Определение теоретических и действительных объёмов воздуха, необходимого для сгорания топлива, и продуктов сгорания

Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 8 страниц
В избранное:

Министерство науки и образования Республики Казахстан

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине Топливо и теория горения

Курсовой проект по дисциплине Топливо и теория горения
Цель проекта:
- Составление материального и теплового баланса процесса горения
- Расчёт процесса горения различных видов топлива
- Определение теоретических и действительных объёмов воздуха,
необходимого для сгорания топлива, и продуктов сгорания
- Расчёт температуры в камере сгорания

Описание расчётной схемы
Установка предназначена для получения горячего сушильного агента,
представляющего собой смесь продуктов сгорания и воздуха, для группы
сушильных установок. Схема процесса горения топлива и последующего
разбавления продуктов сгорания воздухом с целью получения энергоносителя в
виде смеси горячих газов в заданном количестве Gэн и с заданной
температурой (эн представлена на рис.1.

Рис. 1. Расчётная схема

Условные обозначения на рис. 1:
Вт – расход топлива (кгс; м3с); tт – температура топлива (ºС); dт –
влагосодержание топлива (кгкг; кгм3); Gв – расход воздуха (окислителя),
подаваемого в камеру сгорания (м3с); tв – температура воздуха, подаваемого
на горение (ºС); dв – влагосодержание воздуха (кгм3); q3, q4, q5, q6 –
потери теплоты в камере сгорания, соответственно, с химическим недожогом,
механическим недожогом, в окружающую среду (через обмуровку) и с физическим
теплом шлака (%); Gксг – расход продуктов сгорания (м3с); (ксг –
температура дымовых газов на выходе из камеры сгорания (ºС); Iксг –
энтальпия продуктов сгорания (кДжкг; кДжм3); Gв.см – расход воздуха,
подаваемого в камеру смешения для разбавления продуктов сгорания (м3с);
tв.см – температура воздуха, подаваемого в камеру смешения (ºС); q5.см –
потери теплоты в окружающую среду в камере смешения (%); Gэн – расход
энергоносителя после камеры смешения (м3с); (эн – температура
энергоносителя (ºС); Iэн – энтальпия энергоносителя (кДжкг; кДжм3).
В камеру сгорания подаются топливо и окислитель (воздух).
Образовавшиеся в процессе горения продукты сгорания поступают в камеру
смешения, где разбавляются дополнительным воздухом с целью получения
энергоносителя с заданной температурой. Полученный энергоноситель поступает
к потребителю (для сушки топлива или других сыпучих материалов).

Исходные данные для расчёта:
Вид и состав топлива (%), расход Gэн (м3с) и температура
энергоносителя (сушильного агента), потери тепла в окружающую среду через
обмуровку в камере сгорания q5 и в камере смешения q5см приводятся в
табл.1. Состав топлива можно взять из [Бойко Е.А., Деринг И.С., Охорзина
Т.И. Котельные установки и парогенераторы. – Красноярск, 2005. – 97 с. – С.
10-12.].

Таблица 1. Исходные данные
Вар.Вид топлива Расход сушильного Температура сушильного
агента Gэн, м3с агента (эн, оС
1 Экибастузский уголь Ар=45%3 95
2 Экибастузский уголь Ар=37%5 100
3 Шубаркольский уголь Ар=6 %7 105
4 Карагандинский уголь 9 110
Ар=34%
5 Карагандинский уголь 11 115
Ар=20%
6 Куучекинский уголь Ар=40% 13 120
7 Борлинский уголь Ар=40% 15 95
8 Кушмурынский уголь Ар=14% 17 100
9 Приозёрный уголь Ар=14% 19 105
10 Орловский уголь Ар=19% 21 110
11 Кузнецкий уголь Ар=16 % 3 115
12 Челябинский уголь Ар=35 % 5 120
13 Кизеловский уголь Ар=32 % 7 95
14 Мазут низкосернистый 9 100
15 Мазут малосернистый 11 105
16 Мазут сернистый 13 110
17 Мазут высокосернистый 15 115
18 Природный газ Бухара - 17 120
Урал
19 Природный газ Средняя Азия19 95
– Центр
20 Природный газ Оренбург – 21 100
Александров гай
21 Природный газ Казань – 3 105
Бугульма

dв = 0,01 кгм3 – влагосодержание воздуха;
tв = 30 ºС – температура воздуха, подаваемого на горение в камеру
сгорания и для разбавления продуктов сгорания в камере смешения.
α – коэффициент избытка воздуха; q3, q4, q6 – потери теплоты в камере
сгорания (%) – принимаются в соответствии с рекомендациями, приведёнными
ниже.

Определить:
• Расход топлива – Bт , кгс;
• Объёмный расход воздуха, подаваемого в камеру сгорания – Gв, м3с;
• Объёмный расход воздуха, подаваемого в камеру смешения для обеспечения
заданной температуры энергоносителя – Gв.см , м3с;
• Температуру газов за камерой сгорания – (ксг, ºС;
• Состав газов за камерой смешения, %;
Порядок расчёта
1. Исходя из заданного вида топлива и его состава, определить теплоту
сгорания топлива Qнр.
2. Рассчитать теоретический объём воздуха Vвo, необходимый для полного
сгорания топлива, и теоретический объём продуктов сгорания Vог.
3. Выбрать оптимальное (для данного вида топлива) значение коэффициента
избытка воздуха α и рассчитать действительные объёмы воздуха Vд и
продуктов сгорания Vг.
4. Составить уравнение теплового баланса камеры сгорания, выбрать или
рассчитать потери тепла в камере сгорания q3, q4, q5, q6 и определить
температуру газов на выходе из камеры сгорания (ксг.
5. Составить уравнение теплового баланса всего процесса и на его основе
определить объём воздуха, необходимый для разбавления продуктов
сгорания Vв.см.
6. Составить материальный баланс процесса и на его основе определить
расход топлива Bт и объёмные расходы воздуха, подаваемого в камеру
сгорания Gв и камеру смешения Gв.см .
7. Рассчитать состав продуктов сгорания после камеры сгорания и состав
энергоносителя после камеры смешения.

Расчётная часть
1. Теплота сгорания твёрдого и жидкого топлива Qнр (кДжкг)
определяется, исходя из состава топлива, с помощью эмпирической формулы
Д.И.Менделеева:
Qнp = 338∙Ср + 1025∙Нр –108,5∙(Oр – Sр) – 25∙Wр. (1)

Теплота сгорания газообразного топлива Qнс (кДжм3) рассчитывается с
учётом объёмных долей и теплоты сгорания отдельных компонентов:

Qнс = 108∙Н2 + 126∙СО + 234∙H2S + 358∙СН4 + 591∙С2Н4 + 638∙С2Н6+ 860∙C3H6 +
913∙C3H8 + 1135∙С4Н8+ 1187∙С4Н10 + 1461∙С5Н12 + 1403∙С6Н6, (2)

2. Теоретический объём воздуха Vвo (м3кг), необходимый для полного
сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива, определяется по формуле:

Vв° = 0,089∙Ср + 0,226∙Нр + 0,033∙ (Sр – Ор). (3)

Теоретический объем воздуха Vв° (м3м3), необходимый для полного
сгорания 1 м3 сухого газообразного топлива, определяется по формуле

Vв° = 0,0478∙[0,5∙(СО + Н2) + l,5∙H2S + 2∙СН4 + ∑(m + n4)∙СmНn – О2]. (4)
Полный объем продуктов сгорания Vг (м3кг) представляет собой сумму
объемов сухих газов Vc.г. и водяных паров VH2O. При этом

Vc.г. = VRO2 + VN2, (5)

где VRO2 – объем трехатомных газов, м3кг; VN2 – объем двухатомных газов,
м3кг.
Для твердых и жидких топлив теоретические объемы (м3кг) продуктов
полного сгорания при αт = 1 определяются по формулам: объем двухатомных
газов (азота):

VoN2 = 0,79∙V° + 0,8∙Np100; (6)

объем трехатомных газов

VRO2 = 0,0187∙ (Ср + 0,375∙SP); (7)

объем водяных паров

VoH2O = 0,0124∙ (9∙НР + Wр) + 0,0161∙Vo; (8)

полный объем продуктов сгорания

Voг = Voc.г. + VoH2O (9)

Для газообразного топлива теоретические объемы продуктов сгорания
(м3м3) при αт = 1 определяются по формулам:
объем двухатомных газов (азот)

VoN2 = 0,791∙Vo + N2100; (10)

объем трехатомных газов

VRO2 = 0,01∙[СО2 + СО + H2S + ∑m∙CmHn]; (11)

объем водяных паров

V°H2O = 0,01∙ [H2S + Н2 + ∑∙ (n2)∙CmHn + 0,124∙dг] + ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.