Қайнау қабатындағы отынның жану процесі жайлы ақпарат

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ

БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ ҚАЛАСЫНЫҢ ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ

МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Инженерлік-технологиялық факультет

Техникалық физика және жылуэнергетика

Отынды жағудың арнайы сұрақтары

ОӨЖ

Қайнау қабатындағы отынның жану процесі.

Орындаған: Тексерген:

Тэ-317 тобының студенті: Шалаганова А. Н., аға оқытушы

Әмірова А. Т.

Семей 2015 ж.

Мазмұны

КІРІСПЕ3

І. Қайнау қабатындағы отынның жану процесі. 4

ҚОРЫТЫНДЫ8

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР9

КІРІСПЕ

Жердегі жылу энергиясының негізгі көзі - Күн, бірақ оның сәулелі энергиясы аз пайдаланылады. Желдің, су қозғалысының энергиясы, атомдық энергия үлкен мөлшерде қолданылады. Дегенмен, жылу энергиясының басты бөлігі, қазбалы отындарды (көмірді, шымтезекті, мұнайды, табиғи газды) пайдалану нәтижесінде алынады. Өнеркәсіптік қондырғыларда жылу өндірудің келесідей әдістері бар: жанатын отынның химиялық энергиясынан жылу өндіру; электр энергиясынан жылу өндіру; бастапқы материал- дардың жанғыш компоненттерінің тотығуынан жылу өндіру. Заманауи металлургиялық жылу агрегаттары энергияның үлкен мөлшерін пайдаланады. Қолданылатын энергияның негізгі түрлері - жылулық және электрлік, шикізат материалдарының химиялық энергиясы салыстырмалы аз көлемде пайдаланылады. Жануы кезінде жылудың үлкен мөлшерін бөлетін және энергетикалық, өнеркәсіптік, жылытқыш қондырғыларда жылу энергиясын алу көзі ретінде пайдаланылатын жанғыш зат отын деп аталады.

І. Қайнау қабатындағы отынның жану процесі.

Қайнау - сұйықтықтың тұтас көлемінде бу көпіршіктерінің пайда болып, олардың сұйық бетіне шығып буға айналуы (1-текті фазалық ауысу) . Сұйықтықты қыздырған кезде оның ішіндегі көпіршіктерінің көлемі ұлғайып, біртіндеп жоғары қалқып шығып жарылады да, ол сұйық бетіндегі бу фазасына айналады. Сұйықтық бетіндегі будың қысымы сыртқы қысымға теңелгенде қайнау процесі басталады. Сұйықтықтың үнемі қайнап тұруы үшін оған қажетті жылу берілуі тиіс, ол бу фазасы көлемінің ұлғаюы кезінде - бу түзілуі мен будың сыртқы қысымға қарсы жұмысына жұмсалады.

Қайнау қабатындағы ауалы газ ағындағы отынның жануы, оттық процесін толық механикаландыруға мүмкіндік береді. Жоғарыда қаралған жану процесі, алда қарастырылайын деп отырған жағдай үшін қолданылады. Отын бөлшектері, газды ағынмен көтеріліп, кейін қыздырылған оттық кеңістігінде тез қызып, жануға және одан бөлінген ұшпа заттардың оттық көлемінде жануына мүмкіндік алады. Жану процесі екі кезеңге бөлінеді: бірінші, ауадағы қоспаны және шаңды тұтану температурасына дейін қыздыру және екінші, кокс пен ұшпаның жеке жану процесі.

Көмір бөлшектерінің диаметрі d=30*10 ^-3 мм. болған кездегі көмірдің меншікті қабаты 50 м ² /кг құрайды, яғни ол кесек көмірдің (d=30 мм) меншікті қабатынан 1000 рет артық.

Бөлшектің жану уақыты келесі факторлардан: бөлшек өлшемінен(бөлшек өлшемі неғұрлым аз болса, жану уақыты соғұрлым аз болады), ауамен отынның қоспа түзу сапасынан(неғұрлым жақсы араласса, соғұрлым жанып біту жылдамдығы үлкен болады), оттық кеңістігінің температурасынан(неғұрлым температура үлкен болса, соғұрлым жану процесі жедел және тұрақты жүреді), отынның қасиетінен және ұшпа мөлшерінен(ұшпа мөлшері көп болса, отынның жануы тездейді) тәуелді. Жану уақыты мынаған (100-V ^r ) /100 және салыстырмалы салқындату жылдамдығына пропорционалды. Бұл жылдамдық ағын жылдамдығынан көп кіші w ₀ <<<w _n . Ағындағы салыстырмалы жылдамдық жеткіліксіз. Себебі жанғыш заттарға берілетін тотықтырғыш газдың диффузиясы арқылы жүреді.

Жалын ядросында шаңды көмірлерді жағу өте жоғары температурада өтеді, яғни 1600-1700 ⁰ С, реакция бойынша негізгі ролді мына газдандыру процесі алады.

СО ₂ +С→2СО және С+Н ₂ О_>СО/Н ₂ ,

(1)

Ауадағы оттегін жеткізумен байланысты тотықтырғыш процестер негізінен, жалынның алғашқы бөлігінде өтеді.

Отынның жану есебі құрылғыны жобалаған кезде және жұмыс істеп тұрған қондырғыны бақылау кезінде орындалады. Екінші жағдайда, кейбір шамалар аппараттардағы бақылау көрсеткіштерінен белгілі болады, сондықтан екінші жағдайдағы есептеу әдістемесінің, бірінші жағдайдағы отынның жану есебінен айырмашылығы бар.

Жобалау кезіндегі қолданылатын есептеу әдістемесін құрастырамыз.

1) берілген отын мөлшеріне (сұйық және қатты отын үшін 1 кг және газ үшін 1нм ³ ) қажетті ауаның теориялық шығынын V ⁰ және отынның нақты жануы үшін қажетті ауаның нақты шығынын V ⁰ _a анықтау.

2) жану өнімдерінің көлемін (түтінді газ) анықтау.

3) берілген артық ауа коэффициентінде жану өнімдерінің құрамын (көлемдік пайызбен) және үш атомды газдардың порциалдық қысымын анықтау.

4) артық ауа және талап етілетін температура кезіндегі түтінді газ энтальпиясын анықтау.

I _г =f(t, α) кДж/кг немесе кДж/нм ³ (алынғандар бойынша отынның I-t диаграммасын тұрғызады) .

5) отынның калориметриялық және теориялық жану температурасын анықтау. Отын бойынша берілгендерді (отынның элементар құрамын) лабораториялық талдау негіздерінен алады.

Кесте 1 - Өмірсутек газдарының жану жылулығы төменгі

Газ аты

Термохимиялық реакция

Реакцияның жылулық әсерлігі

Qn кДж/моль

Құрғақ газдың төменгі жану жылулығы. К кДж/нм ³

Газ аты: Метан

Термохимиялық реакция:

Реакцияның жылулық әсерлігіQn кДж/моль: 19179

Құрғақ газдың төменгі жану жылулығы. К кДж/нм3: 8555

Газ аты: Этан

Термохимиялық реакция:

Реакцияның жылулық әсерлігіQn кДж/моль: 341262

Құрғақ газдың төменгі жану жылулығы. К кДж/нм3: 15226

Газ аты: Пропан

Термохимиялық реакция:

Реакцияның жылулық әсерлігіQn кДж/моль: 488527

Құрғақ газдың төменгі жану жылулығы. К кДж/нм3: 21795

Газ аты: Бутан

Термохимиялық реакция:

Реакцияның жылулық әсерлігіQn кДж/моль: 635185

Құрғақ газдың төменгі жану жылулығы. К кДж/нм3: 28338

Газ аты: Этилен

Термохимиялық реакция:

Реакцияның жылулық әсерлігіQn кДж/моль: 316175

Құрғақ газдың төменгі жану жылулығы. К кДж/нм3: 14107

1 кестенің жалғасы.

Пропилен

607679

27111

Пропилен: Бутилен

607679: 460422

27111: 20541

Бұл түрдегі отын құрамы салмақ бойынша пайызбен, ал газ тәрізді отындар көлемдік пайызбен алынады. Негізінен газтәрізді отындар үшін 100% қосынды алынады.

(1)

Қатты және сұйық отын ішіндегі күкірт мөлшерін оңай есептеу үшін, олар көміртек мөлшерімен қосылады. Көміртегінің есептелген мөлшері

, көміртегінің кмолі +

күкірттің кмолі =

кмоль.

(2)

Пайызбен кескінделген және келтірілген көміртегі мөлшері деп аталатын көміртегінің мөлшерлік есебі К ^р мына формула бойынша анықталады:

К ^р =С ^р % + 0, 375 ρ _∆ ^р %,

(3)

Қатты және сұйық отын үшін төменгі жану жылулығы Менделеев формуласындағы жұмысшы салмағының элементар құрамымен тексеріледі:

Q ^p _н = 81С ^р +300 Н ^р -26 (О ^р -S ^р _п ) - 6(9Н ^р +W ^Р ) кДж/кг.,

(4)

Газ тәрізді отынның төменгі жану жылуы мына формуламен анықталады:

Q _н =108H ₂ +126CO+358CH ₄ +591C ₂ H ₄ +637C ₂ H ₆ +860C ₃ H ₆ +

+912C ₃ H ₈ +1186C ₄ H ₁₀ +1134C ₄ H ₈ +1460C ₅ H ₁₂ +1404C ₆ H ₆ +234H ₂ S;

(5)

кДж/Н мұндағы , СО ^Т , т. б. көлемдік құрамы бойынша процентпен өрнектелген шамалар.

Қатты қыздырылған сұйықтық қайнаған кезде қайнау процесі қауырт өтіп, жарылысқа ұқсас дыбыс шығарады да, оның темп-расы өзімен тепе-теңдікте тұрған қаныққан будың темп-расына дейін суынады. Сұйықтықта пайда болған көпіршік көлемінің артуы үшін оның ішіндегі будың қысымы сыртқы қысым (көпіршіктен жоғары орналасқан сұйық қабаттарының қысымы мен көпіршік бетінің қисықтығына тәуелді болатын капиллярлық қысымның) қосындысынан артық болуы тиіс. Күнделікті тұрмыста жиі кездесетін қайнаудың бұл түрін көпіршікті қайнау деп атайды. Мұндай қайнау кезінде қыздырылған беттің темп-расы қайнау темп-расынан аздап жоғары болады да, қыздырылған беттің темп-расын арттырғанда бу түзілу орталықтары күрт өседі; олардан бөлініп шыққан көпіршіктер сұйықтық бетіне қалқып шығады да, сұйықтық қабаттары қауырт араласа бастайды. Бұл кезде қыздырылған беттен қайнайтын сұйықтыққа қарай бағытталған жылу ағыны едәуір артады. Қайнаудың екінші кезеңі - ауыспалы қайнау басталады. Бұл кезде бу көпіршіктерінің бір-бірімен қауырт бірігуі нәтижесінде, қыздырылған беттің біраз бөлігі құрғақ дақтармен жабылады. Қыздырылған бет жұқа бу қабыршағымен түгел қапталғанда үшінші - қабыршақты қайнау кезеңіне өтеді. Бұл кезде жылу қатты қызған беттен сұйықтыққа осы бу қабыршағы арқылы беріледі. Қайнау бір кезеңнен екінші кезеңге ауысқандағы, q-дің өзгеру сипаты суретте көрсетілген. Қайнаудың осы үш кезеңін де кері бағытта байқауға болады; мысалы, қатты қызған металл шомбал денені суға салып шынықтыру кезінде: алдымен су қайнайды, бұл кезде дене баяу суынады (қабыршақты қайнау), онан кейін суыну жылдамдығы арта бастайды (ауыспалы қайнау) да, соңғы суыну сатысында көпіршікті қайнау ең үлкен мәніне жетеді. Көпіршікті қайнау кезінде жылу бөліп алу, суытудың ең тиімді тәсілі болып саналады. Бұл тәсіл атомдық реакторлармен мен реактивтік қозғалтқыштарды салқындатуда қолданылады. Қайнау процестері химиялық технологияда, тамақ өнеркәсібінде, сұйытылған газдарды өндіруде, электрондық құралдардың тетіктерін салқындатуда, т. б. ғылым мен өнеркәсіп салаларында кеңінен пайдаланылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.