Горение топлива

Задание

Выполнить расчет горения топлива (смеси газов). Топливо — смесь коксового и доменного газов с теплотой сгорания =9 МДж/м³. Коэффициент избытка воздуха =1,05.

Определить теоретически необходимое и действительное количество воздуха, количество продуктов сгорания, их процентный состав и калориметрическую температуру.

топливо горение доменный калориметрический

Расчёт

Итак, имеем топливо с низшей теплотой сгорания =9000 кДж/м³ и =1,05. Топливо представляет собой смесь доменного и коксового газа, поэтому зададимся химическим составом этих газов [2]:

Характеристика видов топлива

Принимаем влажность газов f_к=f_д=25 г./м³ [2]

Определяем содержание влаги во влажных газах [1]:

— в доменном

— в коксовом

Теперь пересчитываем состав сухих газов на рабочую массу [1]:

Для коксового газа содержание Н₂ рассчитывается следующим образом:

Аналогично находим содержание компонентов CO, CH₄, CO₂ и N₂ во влажном коксовом газе, используя CO^С, C₂H₄^С, CH₄^С, CO₂^С и N₂^С соответственно.

Таким же образом рассчитываем состав влажного доменного газа.

Полученные результаты заносим в таблицу 2.

Характеристика видов топлива

Определяем низшую теплоту сгорания газов [1]:

Для доменного газа:

Для коксового газа:

Находим долю доменного и коксового газов [1]:

Пусть х — доля доменного газа:

тогда доля коксового газа будет равна 1-х=1−0,59=0,41.

Аналогично определяем содержание других компонентов смешанного газа и получаем его состав:

Состав топливной смеси

Для проверки точности расчёта определяем теплоту сгорания смешанного газа:

Рассчитаем погрешность между расчетной и заданной теплотой сгорания [1]:

Теперь переходим к расчету удельного теоретического количества воздуха и продуктов горения табличным способом, основанном на том, что объемы газов в реакции относятся так же как их стехиометрические коэффициенты, и учитывающим то, что процентное соотношение содержания азота к содержанию кислорода в воздухе равно 3,76.

Расчет горения газа (на 100 м³ при =1). Определяем удельное действительное количество воздуха, количество и состав продуктов горения для нашего коэффициента расхода воздуха =1,05 [1]:

Удельное количество воздуха:

Удельное количество продуктов горения:

Удельное количество азота:

Удельное количество кислорода:

Удельное количество других компонентов продуктов горения:

Определяем химический состав продуктов горения [1]:

Теперь посчитаем плотность газа и продуктов горения.

Плотность смешанного газа [1]:

Плотность продуктов горения:

Точность расчета проверяем составлением материального баланса горения на 1 м³ газа.

Поступило:

газа _гV_г=0,968^.1=0,968 кг воздуха _вV_в=1,29^.2,205=2,85 кг Всего m₁= 3,82 кг Получено:

продуктов горения

m₂=_пV_п=1,275^.3,005=3,83 кг невязка

то есть =0,26%<0,5% следовательно расчет выполнен с достаточной степенью точности и пересчета не требуется.

Расчет калориметрической температуры горения.

Энтальпия продуктов горения [1]:

Предварительно принимаем температуру t_к=1800^оС. С помощью справочной литературы находим энтальпию продуктов горения при 1800^оС [2]:

Следовательно энтальпия продуктов горения [1]:

Так как 29 912 984 (кДж/м³), то есть i'_Пi_П, то c достаточной степенью точности можно принять калориметрическую температуру горения t_к = 1800⁰С.

Итак, по результатам расчетов определили:

— теоретически необходимое количество воздуха:

V_в⁰ = 2,1 м³/м³

— действительное количество воздуха:

V_в = 2,205 м³/м³

— количество продуктов сгорания и их процентный состав:

V_п = 3,005 м³/м³

СО₂ = 12,3%

Н₂О = 16%

N₂ = 71%

О₂ = 0,7%

— калориметрическую температуру горения t_к=1800⁰С.