Курсовой проект: материальный и тепловой баланс процесса горения и расчёт параметров энергоносителя для сушильных установок

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 G _эн и с заданной температурой ϑ _эн представлена на рис. 1.

Рис. 1. Расчётная схема

Условные обозначения на рис. 1:

В _т - расход топлива (кг/с; м ³ /с) ; t _т - температура топлива (ºС) ; d _т - влагосодержание топлива (кг/кг; кг/м ³ ) ; G _в - расход воздуха (окислителя), подаваемого в камеру сгорания (м ³ /с) ; t _в - температура воздуха, подаваемого на горение (ºС) ; d _в - влагосодержание воздуха (кг/м ³ ) ; q ₃ , q ₄ , q ₅ , q ₆ - потери теплоты в камере сгорания, соответственно, с химическим недожогом, механическим недожогом, в окружающую среду (через обмуровку) и с физическим теплом шлака (%) ; G _ксг - расход продуктов сгорания (м ³ /с) ; ϑ _ксг - температура дымовых газов на выходе из камеры сгорания (ºС) ; I _ксг - энтальпия продуктов сгорания (кДж/кг; кДж/м ³ ) ; G _{в. см} - расход воздуха, подаваемого в камеру смешения для разбавления продуктов сгорания (м ³ /с) ; t _{в. см} - температура воздуха, подаваемого в камеру смешения (ºС) ; q _{5. см} - потери теплоты в окружающую среду в камере смешения (%) ; G _эн - расход энергоносителя после камеры смешения (м ³ /с) ; ϑ _эн - температура энергоносителя (ºС) ; I _эн - энтальпия энергоносителя (кДж/кг; кДж/м ³ ) .

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 G _эн (м ³ /с) и температура энергоносителя (сушильного агента), потери тепла в окружающую среду через обмуровку в камере сгорания q ₅ и в камере смешения q _5см 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

d _в = 0, 01 кг/м ³ - влагосодержание воздуха;

t _в = 30 ºС - температура воздуха, подаваемого на горение в камеру сгорания и для разбавления продуктов сгорания в камере смешения.

α - коэффициент избытка воздуха; q ₃ , q ₄ , q ₆ - потери теплоты в камере сгорания (%) - принимаются в соответствии с рекомендациями, приведёнными ниже.

Определить:

• Расход топлива -Bт, кг/с;
• Объёмный расход воздуха, подаваемого в камеру сгорания -Gв, м3/с;
• Объёмный расход воздуха, подаваемого в камеру смешения для обеспечения заданной температуры энергоносителя -Gв. см, м3/с;
• Температуру газов за камерой сгорания -ϑксг, ºС;
• Состав газов за камерой смешения, %;

Порядок расчёта

1. Исходя из заданного вида топлива и его состава, определить теплоту сгорания топливаQнр.
2. Рассчитать теоретический объём воздухаVвo, необходимый для полного сгорания топлива, и теоретический объём продуктов сгоранияVог.
3. Выбрать оптимальное (для данного вида топлива) значение коэффициента избытка воздухаαи рассчитать действительные объёмы воздухаVди продуктов сгоранияVг.
4. Составить уравнение теплового баланса камеры сгорания, выбрать или рассчитать потери тепла в камере сгоранияq3, q4, q5, q6и определить температуру газов на выходе из камеры сгоранияϑксг.
5. Составить уравнение теплового баланса всего процесса и на его основе определить объём воздуха, необходимый для разбавления продуктов сгоранияVв. см.
6. Составить материальный баланс процесса и на его основе определить расход топливаBти объёмные расходы воздуха, подаваемого в камеру сгоранияGви камеру смешенияGв. см.
7. Рассчитать состав продуктов сгорания после камеры сгорания и состав энергоносителя после камеры смешения.

Расчётная часть

1. Теплота сгорания твёрдого и жидкого топлива Q _н ^р (кДж/кг) определяется, исходя из состава топлива, с помощью эмпирической формулы Д. И. Менделеева:

Q _н ^p = 338∙ С ^р + 1025∙ Н ^р -108, 5∙( O ^р - S ^р ) - 25∙ W ^р . (1)

Теплота сгорания газообразного топлива Q _н ^с (кДж/м ³ ) рассчитывается с учётом объёмных долей и теплоты сгорания отдельных компонентов:

Q _н ^с = 108∙ Н ₂ + 126∙ СО + 234∙ H ₂ S + 358∙ СН ₄ + 591∙ С ₂ Н ₄ + 638∙ С ₂ Н ₆ + 860∙C ₃ H ₆ + 913∙C ₃ H ₈ + 1135∙С ₄ Н ₈ + 1187∙С ₄ Н ₁₀ + 1461∙С ₅ Н ₁₂ + 1403∙ С ₆ Н ₆ , (2)

2. Теоретический объём воздуха V _в ^o (м ³ /кг), необходимый для полного сгорания 1 кг твердого или жидкого топлива, определяется по формуле:

V _в ° = 0, 089∙ С ^р + 0, 226∙ Н ^р + 0, 033∙ ( S ^р - О ^р ) . (3)

Теоретический объем воздуха V _в ° (м ³ /м ³ ), необходимый для полного сгорания 1 м ³ сухого газообразного топлива, определяется по формуле

V _в ° = 0, 0478∙[0, 5∙( СО + Н ₂ ) + l, 5∙ H ₂ S + 2∙ СН ₄ + ∑(m + n/4) ∙ С _m Н _n - О ₂ ] . (4)

Полный объем продуктов сгорания V _г (м ³ /кг) представляет собой сумму объемов сухих газов V _{c. г.} и водяных паров V _H2O. При этом

V _{c. г.} = V _RO2 + V _N2 , (5)

где V _RO2 - объем трехатомных газов, м ³ /кг; V _N2 - объем двухатомных газов, м ³ /кг.

Для твердых и жидких топлив теоретические объемы (м ³ /кг) продуктов полного сгорания при α _т = 1 определяются по формулам: объем двухатомных газов (азота) :

V ^o _N2 = 0, 79 ∙V° + 0, 8 ∙N ^p /100; (6)

объем трехатомных газов

V _RO2 = 0, 0187 ∙ ( С ^р + 0, 375 ∙S ^P ) ; (7)

объем водяных паров

V ^o _H2O = 0, 0124 ∙ (9 ∙Н ^Р + W ^р ) + 0, 0161 ∙V ^o ; (8)

полный объем продуктов сгорания

V ^o _г = V ^o _{c. г.} + V ^o _H2O (9)

Для газообразного топлива теоретические объемы продуктов сгорания (м ³ /м ³ ) при α _т = 1 определяются по формулам:

объем двухатомных газов (азот)

V ^o _N2 = 0, 791 ∙V ^o + N ₂ /100; (10)

объем трехатомных газов

V _RO2 = 0, 01 ∙ [ СО ₂ + СО + H ₂ S + ∑m∙ C _m H _n ] ; (11)

объем водяных паров

V° _H2O = 0, 01 ∙ [ H ₂ S + Н ₂ + ∑ ∙ ( n / 2) ∙ C _m H _n + 0, 124 ∙d _г ] + 0, 0161 ∙V ^o , (12)

где d _г - влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м ³ сухого газа, г/м ³ ;

---

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

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда