Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

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


Загрузка...
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

горение мое.doc

  1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...




Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Ижевский Государственный Технический Университет

Кафедра «ТГУиГ»
Курсовая работа
по дисциплине: «Физико-химические основы горения»

Вариант №6

Выполнил: студент




Проверил доцент:


2010 г

Содержание:
1. Исходные данные……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3

2. Определение состава продуктов полного сгорания газа………………………………………………………………………….4

3. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси

при постоянном объеме и при постоянном давлении…………………………………………………………………………………6

4. Определение кинетических констант реакции самовоспламенения природного газа

при постоянном давлении и постоянном объеме……………………………………………………………………………………………10

5. Определение параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях…………..11

5.1. Определение параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях

при постоянном объме…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….11

^ 5.2. Определение параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях

при постоянном давлении………………………………………………………………………………………………………………………………………………12

6. Определение параметров самовоспламенения природного газа в неадиабатных условиях………14

6.1. Расчет фиктивного коэффициента теплоотдачи газовой смеси……………………………………………………….14

6.2. Расчет эффективного коэффициента теплопроводности газовой смеси…………………………………….16

7. Расчет пределов воспламенения газовой смеси с учетом кинетики реакции горения……………..17

8. Расчет нормальной скорости горения газовой смеси………………………………………………………………………………….23

9. Заключение……………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….28

10. Список литературы………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..29
1. Исходные данные.
Состав сухого по объему природного газа в % объемной доли:

CH4 = 90,17%

C2H6 = 4,38%

C3H8 = 1,89%

C4H10 = 1,45%

C5H12 = 0,16%

H2S = 0,00%

CO2 = 0,24%

N2 = 1,71%
Влагосодержание топлива: dт=0,01 кг/м3;

Влагосодержание воздуха dв = 0,015 кг/м3;

Коэффициент избытка воздуха: αв = 1,05;

Температура смеси Т0=300 К;

Давление смеси р0 = 101,3 кПа;

Высота топки H=4000 мм;

Диаметр топки D=3000 мм;

2. Определение состава продуктов полного сгорания топлива

Теоретическое количество кислорода, необходимое для сгорания 1 м3 газа, м3/ м3:



где: H2S - процентное содержание соответствующего газа 1м3 в газовой смеси;

СпНт - процентное соотношение i-го углеводорода;

m, n - количество, соответственно, атомов углерода и водо­рода химической формуле углеводорода.

= 0,01*[((1+0,25*4)*90,17+(2+0,25*6)*4,38+

(3+0,25*8)*1,89+(4+0,25*10)*1,45+(5+0,25*12)*0,16)+1,5*0,00]=2,158 м3/ м3
Количество воздуха, теоритически необходимое для полного сгорания 1 м3 газа, м3/ м3:




^ Количество двуокиси углерода, образующейся при полном сгорании 1 м3 газа, м3/ м3:



=0,01*[(1)*90,17+(2)*4,38+

(3)*1,89+(4)*1,45+(5)*0,16+0,24]=1.11 м3/ м3
где: С02, - процентное содержание соответствующего газа 1м3 в газовой смеси.
Количество сернистого газа, образующемся при сгорании 1 м3 газа, м3/ м3:



^ Количество водяных паров, образующихся при сгорании 1м3 газа:



=0,01*(0,5*(4*90,17+6*4,38+8*1,89+10*1,45+12*0,16)+1,24*(0,01+1*10,27*0,15))=2.305

где: dВ, dТ влагосодержание топлива и воздуха соответственно (кг/м3).

Количество кислорода, входящего в состав продуктов сгорания газа (при αВ = 1,05):



Количество азота, образующегося при сгорании 1м3 газа (при αВ = 1,05):



где: N - процентное содержание азота в газовой смеси.
Полный объем продуктов сгорания, м3/ м3:



VГ =9,25 + 2,30 = 12,07 м3/ м3:
Определение объема сухих продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 м3 газа, м3/ м3:



VСУХ = 1,11 + 0,00 + 8,54 + 0,107 = 9,76 м3/ м3

Результаты определения состава продуктов сгорания 1 м3 природного газа сводятся в таблицу 1.

Таблица 2.1. состава продуктов сгорания 1 м3 природного газа.

αв

^ Выход продуктов сгорания, куб.м

Vсух

Vг











αв=1

1,11

0,00

8,13

0,00

2,30

9,23

11,49

αв=1,05

1,11

0,00

8,54

0,11

2,31

9,76

12,07

Для проверки результатов вычислений выполняется расчет состава продуктов полного сгорания природных газов. Результаты расчета сводятся в таблицу 2.

Таблица 2.2. Состава продуктов полного сгорания природных газов.

Компоненты газовоздушной смеси и их содержаие в долях

Расход воздуха, куб. м

Выход продуктов сгорания, куб. м

О2

N2

CO2

Н2О

N2

О2

SO2

Горючие смеси

СН4

0,9017

1,803

6,781

0,902

1,803

6,781

0,000

0,000

С2Н6

0,0438

0,153

0,576

0,088

0,131

0,576

0,000

0,000

С3Н8

0,0189

0,095

0,355

0,057

0,076

0,355

0,000

0,000

С4Н10

0,0145

0,094

0,354

0,058

0,073

0,354

0,000

0,000

С5Н12

0,0016

0,013

0,048

0,008

0,010

0,048

0,000

0,000

Н2S

0

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Итого для горючих компонентов топлива при αв=1,0

2,16

8,12

1,11

2,09

8,12

0,00

0,0000

10,27

Балласт

CO2

-

0,0024

0

0

0

0

N2

-

0

0

0,017

0

0

Н2О

-

0

0,01

0

0

0

Избыточный воздух с содержанием водяного пара

0,5136635

0

0,20

0,41

0,11

0

Итого для газавоздушной смеси

10,787

1,11

2,31

8,54

0,11

0,0000



3. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме и при постоянном давлении.
Расчет адиабатной температуры горения Та производится по известному составу продуктов сгорания газовой смеси, ºС:

где: Qн низшая теплота сгорания 1 м3 природного газа, определяема как теплота сгорания при 0,101325 МПа и 0ºС без учета теплоты конденсации водяных паров, МДж/м3 (см. таблицу 3.1);

ТТ, ТВ начальное значение температур соответственно газообразного топлива и воздуха, из начального условия известно, что при подачи газ и воздух смешиваются до температуры 300 К (значения ТВ и ТТ в формулу необходимо подставить в ºС, при этом ТВ = ТТ = 300-273=27 ºС);

ri, СVi соответственно объемная доля и средняя в диапазоне 0…ТТ изохорная объемная теплоемкость i-го компонента природного газа, включая балласт;

rj, СVj соответственно количество и средняя в диапазоне 0… Та изохорная объемная теплоемкость j-го компонента продуктов сгорания газовоздушной смеси;

СVВ средняя изохорная объемная теплоемкость воздуха в диапозоне температур 0…ТВ.
Внутренняя энергия продуктов сгорания 1 м3 топлива с участием αВVO м3 воздуха определяется по формуле:



где: QНi низшая теплота сгорания i-го компонента (простого газа), входящего в состав топлива. В таблице приведены значения QНi для горючих компонентов природного газа.

Таблица 3.1. Значения QНi для горючих компонентов природного газа


Газ

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

Н2S

Qн, МДж/м3

35,82

63,75

91,4

118

146

23,65



Значение ТА, необходимое для вычисления Сpj, заранее неизвестно, поэтом ТА определяют методом последовательных приближений. Температуру находим графо-аналитическим методом. Для этого задаемся рядом значений температуры ТАv(p), близким к предполагаемым. По таблице средних объемных теплоемкостей газов для каждой ТАv(p) определяются Сp(v)j далее по формуле (2.1) подсчитываются соответствующие значения ТА. Строится график зависемости ТА = ТААv(p)). Истинное значение ТА находим как точку пересечения полученной кривой с прямой ТА = ТАv(p).

Для определения адиабатных температур была составлена программа на Microsoft Excel, фрагменты которой приведены ниже.
Таблица 3.2. Средние в диапозоне от -30 до +50°С значения объемной теплоемкости и показателя адиабаты простых газов


Газ

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

N2

CO2

H2S

H2O

Воздух

Сv

1,177

1,837

2,675

3,883

4,76

0,923

1,232

1,135

1,124

0,926

Ср

1,55

2,212

3,05

4,31

5,133

1,294

1,601

1,508

1,494

1,297


Таблица 3.3. Средние объемные теплоемкости продуктов сгорания природного газа, кДж/м3К.


^ Газ, теплоемкость

Температура, °С

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

СО2

Ср

2,131

2,204

2,264

2,314

2,355

2,392

2,42

2,448

2,476

2,504

Сv

1,76

1,833

1,893

1,943

1,985

2,02

2,051

2,082

2,113

2,144

Н2О

Ср

1,668

1,723

1,777

1,828

1,876

1,921

1,963

2,005

2,047

2,089

Сv

1,297

1,352

1,406

1,457

1,505

1,55

1,592

1,634

1,676

1,718

N2

Ср

1,372

1,397

1,42

1,441

1,459

1,475

1,489

1,503

1,517

1,531

Сv

1,001

1,018

1,049

1,07

1,088

1,104

1,118

1,132

1,146

1,16

О2

Ср

1,45

1,478

1,5

1,52

1,538

1,554

1,569

1,584

1,599

1,614

Сv

1,079

1,107

1,13

1,149

1,167

1,183

1,198

1,213

1,228

1,243

SO2

Ср

2,181

2,236

2,278

 

 

 

 




 




Сv

1,813

1,867

1,905

 

 

 

 




 





Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме:

Таблица 3.4. Определеие ΣriCi при постоянном объеме.

Газ

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

N2

CO2

H2S

ΣriCi

riCi

1,061

0,080

0,051

0,056

0,008

0,016

0,003

0,000

1,275

Таблица 3.5. Определение ΣVjCj при постоянном объеме.

Газ, теплоемкость

Температура, °С

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

СО2

VjCj

1,961

2,043

2,110

2,165

2,212

2,251

2,286

2,320

2,355

2,389

Н2О

VjCj

2,990

3,117

3,242

3,359

3,470

3,574

3,670

3,767

3,864

3,961

N2

VjCj

8,547

8,692

8,957

9,136

9,290

9,427

9,546

9,666

9,785

9,905

О2

VjCj

0,116

0,119

0,122

0,124

0,126

0,128

0,129

0,131

0,132

0,134

SO2

VjCj

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

ΣVjCj

13,615

13,972

14,430

14,785

15,098

15,379

15,632

15,884

16,137

16,389


Таблица 3.6. Расчет адиабатной температуры горения Та при постоянном объеме, °С.

 

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

Qн, КДж

38763,204

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

Тт, °С

27

27

27

27

27

27

27

27

27

27

ΣriCi

1,275

1,275

1,275

1,275

1,275

1,275

1,275

1,275

1,275

1,275

αв

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

Vо, куб.м

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,27327

10,273

10,273

Сvв

0,926

0,926

0,926

0,926

0,926

0,926

0,926

0,926

0,926

0,926

Тв, °С

27

27

27

27

27

27

27

27

27

27

ΣVjCj

13,615

13,972

14,430

14,785

15,098

15,379

15,632

15,884

16,137

16,389

Та, °С

2852,18

2779,44

2691,12

2626,56

2572,09

2525,08

2484,28

2444,79

2406,53

2369,44

^ График 1. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме.



Адиабатная температура горения газовой смеси при постоянном объеме ТА(v) = 24180С = 2691 К.

Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном давлении:
Таблица 3.7. Определеие ΣriCi при постоянном давлении.

Газ

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

N2

CO2

H2S

ΣriCi

riCi

1,398

0,097

0,058

0,062

0,008

0,022

0,004

0,000

1,649


Таблица 3.8. Определение ΣVjCj при постоянном давлении.

Газ, теплоемкость

Температура, °С

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

СО2

VjCj

2,375

2,456

2,523

2,579

2,624

2,666

2,697

2,73

2,759

2,79

Н2О

VjCj

3,846

3,972

4,097

4,215

4,325

4,429

4,526

4,62

4,719

4,82

N2

VjCj

11,715

11,929

12,125

12,304

12,458

12,595

12,714

12,83

12,953

13,07

О2

VjCj

0,156

0,159

0,162

0,164

0,166

0,168

0,169

0,17

0,172

0,174

SO2

VjCj

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

ΣVjCj

18,092

18,517

18,907

19,262

19,574

19,857

20,106

20,355

20,604

20,854


Таблица 3.9. Расчет адиабатной температуры горения Та при постоянном давлениие, °С.

 

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

Qн, КДж

38763,204

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

38763,2

Тт, °С

27

27

27

27

27

27

27

27

27

27

ΣriCi

1,649

1,649

1,649

1,649

1,649

1,649

1,649

1,649

1,649

1,649

αв

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

Vо, куб.м

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

10,273

Сvв

1,297

1,297

1,297

1,297

1,297

1,297

1,297

1,297

1,297

1,297

Тв, °С

27

27

27

27

27

27

27

27

27

27

ΣVjCj

18,092

18,517

18,907

19,262

19,574

19,857

20,106

20,36

20,604

20,85

Та, °С

2165,90

2116,23

2072,56

2034,38

2001,96

1973,39

1948,93

1925,07

1901,79

1879,07

^ График 2. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном давлении.



.ТА(v) = 1950 ºС = 2223,00 К.

  1   2



Скачать файл (249.4 kb.)

Поиск по сайту:  

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