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.
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Контрольная работа
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ