Расчет процесса горения топлива

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

У О2 = 6,099 м. о. необходимо затратить на 100 кг топлива заданного состава. В топливе уже имеется 0,076 м. о. кислорода. Следовательно, из воздуха необходимо взять кислорода: У О2 = 6,099 м. о. необходимо затратить на 100 кг топлива заданного состава. В топливе уже имеется 0,076 м. о. кислорода. Следовательно, из воздуха необходимо взять кислорода: У О2 = 6,099 м. о. необходимо затратить… Читать ещё >

Расчет процесса горения топлива (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Расчёт процесса горения топлива

Состав топлива


	С^г	H^г	N^г	О^г	S^г	А^а	W^р
Масс%	93,5	1,7	0,7	3,3	0,8	20,0	7,5

1. Пересчёт состава топлива на рабочую массу (в массовых %)

2. Состав топлива в мольных объёмах (на 100 кг топлива заданного состава). Расчёт проводим на 100% или на 100 кг топлива заданного состава

горение топливо теплотворный калориметрический

3. Удельный расход кислорода в мольных объёмах (на 100 кг топлива заданного состава)

5,766: 5,766 м.о. О₂

0,630: 0,315 м.о. О₂

0,018: 0,018 м.о. О₂

У О₂ = 6,099 м. о. необходимо затратить на 100 кг топлива заданного состава. В топливе уже имеется 0,076 м. о. кислорода. Следовательно, из воздуха необходимо взять кислорода:

Расход воздуха в мольных объёмах необходимый на сжигание 100 кг топлива заданного состава.

Объём идеального газа при нормальных условиях:

Теоретический расход воздуха в м³ необходимого на сжигание 1 кг топлива заданного состава.

Действительный расход воздуха (с 30% избытком сверх стехиометрически необходимого) необходимый на сжигание 1 кг топлива заданного состава.

4. Найти состав и количество отходящих газов при сжигании топлива в атмосфере воздуха содержащей 21% кислорода (О₂ — 21 об.%, б — 1).

Таблица 2. Состав и количество продуктов сгорания (О₂ — 21 об.%, б — 1):


Вещество	Мольные объёмы	Молекулярный вес	m, кг	Масс, %	Об, %
СО₂	5,766		253,704	27,92	19,54
Н₂О	1,047		18,846	2,07	3,55
SО₂	0,018		1,152	0,13	0,06
N₂	22,677		634,956	69,88	76,85
	29,508		908,658

Объём продуктов сгорания:

5. Составление материального баланса сжигания топлива на воздухе (О₂ — 21 об.%, б — 1)

Таблица 3. Материальный баланс сжигания топлива (О₂ — 21 об.%, б — 1):


Приход	m, кг	Расход	m, кг
		Продукты:
Топливо		СО₂	253,704
Воздух:		Н₂О	18,846
О₂: 6,023· 1·32	192,736	SО₂	1,152
		N₂	634,956
N₂: 22,658· 1·28	634,424	Зола А^р	18,500
		Невязка Д	0,002
Всего:	927,160	Всего:	927,160

6. Расчёт состава и количества продуктов сгорания при избытке необогащенного кислородом воздуха (О₂ — 21 об.%, б — 1,3).

Таблица 4. Состав и количество продуктов сгорания (О₂ — 21 об.%, б — 1,3):


Вещество	Мольные объёмы	Молекулярный вес	m, кг	Масс, %	Об, %
СО₂	5,766		253,704	21,93	15,13
Н₂О	1,047		18,846	1,63	2,75
SО₂	0,018		1,152	0,10	0,05
N₂	29,474		825,272	71,34	77,33
О₂	1,807		57,824	5,00	4,74
	38,112		1156,798

Объём продуктов сгорания:

7. Составление материального баланса сжигания топлива в необогащённом воздухе (О₂ — 21 об.%, б — 1,3)

Таблица 5. Материальный баланс сжигания топлива (О₂ — 21 об.%, б — 1,3):


Приход	m, кг	Расход	m, кг
		Продукты:
Топливо		СО₂	253,704
Воздух:		Н₂О	18,846
О₂: 6,023· 1,3·32	250,557	SО₂	1,152
		N₂	825,272
		О₂	57,824
N₂: 22,658· 1,3·28	824,751	Зола А^р	18,500
		Невязка Д	0,01
Всего:	1175,308	Всего:	1175,308

8. У О₂ = 6,099 м. о. необходимо затратить на 100 кг топлива заданного состава. В топливе уже имеется 0,076 м. о. кислорода. Следовательно, из воздуха необходимо взять кислорода:

Расход воздуха в мольных объёмах необходимый на сжигание 100 кг топлива заданного состава.

Объём идеального газа при нормальных условиях:

Теоретический расход воздуха в м³ необходимого на сжигание 1 кг топлива заданного состава.

9. Найти состав и количество отходящих газов при сжигании топлива в атмосфере воздуха содержащей 30% кислорода (О₂ — 30 об.%, б — 1)

Таблица 6. Состав и количество продуктов сгорания (О₂ — 30 об.%, б — 1):


Вещество	Мольные объёмы	Молекулярный вес	m, кг	Масс, %	Об, %
СО₂	5,766		253,704	37,99	27,58
Н₂О	1,047		18,846	2,82	5,01
SО₂	0,018		1,152		0,09
N₂	14,073		394,044	59,01	67,32
	20,904		667,746

Объём продуктов сгорания:

10. Составление материального баланса сжигания топлива на воздухе (О₂ — 30 об.%, б — 1)

Таблица 7. Материальный баланс сжигания топлива (О₂ — 30 об.%, б — 1):


Приход	m, кг	Расход	m, кг
		Продукты:
Топливо		СО₂	253,704
Воздух:		Н₂О	18,846
О₂: 6,023· 1·32	192,736	SО₂	1,152
		N₂	394,044
N₂: 14,054· 1·28	393,512	Зола А^р	18,500
		Невязка Д	0,002
Всего:	686,248	Всего:	686,248

11. Расчёт состава и количества продуктов сгорания при избытке необогащенного кислородом воздуха (О₂ — 30 об.%, б — 1,3)

Таблица 8. Состав и количество продуктов сгорания (О₂ — 30 об.%, б — 1,3):


Вещество	Мольные объёмы	Молекулярный вес	m, кг	Масс, %	Об, %
СО₂	5,766		253,704	30,07	21,41
Н₂О	1,047		18,846	2,23	3,89
SО₂	0,018		1,152	0,14	0,07
N₂	18,289		512,092	60,70	67,92
О₂	1,807		57,824	6,85	6,71
	26,927		843,618

Объём продуктов сгорания:

12. Составление материального баланса сжигания топлива в необогащённом воздухе (О₂ -30 об.%, б — 1,3)

Таблица 9. Материальный баланс сжигания топлива (О₂ — 30 об.%, б — 1,3):


Приход	m, кг	Расход	m, кг
		Продукты:
Топливо		СО₂	253,704
Воздух:		Н₂О	18,846
О₂: 6,023· 1,3·32	250,557	SО₂	1,152
		N₂	512,092
		О₂	57,824
N₂: 14,054· 1,3·28	511,566	Зола А^р	18,500
		Невязка Д	0,005
Всего:	862,123	Всего:	862,123

13. У О₂ = 6,099 м. о. необходимо затратить на 100 кг топлива заданного состава. В топливе уже имеется 0,076 м. о. кислорода. Следовательно, из воздуха необходимо взять кислорода:

Расход воздуха в мольных объёмах необходимый на сжигание 100 кг топлива заданного состава.

Объём идеального газа при нормальных условиях:

Теоретический расход воздуха в м³ необходимого на сжигание 1 кг топлива заданного состава.

14. Найти состав и количество отходящих газов при сжигании топлива в атмосфере воздуха содержащей 30% кислорода (О₂ -100 об.%, б — 1)

Таблица 10. Состав и количество продуктов сгорания (О₂ — 100 об.%, б — 1):


Вещество	Мольные объёмы	Молекулярный вес	m, кг	Масс, %	Об, %
СО₂	5,766		253,704	92,51	84,18
Н₂О	1,047		18,846	6,87	15,28
SО₂	0,018		1,152	0,42	0,26
N₂	0,019		0,532	0,19	0,28
	6,850		274,234

Объём продуктов сгорания:

15. Составление материального баланса сжигания топлива на воздухе (О₂ — 100 об.%, б — 1)

Таблица 11. Материальный баланс сжигания топлива (О₂ — 100 об.%, б — 1):


Приход	m, кг	Расход	m, кг
		Продукты:
Топливо		СО₂	253,704
Воздух:		Н₂О	18,846
О₂: 6,023· 1·32	192,736	SО₂	1,152
		N₂	0,532
		Зола А^р	18,500
		Невязка Д	0,002
Всего:	292,736	Всего:	292,736

16. Расчёт состава и количества продуктов сгорания при избытке необогащенного кислородом воздуха (О₂ — 100 об.%, б — 1,3)

Таблица 12. Состав и количество продуктов сгорания (О₂ — 100 об.%, б — 1,3):


Вещество	Мольные объёмы	Молекулярный вес	m, кг	Масс, %	Об, %
СО₂	5,766		253,704	76,40	66,61
Н₂О	1,047		18,846	5,68	12,09
SО₂	0,018		1,152	0,35	0,21
N₂	0,019		0,532	0,16	0,22
О₂	1,807		57,824	17,41	20,87
	8,657		332,058

Объём продуктов сгорания:

17. Составление материального баланса сжигания топлива в необогащённом воздухе (О₂ — 100 об.%, б — 1,3)

Таблица 13. Материальный баланс сжигания топлива (О₂ — 100 об.%, б — 1,3):


Приход	m, кг	Расход	m, кг
		Продукты:
Топливо		СО₂	253,704
Воздух:		Н₂О	18,846
О₂: 6,023· 1,3·32	250,557	SО₂	1,152
		N₂	0,532
		О₂	57,824
		Зола А^р	18,500
		Невязка Д	0,001
Всего:	350,557	Всего:	350,557

18. Расчёт низшей теплоты сгорания рабочего топлива в мДж/кг по известному элементарному составу

= 0,339 · 69,19 + 1,03 · 1,26 — 0,109 (2,44 — 0,59) — 0,0251 (9 · 1,26 + 7,5) =

= 23,45 541 + 1,2978 — 0,20 165 — 0,472 884 = 24,78 676 мДж/кг = 24 078,676 кДж/кг

19. Определение теоретической или калориметрической температуры процесса горения в необогащённом воздухе (О₂ — 21 об.%, б — 1)

Начальная энтальпия продуктов сгорания :

= 6,61 м³/кг Задаёмся предварительной температурой и определяем энтальпию продуктов сгорания полученного состава при данной температуре.

Таблица 14. Задаёмся Т₁ = 2073 К (1800 ⁰С), (О₂ — 21 об.%, б — 1)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,2792	1041,48	290,781
Н₂О	0,0207	819,18	16,957
SО₂	0,0013	1000,80	1,301
N₂	0,6988	632,16	441,753

Таблица 15. Задаёмся Т₂ = 2273 К (2000 ⁰С), (О₂ — 21 об.%, б — 1)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,2792	1172,80	327,446
Н₂О	0,0207	929,00	19,230
SО₂	0,0013	1200,00	1,560
N₂	0,6988	709,40	495,729

20. Определение теоретической или калориметрической температуры процесса горения в необогащённом воздухе (О₂ — 21 об.%, б — 1,3)

Начальная энтальпия продуктов сгорания :

= 8,537 м³/кг Задаёмся предварительной температурой и определяем энтальпию продуктов сгорания полученного состава при данной температуре.

Таблица 16. Задаёмся Т₁ = 2073 К (1800 ⁰С), (О₂ — 21 об.%, б — 1,3)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,2193	1041,48	228,397
Н₂О	0,0163	819,18	13,353
SО₂	0,0010	1000,80	1,001
N₂	0,7134	632,16	450,983
О₂	0,0500	668,88	33,444

Таблица 17. Задаёмся Т₂ = 2273 К (2000 ⁰С), (О₂ — 21 об.%, б — 1,3):


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,2193	1172,80	257,195
Н₂О	0,0163	929,00	15,143
SО₂	0,0010	1200,00	1,200
N₂	0,7134	709,40	506,086
О₂	0,0500	750,60	37,530

21. Определение теоретической или калориметрической температуры процесса горения в необогащённом воздухе (О₂ — 30 об.%, б — 1)

Начальная энтальпия продуктов сгорания :

= 4,683 м³/кг Задаёмся предварительной температурой и определяем энтальпию продуктов сгорания полученного состава при данной температуре.

Таблица 18. Задаёмся Т₁ = 2073 К (1800 ⁰С), (О₂ — 30 об.%, б — 1)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,3799	1041,48	395,658
Н₂О	0,0282	819,18	23,101
SО₂	0,0017	1000,80	1,701
N₂	0,5901	632,16	373,038

Таблица 19. Задаёмся Т₂ = 2273 К (2000 ⁰С), (О₂ — 30 об.%, б — 1)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,3799	1172,80	445,547
Н₂О	0,0282	929,00	26,198
SО₂	0,0017	1200,00	2,040
N₂	0,5901	709,40	418,617

22. Определение теоретической или калориметрической температуры процесса горения в необогащённом воздухе (О₂ — 30 об.%, б — 1,3)

Начальная энтальпия продуктов сгорания :

= 6,032 м³/кг Задаёмся предварительной температурой и определяем энтальпию продуктов сгорания полученного состава при данной температуре.

Таблица 20. Задаёмся Т₁ = 2073 К (1800 ⁰С), (О₂ — 30 об.%, б — 1,3)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,3007	1041,48	313,173
Н₂О	0,0223	819,18	18,268
SО₂	0,0014	1000,80	1,401
N₂	0,6070	632,16	383,721
О₂	0,0685	668,88	45,818

Таблица 21. Задаёмся Т₂ = 2273 К (2000 ⁰С), (О₂ — 30 об.%, б — 1,3)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,3007	1172,80	352,661
Н₂О	0,0223	929,00	20,717
SО₂	0,0014	1200,00	1,680
N₂	0,6070	709,40	430,606
О₂	0,0685	750,60	51,416

23. Определение теоретической или калориметрической температуры процесса горения в необогащённом воздухе (О₂ — 100 об.%, б — 1)

Начальная энтальпия продуктов сгорания :

= 1,534 м³/кг Задаёмся предварительной температурой и определяем энтальпию продуктов сгорания полученного состава при данной температуре.

Таблица 22. Задаёмся Т₁ = 2073 К (1800 ⁰С), (О₂ — 100 об.%, б — 1)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,9251	1041,48	963,473
Н₂О	0,0687	819,18	56,278
SО₂	0,0042	1000,80	4,203
N₂	0,0019	632,16	1,201

Таблица 23. Задаёмся Т₂ = 2273 К (2000 ⁰С), (О₂ — 100 об.%, б — 1)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,9251	1172,80	1084,957
Н₂О	0,0687	929,00	63,822
SО₂	0,0042	1200,00	5,040
N₂	0,0019	709,40	1,348

24. Определение теоретической или калориметрической температуры процесса горения в необогащённом воздухе (О₂ — 100 об.%, б — 1,3)

Начальная энтальпия продуктов сгорания :

= 1,939 м³/кг Задаёмся предварительной температурой и определяем энтальпию продуктов сгорания полученного состава при данной температуре.

Таблица 24. Задаёмся Т₁ = 2073 К (1800 ⁰С), (О₂ — 100 об.%, б — 1,3)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,7640	1041,48	795,691
Н₂О	0,0568	819,18	46,529
SО₂	0,0035	1000,80	3,503
N₂	0,0016	632,16	1,011
О₂	0,1741	668,88	116,452

Таблица 25. Задаёмся Т₂ = 2273 К (2000 ⁰С), (О₂ — 100 об.%, б — 1,3)


Вещество	Доля компонентов в смеси	Энтальпии отходящих газов	Энтальпия сгорания каждого из компонентов отходящих газов в смеси
СО₂	0,7640	1172,80	896,019
Н₂О	0,0568	929,00	52,767
SО₂	0,0035	1200,00	4,200
N₂	0,0016	709,40	1,135
О₂	0,1741	750,60	130,679

25. Сравнение результатов

Таблица 26. Сравнительная таблица результатов расчёта процесса горения при различных условиях


	О₂ — 21 об%	О₂ — 30 об%	О₂ — 100 об%
	б — 1	б — 1,3	б — 1	б — 1,3	б — 1	б — 1,3
	27 367,315
Т_к, К
Т_д, К
Мольный объём	35,035	45,028	25,043	32,037	8,724	10,822
Масса газовой фазы, m_Г, кг	908,658	1156,798	667,746	843,618	274,234	332,058
Объём продуктов сгорания V_Г, м³/кг	7,848	10,086	5,610	7,176	1,954	2,424
Объёмный вес,, кг/м³	1,338	1,355	1,374	1,358	1,605	1,571
Абсолютная невязка	0,006	0,014	0,006	0,004	0,006	0,012
Относительная невязка, %	5,66· 10^-4	10,38· 10^-4	7,69· 10^-4	4,06· 10^-4	1,85· 10^-4	30,69· 10^-4
Начальная энтальпия продуктов сгорания i₀, кДж/м³	833,454	648,517	1165,944	911,503	2858,200	2698,410
Масс.%	СО₂	24,99	19,62	34,08	26,94	83,73	68,96
	Н₂О	4,57	3,58	6,22	4,92	15,29	12,60
	SО₂	0,08	0,06	0,11	0,09	0,27	0,22
	N₂	70,36	71,72	59,59	61,17	0,71	0,59
	О₂		5,02		6,89		17,64
Об.%	СО₂	17,03	13,25	23,83	18,63	68,40	55,14
	Н₂О	7,60	5,92	10,64	8,32	30,53
	SО₂	0,04	0,03	0,05	0,04	0,15	0,12
	N₂	75,33	76,14	65,48	66,47	0,92	0,74
	О₂		4,66		6,55		19,39
Масс. кг	СО₂	262,548	262,548	262,548	262,548	262,548	262,548
	Н₂О	49,952	47,952	47,952	47,952	47,952	47,952
	SО₂	0,832	0,832	0,832	0,832	0,832	0,832
	N₂	738,948	959,952	459,172	596,260	2,24	2,24
	О₂		67,142		67,136		67,136

Вывод: чтобы выбрать наиболее подходящий процесс, надо учесть несколько факторов.

Чтобы Т_д не было слишком высокое, так как это сокращает срок службы печи.

Объём продуктов сгорания был наименьший в виду меньшей загрязняемости окружающей среды.

Объёмный вес был тоже меньше, так как он лучше будет уходить из зоны горения.

По этим пунктам наиболее подходят О₂ — 21 об.%, б — 1 и О₂ — 21 об.%, б — 1,3, но О₂ — 21 об.%, б — 1,3 более приемлемый экономически, так как более дешевле и горение менее интенсивнее, чем при О₂ — 21 об.%, б — 1.

1. Теплотехнические расчёты металлургических печей. Под редакцией Телегина А. С. Москва. 1993 г. 368 с.

2. Металлургические печи: атлас. Медкалинный В. А., Кривандин В. А., Морозов В. А., Сборщиков Г. С., Егоров А. В. Москва. 1987 г. 384 с.

3. Расчёты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии. Гальберг А. А. Шалыгин Н.Н. Шмотин Ю. Б. Челябинск. 1990 г. 448 с.

4. Расчёт печи кипящего слоя. Методические указания к дипломному и курсовому проекту. Жучков И. А. Иркутск. 1988 г. 31 с.

5. Тепломассообмен и металлургическая теплотехника. Методические указания к выполнению курсового проекта специальности 1102: металлургия цветных металлов. Кузьмина М. Ю. Иркутск. 1997 г. 27 с.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой