКоличество, кг1479,758274,0470,8432,467,6551104,816Объем, 1269,19139,510,2940,32205,22883,85Масс, %10018,520,062,194,5774,66Об. %10010,990,023,1816,1769,64

Таблица 5. Материальный баланс горения угольной пыли.

№ ВсегоСНSONПрочиеПОСТУПИЛО1Угольная пыль100,0074,743,6+0,78 = 4,380,423,01+6,22 = 9,231,939,32Воздух1396,058 293,1721102,886 ИТОГО1496,05874,744,380,42302,4021104,8169,3ПОЛУЧЕНО1Зола9,3 9,32Газы 274,04774,74 199,307 0,84 0,420,42 O32,4+7 = 39,4 4,38 35,02 67,655 67,655 1104,816 1104,816 ИТОГО1496,05874,744,380,42302,4021104,8169,3

Количество влаги, содержащееся в 100 кг. угольной пыли, 7,0кг. Количество водорода, содержащееся в данном количестве воды ( = 18 ),


7 * = 0,778кг.


Количество кислорода, содержащееся в данном количестве воды,


7 * = 6,222кг.

В 274,047кг. ( = 44 ) содержится:

,047 * = 74,74кг. углерода и 274,047 * = 199,31кг. кислорода.

В 0,84кг. ( = 64 ) содержится:

,84 * = 0,42кг. серы и 0,84 * = 0,42кг. кислорода.

В 39,4кг. О ( = 18 ) содержится:

,4 * = 4,38кг. водорода и 39,4 * = 35,02кг. кислорода.


Определение теплоты сгорания угольной пыли.

Расчёт теплоты сгорания твёрдого рабочего топлива ( , МДж/кг ) по известному элементарному составу производим, пользуясь полуэмпирической формулой Д. И. Менделеева:


= 0,339 + 1,03 - 0,109 ( - ) - 0,0251 (9 + );

= 0,339 * 74,74 + 1,3 * 3,6 - 0,109 (3,01 - 0,42) - 0,0251 (9 * 3,6 + 7) =

= 28,74561МДж/кг = 28745,61кДж/кг.


Определение теплоты горения угольной пыли.

Теоретическую температуру горения угольной пыли рассчитывают по формуле:


= ,


Где Q - физическое тело топлива и дутья , приходящееся на единицу веса топлива, кДж/кг;

- количество тепла, затрачиваемое на реакции диссоциации продуктов сгорания топлива ( О ), отнесённое к единице веса топлива, кДж/кг;

- сумма произведений объёмов газообразных продуктов горения, образующихся при сгорании единицы топлива, на теплоёмкости этих продуктов.


* * + * * ,


Где и степени диссоциации и О, определяющиеся на основании зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления;

и - объёмное содержание и О в продуктах горения, ;

и - теплоты диссоциации продуктов сгорания,


= 12740,3 кДж/; = 10794,7 кДж/,


Далее определяют значение Q при температуре воздуха и топлива 25?.

= * * * * * ;

Q = 1,3 * *25 + 1 * 1 *25 = 296,882кДж.


Чтобы определить значение , , , , необходимо задаться температурой горения. Пусть t = 2000?, тогда из зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления = 1,3; = 0,05 при парциальном давлении для 0,16 и дляО 0,06. Значение теплоёмкостей ( С, кДж/град ) при данной температуре составят:


= 2,493; = 1,962; = 1.481; = 2.385; = 1,562.


При этих условиях:


= = 1472,1°


Пусть температура составляет t = 1900?. При этой температуре: = 0,12; = 0,04. Значение теплоёмкостей ( С, кДж/град ) при t = 1900? составят:


= 2,406; = 1,941; = 1.473; = 2.377; = 1,561


При этих условиях:


= = 1493,8° = 1494?


Таким образом, можно принять равной 1494?.

Теоретическую температуру горения топлива можно определить также с помощью диаграмм It, что ускоряет расчёты, но даёт менее точные результаты. Действительная максимальная температура газов в печи ( ) определяется из и значения пирометрического коэффициента ( ? ), учитывающие реальные условия горения. Коэффициент ? для вращающихся барабанных печей равен 0,7÷0,8. Пусть коэффициент ? в данном случае составит 0,77. Тогда = 0.77 * 1494 = 1150?.

Пусть состав воздуха: 30 об. % и 70 об. % . Тогда, вместе с требуемым количеством кислорода в составе воздуха будет подано азота:


225,517 * = 526,206кг. или 526,206 * = 420,96.


Коэффициент избытка воздуха (?) при спекании бокситов во вращающихся печах на практике составляет 1,05÷1,10, что соответствует содержанию в газах 0,4÷2% .

При коэффициенте избытка воздуха 1,00 в печь будет подано на 100кг. угольной пыли.

Кислорода: 225,517 * 1,0 = 225,517кг. или 225,517 * = 157,86.

Азота: 526,206 * 1,0 = 526,206кг. или 526,206 * = 368,34.

Воздуха: 225,517 + 526,206 = 751,723кг. или 157,86 + 368,34 = 526,2.

В отходящих газах содержится: Свободного кислорода: 225,517 - 225,517 = 0 или 0 * = 0.

Азота: 526,206 + 1,93 = 528,136кг. или 528,136 * = 422,51.

На основании выполненных расчётов получаем таблицы состава и количества отходящих газов, образующих при горении100 кг. угольной пыли и материального баланса горения .


Таблица 6. Газы от горения 100 кг. угольной пыли.

всегоОКоличество, кг.835,423274,0470,8432,40528,136Объем, .602,63139,510,2940,320422,51Масс. %10032,80,13,88063,22Об. %10023,150,056,69070,11

Таблица 7. Материальный баланс горения угольной пыли, кг.

№ ВсегоСНSONПрочиеПОСТУПИЛО1Угольная пыль10074,743,6+0,78 = 4,380,423,01+6,22 = 9,231,939,32Воздух751,723 225,517526,206 ИТОГО851,72374,744,380,42234,747528,1369,3ПОЛУЧЕНО1Зола9,3 9,3 2Газы 274,04774,74 199,307 0,84 0,420,42 О32,4+7 = 39,4 4,38 35,02 0 0 528,136 528,136 ИТОГО851,72374,744,380,42234,747528,1369,3


Количество влаги, содержащееся в 100 кг. угольной пыли, 7,0кг.

Количество водорода, содержащееся в данном количестве воды ( = 18 ),


7 * = 0,778кг.


Количество кислорода, содержащееся в данном количестве воды,


7 * = 6,222кг.

В 274,047кг. ( = 44 ) содержится:

,047 * = 74,74кг. углерода и 274,047 * = 199,31кг. кислорода.

В 0,84кг. ( = 64 ) содержится:

,84 * = 0,42кг. серы и 0,84 * = 0,42кг. кислорода.

В 39,4кг. О ( = 18 ) содержится:

,4 * = 4,38кг. водорода и 39,4 * = 35,02кг. кислорода.


Определение теплоты сгорания угольной пыли.

Расчёт теплоты сгорания твёрдого рабочего топлива ( , МДж/кг ) по известному элементарному составу производим, пользуясь полуэмпирической формулой Д. И. Менделеева:


= 0,339 + 1,03 - 0,109 ( - ) - 0,0251 (9 + );

= 0,339 * 74,74 + 1,3 * 3,6 - 0,109 (3,01 - 0,42) - 0,0251 (9 * 3,6 + 7) =

= 28,74561МДж/кг = 28745,61кДж/кг.


Определение теплоты горения угольной пыли.


Теоретическую температуру горения угольной пыли рассчитывают по формуле:


= ,


Где Q - физическое тело топлива и дутья , приходящееся на единицу веса топлива, кДж/кг;

- количество тепла, затрачиваемое на реакции диссоциации продуктов сгорания топлива ( О ), отнесённое к единице веса топлива, кДж/кг;

- сумма произведений объёмов газообразных продуктов горения, образующихся при сгорании единицы топлива, на теплоёмкости этих продуктов.


* * + * * ,


Где и степени диссоциации и О, определяющиеся на основании зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления;

и - объёмное содержание и О в продуктах горения, ;

и - теплоты диссоциации продуктов сгорания,


= 12740,3 кДж/; = 10794,7 кДж/,


Далее определяют значение Q при температуре воздуха и топлива 25?.



Q = * * * * * ;

Q = 1,3 * *25 + 1 * 1 *25 = 296,882кДж.


Чтобы определить значение , , , , необходимо задаться температурой горения. Пусть t = 2000?, тогда из зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления = 1,3; = 0,05 при парциальном давлении для 0,16 и дляО 0,06. Значение теплоёмкостей (С, кДж/град ) при данной температуре составят:


= 2,493; = 1,962; = 1.481; = 2.385; = 1,562.


При этих условиях:


= = 2540,9°


Пусть температура составляет t = 1900?. При этой температуре: = 0,12; = 0,04. Значение теплоёмкостей ( С, кДж/град ) при t = 1900? составят:


= 2,406; = 1,941; = 1.473; = 2.377; = 1,561


При этих условиях:


= = 2537,5° = 2538?


Таким образом, можно принять равной 2538?.

Теоретическую температуру горения топлива можно определить также с помощью диаграмм It, что ускоряет расчёты, но даёт менее точные результаты. Действительная максимальная температура газов в печи ( ) определяется из и значения пирометрического коэффициента ( ? ), учитывающие реальные условия горения. Коэффициент ? для вращающихся барабанных печей равен 0,7÷0,8. Пусть коэффициент ? в данном случае составит 0,77. Тогда = 0.77 * 2538 = 1954?.

Пусть состав воздуха: 30 об. % и 70 об. % .

Тогда, вместе с требуемым количеством кислорода в составе воздуха будет подано азота: 225,517 * = 526,206кг. или 526,206 * = 420,96.

При коэффициенте избытка воздуха 1,3 в печь будет подано на 100кг. угольной пыли:

Кислорода: 225,517 * 1,3 = 293,172кг. или 293,172 * = 205,22.

Азота: 526,206 * 1,3 = 684,068кг. или 684,068 * = 478,85.

Воздуха: 293,172 + 684,068 = 977,24кг. или 205,22 + 478,85 = 684,07.

В отходящих газах содержится:

Свободного кислорода; 293,172 - 225,517 = 67,655кг. или 67,655 * = 47,36.

Азота: 684,068 +1,93 = 685,998кг. или 685,998 * = 548,8.

На основании выполненных расчётов получаем таблицы состава и количество отходящих газов, образующихся при горении 100кг. угольной пыли и материального баланса горения.


Таблица 8. Газы от горения 100кг. угольной пыли.

всего OКоличество, кг11060,94274,0470,8432,467,655685,998Объем, 934,14139,510,2940,32205,22548,8Масс, %10025,830,083,056,3864,66Об. %10014,930,034,3221,9758,75

Таблица 9. Материальный баланс горения угольной пыли.

№ ВсегоСНSONПрочиеПОСТУПИЛО1Угольная пыль100,0074,743,6+0,78 = 4,380,423,01+6,22 = 9,231,939,32Воздух977,24 293,172684,068 ИТОГО1077,2474,744,380,42302,402685,9989,3ПОЛУЧЕНО1Зола9,3 9,32Газы 274,04774,74 199,307 0,84 0,420,42 O32,4+7 = 39,4 4,38 35,02 67,655 67,655 685,998 685,998 ИТОГО1077,2474,744,380,42302,402685,9989,3

Количество влаги, содержащееся в 100 кг. угольной пыли, 7,0кг.

Количество водорода, содержащееся в данном количестве воды ( = 18 ),


7 * = 0,778кг.


Количество кислорода, содержащееся в данном количестве воды,


7 * = 6,222кг.

В 274,047кг. ( = 44 ) содержится:

,047 * = 74,74кг. углерода и 274,047 * = 199,31кг. кислорода.

В 0,84кг. ( = 64 ) содержится:

,84 * = 0,42кг. серы и 0,84 * = 0,42кг. кислорода.

В 39,4кг. О ( = 18 ) содержится:

,4 * = 4,38кг. водорода и 39,4 * = 35,02кг. кислорода.


Определение теплоты сгорания угольной пыли.

Расчёт теплоты сгорания твёрдого рабочего топлива ( , МДж/кг ) по известному элементарному составу производим, пользуясь полуэмпирической формулой Д. И. Менделеева:


= 0,339 + 1,03 - 0,109 ( - ) - 0,0251 (9 + );

= 0,339 * 74,74 + 1,3 * 3,6 - 0,109 (3,01 - 0,42) - 0,0251 (9 * 3,6 + 7) =

= 28,74561МДж/кг = 28745,61кДж/кг.


Определение теплоты горения угольной пыли.

Теоретическую температуру горения угольной пыли рассчитывают по формуле:


= ,


Где Q - физическое тело топлива и дутья , приходящееся на единицу веса топлива, кДж/кг;

- количество тепла, затрачиваемое на реакции диссоциации продуктов сгорания топлива ( О ), отнесённое к единице веса топлива, кДж/кг;

- сумма произведений объёмов газообразных продуктов горения, образующихся при сгорании единицы топлива, на теплоёмкости этих продуктов.



* * + * * ,


Где и степени диссоциации и О, определяющиеся на основании зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления;

и - объёмное содержание и О в продуктах горения, ;

и - теплоты диссоциации продуктов сгорания,


= 12740,3 кДж/; = 10794,7 кДж/,


Далее определяют значение Q при температуре воздуха и топлива 25?.

= * * * * * ;

Q = 1,3 * *25 + 1 * 1 *25 = 296,882кДж.


Чтобы определить значение , , , , необходимо задаться температурой горения. Пусть t = 2000?, тогда из зависимости степени диссоциации и О от температуры и парциального давления = 1,3; = 0,05 при парциальном давлении для 0,16 и дляО 0,06. Значение теплоёмкостей (С, кДж/град ) при данной температуре составят:


= 2,493; = 1,962; = 1.481; = 2.385; = 1,562.


При этих условиях:



= = 2031.9°


Пусть температура составляет t = 1900?. При этой температуре: = 0,12; = 0,04. Значение теплоёмкостей ( С, кДж/град ) при t = 1900? составят:


= 2,406; = 1,941; = 1.473; = 2.377; = 1,561


При этих условиях:


= = 2062.4° = 2062?


Таким образом, можно принять равной 2062?.

Теоретическую температуру горения топлива можно определить также с помощью диаграмм It, что ускоряет расчёты, но даёт менее точные результаты. Действительная максимальная температура газов в печи ( ) определяется из и значения пирометрического коэффициента ( ? ), учитывающие реальные условия горения. Коэффициент ? для вращающихся барабанных печей равен 0,7÷0,8. Пусть коэффициент ? в данном случае составит 0,77. Тогда = 0.77 * 2062 = 1588?.


21% ? = 1,021% ? = 1,3 30% ? = 1,030% ? = 1,3199,307199,307199,307199,3070,420,420,420,42O35,0235,0235,0235,02067,655067,655Воздух225,517293,172225,517293,172Q28745,6128745,6128745,6128745,61,1876149425382062Объём воздуха836,561087,53526,2684,07


Перечень использованной литературы


Теплотехника. Программа и методические указания к выполнению курсового проекта. М. Ю. Кузьмина. Иркутск 2005г.

Металлургическая теплотехника. Том 1. Теоретические основы: В. А. Кривандин, В. А. Артюнов, Б. С. Мастрюков и др. Москва 1986г.


Расчёт горения топлива Определим расход воздуха и количество продуктов горения. Состав угольной пы

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ