Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовая работа - Физико-химические основы горения - файл горение мое.doc


Курсовая работа - Физико-химические основы горения
скачать (249.4 kb.)

Доступные файлы (2):

горение мое.doc728kb.08.11.2010 10:45скачать
ФХОГ.xls164kb.07.05.2010 16:07скачать

содержание
Загрузка...

горение мое.doc

1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...
4. Определение кинетических констант. Реакции воспламенения природного газа при постоянном давлении и постоянном объеме
^ Для определения значения предэкспонента К0 для изохорного и изобарного процесса используется следующая формула формула:

где: R универсальная газовая постоянная, кДж/мольК;

То начальная температура смеси, К;

Е эффективная энергия активации реакции метана в смеси с воздухом перед воспламенением, принимается равной 124024 кДж/моль;

ТА адиабатная температура горения газовой смеси при постоянном объеме или постоянном давлении, К.
Получаем:

- при постоянном объеме:


- при постоянном давлении:




5. Расчет параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях.
Данный расчет выполняется в безразмерных величинах с последующим переводом результатов в размерный вид.

Используемые безразмерные величины:

  • Безразмерная температура:

;


  • Безразмерная концентрация:

;


  • Критерий Аррениуса (мера реакционной способности смеси):

;


  • Безразмерное время:


.

5.1. Определение основных параметров адиабатного воспламенения и горения газовой смеси при постоянном объеме.
Определим безразмерную температуру:



Определим критерий Аррениуса:

;

Определим безразмерное время индукции адиабатного теплового воспламенения:





^ Определим температуру воспламенения (в ммент ζад):


Определим температуру в точке максимума тпловыделения θ*:


Переводим безразмерные температуры в размерный вид:





5.2. Определение основных параметров адиабатного воспламенения и горения газовой смеси при постоянном давлении.
Определим безразмерную температуру:



^ Определим критерий Аррениуса:

;
Определим безразмерное время индукции адиабатного теплового воспламенения:


^ Определим температуру воспламенения (в ммент ζад):


Определим температуру в точке максимума тпловыделения θ*:


Переводим безразмерные температуры в размерный вид:





6. Расчет параметров самовоспламенения природного газа в неадиабатных условиях
6.1. Определение фиктивного коэффициента теплопроводности газовой смеси.

Зависемость коэффициента теплопроводности от температуры смеси выражается формулой Сазерленда, однако при при достижении достаточно высоких температур, условно можно принять:

^ Для определения λ0 можно использовать приближенную формулу Масона-Саксена:

где: λm коэффициент теплопроводности m-го компонента смеси;

rm, rj объемные доли m-го и j-го компонентов смиси.


где: μrj, μrm молекулярные массы j-го и m-го компонентов смес;

ηj, ηm коэффиценты динамической вязкости j-го и m-го компонентов смеси.
Значения μ, η, и λ приводится в справочной литературе.

Для определения λ0 была составлена программа на Microsoft Excel, фрагменты котрой приведены ниже.
Таблица 6.1. Коэффициенты к таблице 6.3.

G/m

m1

m2

m3

m4

m5

m6

m7

m8

G1

1,00000

0,65889

0,50312

0,41539

0,35634

0,20002

0,66170

0,94278

G2

1,49213

1,00000

0,76939

0,63806

0,54830

0,24206

1,05216

1,48672

G3

1,91563

1,29357

1,00000

0,83229

0,71666

0,26552

1,40290

1,97137

G4

2,27605

1,54381

1,19774

1,00000

0,86290

0,28071

1,70982

2,39221

G5

2,61815

1,77896

1,38297

1,15710

1,00000

0,29137

2,00225

2,79413

G6

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

G7

1,34435

0,94393

0,74859

0,63398

0,55365

0,26542

1,00000

1,36289

G8

1,02560

0,71417

0,56325

0,47494

0,41369

0,23748

0,72976

1,00000


Таблица 6.2. Коэффициенты к таблице 6.3.

G/m

m1

m2

m3

m4

m5

m6

m7

m8

G1

1,00000

13,56451

24,00353

25,83148

200,81710

0,00000

248,60569

49,71398

G2

0,07248

1,00000

1,78303

1,92737

15,00981

0,00000

19,20187

3,80808

G3

0,04015

0,55819

1,00000

1,08484

8,46551

0,00000

11,04784

2,17888

G4

0,03660

0,51108

0,91890

1,00000

7,82001

0,00000

10,33017

2,02848

G5

0,00465

0,06498

0,11708

0,12768

1,00000

0,00000

1,33483

0,26144

G6

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

0,00000

G7

0,00358

0,05172

0,09506

0,10493

0,83047

0,00000

1,00000

0,19128

G8

0,01945

0,27882

0,50960

0,56010

4,42134

0,00000

5,19952

1,00000

Σ

0,17691

15,02930

27,42721

29,63642

237,36424

0,00000

295,71992

58,18214


Таблица 6.3. Итоговые коэффициенты теплопроводности.



Газ

μ, г/моль

η·106, Па·с

λ,Вт/(мк)

r,%

 λ0

1

CH4

16,042

10,39

0,0307

90,17

0,02583

2

C2H6

30,07

8,6

0,019

4,38

0,00112

3

C3H8

44,09

7,5

0,0152

1,89

0,00050

4

C4H10

58,12

6,87

0,0133

1,45

0,00041

5

C5H12

72,15

6,36

0,0123

0,16

0,00005

6

H2S

34,08

0,00

0,00

0,00

0,00000

7

CO2

44,01

14,03

0,0147

0,24

0,00005

8

N2

28,016

16,68

0,0243

1,71

0,00039

 

 

 

 

 

λ0 =

0,02834


Так как коэффициент теплопроводности зависит от температуры, то определяем λ для процессов с постоянным объемом и постоянном давлении по формуле:


Таким образом, получаем:

- при постоянном объеме:


- при постоянном давлении:


6.2. Определение фиктивного коэффициента теплоотдачи.

Фиктивный коэффициент теплоотдачи α определяется по формуле:



где: λv(p) коэффициент теплопроводности газовой смеси при постоянном объеме (постоянном давлении);

R0 радиус сосуда в котором находится данная смесь.
Таким образом, получаем:

- при постоянном объеме:



- при постоянном давлении:



7. Расчет пределов воспламенения газовой смеси с учетом кинетики реакции горения.
Верхний φв и нижний φн концентрационные пределы распространения пламени это максимальное и минимальное содержание горючего в смеси «горючееокислитель», при котором возможно распространение пламени в смеси на любое расстояние от источника зажигания.

^ Для выполнения расчёта необходимо знать состав газообразного топлива в процентном соотношении и начальную температуру горючей смеси.

Пределы распространения пламени определяются следующими соотношениями:


^ Значения коэффициентов А и В находят по выражениям:
;
,
где: Н2, СО, Спр, Снепр, N2, СО2, Н2О и О2 объёмные доли газов, предельных и непредельных углеводородов в смеси, %;

Сгор сумма горючих компонентов, %;

, , , , , ,, соответственно, нижний и верхний пределы распространения пламени газов;

Кф и φф коэффициент флегматизации и минимальное флегматизирующее содержание всех инертных компонентов, находящихся в газе;

Δ поправка, учитывающая содержание кислорода в газе, %.

Коэффициент флегматизации и минимальное флегматизирующее содержание всех инертных компонентов рассчитывают по формулам:


где: , , коэффициенты флегматизации;

, , минимальное флегматизирующее содержание индивидуальных инертных компонентов, % (объёмный).
Коэффициенты флегматизации минимальное содержание индивидуальных инертных компонентов определяются по выражениям:








где: стандартная теплота образования горючей части газа, при 25˚С, кДж/моль;

, и число атомов углерода, водорода и кислорода в условной формуле горючей части газа.

При определении , , и необходимо пользоваться выражениями:




где: и теплота образования предельных и непредельных углеводородов;

, , , число атомов углерода и водорода;

Сгор сумма горючих компонентов.

Значение Δ зависит от содержания кислорода в горючем газе и составляет:

Таблица 7.1. Значение Δ.


Δ, %……..2,1 3,6

3,7 4,5

4,3 5,3

4,8 5,8

О2, %………1 2

3,0

4,0

5,0

Если температура газовоздушной среды отлична от 25˚С, то нижний и верхний пределы распространения пламени рассчитывают по формулам:



Таким образом получаем:
Определим число атомов углерода:



^ Определим стандартную теплоту образования горючей части газа:

Определим коэффициенты флегматизации:


Определим флегматизирующее содержание всех инертных компонентов , находящихся в газе:



Определим коэффициент флегматитизации:




Определим значения коэффициентов А и В:


Определим пределы распратранения пламени:


Определим пределы распространения пламени, когда температура газовоздушной среды отлична от 25˚С:




8. Расчет нормальной скорости горения газовой смеси.
Интенсивность процесса распространения пламени в неподвижных или ламинарно движущихся горючих смесях характеризуется двумя параметрами:

^ Нормальная скорость распространения пламени (uп) линейная скорость перемещения элементов фронта пламени относительно свежей смеси в направлении нормали к ним:

где: А безразмерный коэффициент, который зависит от начальной температуры смеси, температуры горения и кинетики реакции горения;

асм температуропроводность смеси (асм= λ·ρр);

τ время химической реакции во фронте пламени.

Расчёт нормальной скорости по соотношению (1) затруднён, поэтому значения иР определяют экспериментально.

Массовая скорость горения (um) количество горючей смеси, сгорающее в единицу времени на единице поверхности фронта пламени:

где: ρсм плотность горючей смеси.

Критический диаметр трубок (dкр) минимальный внутренний диаметр трубки, ниже которого распространение в них пламени становится невозможным.


Значения нормальной скорости горения и остальных параметров процесса зависят от состава горючей смеси, соотношения горючее-окислитель, начальной температуры смеси и давления следующим образом:

^ Максимальное значение ип лежит в области богатых смесей. Её конкретное значение зависит от вида горючего вещества и уменьшается в сторону возрастания и убывания коэффициента избытка окислителя.

^ При возрастании начальной температуры смеси ип растёт в зависимости от состава смеси согласно соотношению:
ип ~ То см1,22,2
Для углеродовоздушных смесей рекомендуется следующая пропорция [Щетинков Е.С. Физика горения газов. М: Наука, 1965]:
ип ~ То см1,8
Повышение давления снижает ип медленно горящих смесей (ип< 0,5 м/с при атмосферном давлении) и повышает ип быстро горящих смесей (ип> 1,2 м/с при атмосферном давлении). Рекомендуемые соотношения между нормальной скоростью и давлением следующие:

газокислородные смеси:
иmр.
смеси СО с окислителем:
un1/p0.25 ÷ 0.3.
смеси предельных углеводородов с воздухом:
иmр0.7 ÷ 0.75.
Для газообразных горючих смесей, состоящих из родственных компонентов, нормальная скорость подчиняется закону аддитивности. Её максимальное значение для конкретной горючей смеси определяется формулой:

где: максимальные скорости нормального горения для газовоздушных смесей каждого из компонентов горючего;

Zi объёмные процентные содержания в сложной газовоздушной смеси простых (двойных) смесей с составом, соответствующим для каждой смеси, %.


где: ri объёмное содержание горючих газов в сложном не забалластированном газе. Эта величина задаётся в исходных данных. Если состав горючего задан с балластом, то объёмные концентрации необходимо пересчитать, приняв, что горючие компоненты составляют в сумме 100%;

объёмные процентные содержания горючих компонентов в простых (двойных) газовоздушных смесях, соответствующие , %;

Lmax объёмное процентное содержание сложного газа в газовоздушной смеси, %.



^ Если в газе содержится более 5% балласта, то вводится поправка на балласт:


где: N2 , CO2 процентные содержания азота и диоксида углерода в горючем газе, %.

Если в состав горючего газа входят в значительном количестве СО и Н^ 2, то расчёты дают приближённые результаты. В этих случаях ип определяют опытным путём.
Таким образом получаем:
Определим объёмное процентное содержание сложного газа в газовоздушной смеси, %:

Определим объёмные процентные содержания в сложной газовоздушной смеси простых (двойных) смесей с составом, соответствующим для каждой смеси, %:







Определяем нормальную скорость:

Так как в газе балласта не более 5%, то поправка не считается.

9. Заключение.

При выполнении мной работы на тему : Воспламенение природного газа,

были определены: состав продуктов полного сгорания топлива, , основные параметры адиабатного воспламенения и горения газовой смеси; адиабатная температура горения газовой смеси при постоянном объеме и давлении.

Ррассчитаны:, коэффициент теплопроводности и эффективность коэффициента теплоотдачи для многокомпонентной газовой смеси, значения кинетических констант, нормальная скорость горения газообразной горючей смеси, пределы распространения пламени горючей смеси с учетом химической кинетики реакции горения.

10. Список литературы
1. В.Н.Диденко. Расчет состава и температуры продуктов полного сгорания природного газа. Ижевск: ИжГТУ, 1996г.
2. В.Н.Диденко. Расчет параметров самовоспламенения природного газа. Ижевск: ИжГТУ, 1996г.
3. В.Н.Диденко. Воспламенение природных газов. Основные положения теории. Ижевск: ИжГТУ, 1996г.
4. Варфоломеева О.И. Расчет пределов распространения пламени и нормальной скорости горения природного газа. Ижевск: ИжГТУ, 2004г.


1   2



Скачать файл (249.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru