Отчет по практической работе №4 Расчет горения смеси топлив - файл

приобрести
скачать (137.2 kb.)

---

Смотрите также:
• Гущин С.Н., Казяев М.Д. Расчеты горения топлив (Документ)
• Блинов Е.А. Топливо и теория горения (Документ)
• Новожилов В.Б. Нестационарное горение твёрдых ракетных топлив (Документ)
• Блинов Е.А., Топливо и теория горения. Раздел: подготовка и сжигание топлива (Документ)
• Гусаченко Л.К., Зарко В.Е. и др. Моделирование процессов горения твердых топлив (Документ)
• Хзмалян Д.М. Теория горения и топочные устройства (Документ)
• Отчет по практической работе № по дисциплине «Конструирование и расчет трактора» (Документ)
• РГР - Термодинамический расчет цикла Дизеля (Расчетно-графическая работа)
• Практикум. Решение задач по теории горения и взрывам (Документ)
• Расчёт дефлегматора конденсации смеси паров бензола и толуола (Документ)
• Горение топлив (Документ)
• Отчет по Практической работе 1 «Классификация данных» (Документ)

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Институт новых материалов и технологий

Кафедра «Теплофизика и информатика в металлургии»

ОТЧЕТ

по практической работе №4

Расчет горения смеси топлив
Выполнил студент группы Диалло Мамаду Маляль.

НМТ-392203

Проверил доцент Матюхин В.И.

Город Екатеринбург

2021 г.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 – ­­Исходные данные для расчета горения (сухого) природного газа

Содержание, об. %									, г/м3
–	0,3	98,0	0,1	–	–	–	–	1,6		15

Таблица 2 – ­­Исходные данные для расчета горения (сухого) доменного газа

Содержание, об. %								, г/м3
–	17,7	0,1	–	22,2	6,8	53,2	35

Таблица 3 – Исходные данные

№ варианта	Необходимая теплота сгорания, кДж/м3, (кДж/кг)	Теоретическая температура горения, оС
5	12000	1390

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1. 
   Выполнить расчет горения смеси природного и доменного газов для обеспечения общей теплоты сгорания Q.
   

В расчетах принимать содержание влаги в воздухе 15г/м³, величину химического и механического недожога 3%, коэффициент расхода воздуха при горении 1,2; подогрев воздуха 300^оС.

2. 
   Определить подогрев воздуха способного обеспечить при горении доменного газа с коэффициентом расхода воздуха 1,2 нагрев заготовок до температуры t с пирометрическим коэффициентом 0,7.
   

1. Расчет горения СМЕСИ ПРИРОДНОГО И ДОМЕННОГО газОВ

1. Пересчет состава газа на рабочую (влажную) массу.

(1)

Содержание H₂O в рабочей массе природного газа:

, (2)

Содержание H₂O в рабочей массе доменного газа:

Состав природного газа, пересчитанный на рабочую массу, представлен в таблице 4.

Таблица 4 – ­­Исходные данные для расчета горения (влажного) природного газа

Содержание, об. %										α
									Н2О
–	0,29	96,2	0,1	–	–	–	–	1,58	1,83	1,2

Состав доменного газа, пересчитанный на рабочую массу, представлен в таблице 5.

Таблица 5 – ­­Исходные данные для расчета горения (влажного) доменного газа

Содержание, об. %								α
							Н2О
–	16,9	0,01	–	21,27	6,52	51,07	4,17	1,2

Чтобы рассчитать доли природного - х, и доменного - y, газов, используемых для смешения, следует обратиться к системе уравнений, отражающих условия приготовления смешанного газа. Первое уравнение учитывает, что 1 м³ смешанного газа складывается из указанных выше долей:

х + y = 1,0

а второе – учитывает, что заданная теплота сгорания смешанного газа равна:

Для решения этой системы следует определить теплоты сгорания природного и доменного газов, имея в виду рабочий состав каждого газа:

(3)

Подставляя полученные данные в систему уравнений, получим:

х + y = 1,0,

В результате решения:

и

Таким образом, для приготовления 1,0 м³ смешанного газа требуемой теплоты сгорания – 13000 кДж/м³, необходимо, чтобы смесь содержала 0,307 м³ природного газа и 0,693 м³ доменного газа.

Эти данные позволяют определить рабочий состав смешанного газа, используя следующее соотношение:

где Хi – процентное содержание компонентов соответствующих газообразных видов топлива – смешанного, природного и доменного газов. В итоге расчета будем иметь:

Таблица 6 – ­­Исходные данные для расчета горения (влажного) смешанного газа

Содержание, об. %							α
						Н2О
11,84	29,61	0,03	14,74	4,52	35,81	3,45		1,2

1.2 Объем кислорода, необходимый для полного окисления горючих компонентов газообразного топлива.

, (4)

.

1.3 Расход воздуха для обеспечения полного горения в теоретических (α=1,0) и практических (α=1,2) условиях сжигания топлива.

Объем сухого воздуха:

, (5)

, (6)

.

,

, (7)

.

Объем влажного воздуха:

, (8)

,

, (9)

.

1.4 Выход продуктов горения и их состав в теоретических (α=1,0) и практических (α=1,2) условиях.

При α=1,0:

выход диоксида углерода –

, (10)

.

выход водяного пара –

, (11)

.

выход азота –

, (12)

.

Общий выход продуктов горения при α=1,0 –

, (13)

.

Состав продуктов горения:

%, (14)

Аналогично определяется процентное содержание и других компонентов продуктов горения.

В итоге получаем:

, %, и .

При α=1,2:

выход диоксида углерода –

, (15)

.

выход водяного пара –

, (16)

.

выход азота –

, (17)

.

выход избыточного кислорода –

, (18)

.

Общий выход продуктов горения при α=1,2 –

, (19)

.

Состав продуктов горения:

%, (20)

Аналогично определяется процентное содержание и других компонентов продуктов горения.

В итоге получаем:

, , , и .

1.5 Определение плотности продуктов сгорания доменного газа.

1.6 Определение теплоты сгорания смешанного газа. В данном случае проведение этого этапа расчета не выполняется, т.к. теплота сгорания задана условием расчета и равна:

кДж/м³.

1.7 Определение температур горения теоретических ( ) и балансовых ( ).

При :

В соответствии с условиями примера теплосодержание продуктов горения для этого случая будет определяться только химической энергией топлива, т. е. теплотой его сгорания.

Поэтому:

(22)

кДж/ п.г.

, (23)

кДж/ п.г.

Используя “i-t” диаграмму, определим теоретическую и балансовую температуры горения смешанного газа:

и .

При

Для этого случая горения смешанного газа в соответствии с условиями примера теплосодержание продуктов горения будет определяться не только химической энергией топлива, но и физической теплотой, которая вносится в процесс горения подогретым воздухом. Таким образом, с учетом этого обстоятельства будем иметь:

, (24)

В этом выражении теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 до 300°С принята равной с_в = 1,31 кДж/(м³К).

кДж/ п.г.

, (25)

кДж/ п.г.

При в продуктах горения присутствует избыточный воздух. Его количество рассчитывается в соответствии с выражением

, (26)

.

Используя “i-t” диаграмму, определим теоретическую и балансовую температуру горения смешанного газа при кДж/ и .

Тогда и

2. Расчет ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДОГРЕВА ВОЗДУХА

Определить подогрев воздуха способного обеспечить при горении доменного газа с коэффициентом расхода воздуха 1,2 нагрев заготовок до температуры 1390 °С с пирометрическим коэффициентом 0,7.

Сжигание доменного газа, теплота сгорания которого равна , в атмосфере холодного воздуха при коэффициенте его расхода α = 1,2 не может обеспечить такой температурный потенциал, так как теоретическая температура горения в этих условиях оказывается равной . Для того, чтобы определить какое теплосодержание продуктов горения соответствует теоретической температуре горения, равной , при коэффициенте расхода воздуха α = 1,2, необходимо располагать такими характеристиками процесса горения, как теоретический и практический расходы воздуха на горение L0, L α, а также теоретический и практический выход продуктов горения V0, Vα. Решение этой задачи можно осуществить, используя приближенный метод расчета горения топлива.

1. 
   
   
2. 
   
   

   1. Расчет теоретического и практического расхода воздуха на горение L0, L α, а также теоретического и практического выхода продуктов горения V0, Vα.

, (27)



, (28)



, (29)



, (30)



, (31)



, (32)

2. По диаграмме определяем общее теплосодержание 1м³ продуктов горения – i_общ, соответствующее заданным условиям - и .

3. Количество тепловой энергии, которая поступает в 1м³ продуктов горения за счет сжигания доменного газа.

4. Количество тепловой энергии, которую следует внести подогретым воздухом в 1м³ продуктов горения – i_возд , чтобы обеспечить получение заданной температуры горения.

5. Теплосодержание воздуха – i_возд, подаваемого для сжигания 1м³ доменного газа.

6. Определяем требуемую температуру подогрева воздуха - t_в, для чего используем данные, полученные на предыдущем этапе расчета, а именно:

Преобразуя это выражение относительно и подбирая по табл.2.2 значения теплоемкости воздуха, используя метод последовательного приближения, рассчитываем величину t_в.

Для рассматриваемого примера она оказалась равной 309 °С.

Заключение

В результате расчетов горения смеси природного и доменного газа заданного состава было определенно:

• 
  теоретическое количество сухого и влажного воздуха м³/м³, м³/м³;
  
• 
  действительные количество сухого и влажного воздуха м³/м³, м³/м³;
  
• 
  теоретический и действительный выход продуктов сгорания м³/м³ и м³/м³;
  
• 
  состав продуктов горения при %, %, %, и .
  
• 
  балансовая температура горения при .
  

Во второй задаче при сжигании доменного газа с коэффициентом избытка воздуха α = 1,2 и необходимости получения заданной теоретической температуры горения (1390 °С) следует обеспечить подогрев воздуха, используемого для горения, до 309 °С.

---