Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Контрольная работа - файл 1.doc


Контрольная работа
скачать (138 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc138kb.16.11.2011 23:44скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...

АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВ


Для аналитического расчета необходимо знать элементарный состав топлива (см. формулу 3.3):

CР + НР + SP + NР + ОР + АР + WР = 100%

В данной формуле состав топлива задан в процентах по массе. При этом кислород, необходимый для окисления горючих элементов, нужно определить по объему – в кубических метрах. Для перехода от одной единицы измерения к другой будем использовать мольное соотношение кислорода и горючего элемента в реакции окисления.
    1. ^

      Определение объема кислорода для сжигания 1кг топлива


Каким бы сложным ни был состав углеводородного топлива, при его полном сгорании углерод окисляется до СО2, водород – до Н2О, сера – до SО2.

Рассмотрим стехиометрические уравнения реакций окисления:

. (4.1)

Для окисления одного кмоля углерода массой 12 кг требуется один кмоль кислорода, занимающего объем 22,4 м3. Следовательно, расход кислорода на полное сжигание 1 кг углерода равен .

Тогда, если в 1 кг данного топлива содержится углерода (%)СР, то для его окисления потребуется кислорода:

.

Здесь, как и в последующих формулах, коэффициент 0,01 необходим, поскольку при задании состава топлива доля углерода СР была задана в процентах.

Из второго уравнения (4.1) видно, что для окисления двух кмолей водорода массой 4 кг требуется один кмоль кислорода, т.е. на горение 1 кг водорода необходимо затратить кислорода 22,4/4 = 5,6 м3/кг.

Тогда для окисления водорода в количестве (%)НР, содержащегося в 1кг топлива, потребуется объем кислорода:

.

Аналогично, для окисления (%)SР серы в 1кг топлива необходим кислород в объеме:

.

В состав твердых и жидких топлив входит какое-то количество кислорода ОР, который при горении топлива может участвовать в реакциях окисления. Поэтому из суммарного объема кислорода, необходимого для горения 1 кг топлива, следует вычесть объем кислорода топлива. Найдем этот объем, используя мольное соотношение. Один кмоль кислорода массой 32 кг занимает объем 22,4 м3 , т.е. 1 кг кислорода имеет объем:

.

Следовательно, объем кислорода, содержащегося в 1 кг топлива, составит:

.

Отсюда общий расход кислорода, необходимого для полного сгорания 1 кг жидкого или твердого топлива, будет равен:



. (4.2)


    1. ^

      Определение объема воздуха для сжигания 1 кг топлива


Теоретический объем сухого воздуха можно определить из выражения:

м3/кг, (4.3)

где K = 3,76 (см. формулу(3.10)).


Действительный расход сухого воздуха равен

м3/кг. (4.4)

Влагосодержание воздуха, как и горючих газов, задают в количестве граммов водяных паров, приходящихся на 1 м3 сухого воздуха, и обозначают dС.В. г/м3. Определим объем, занимаемый этой влагой, используя мольное соотношение. Один кмоль водяных паров массой 18 кг занимает объем 22,4 м3. Отсюда объем 1г влаги равен . Тогда объем водяных паров, содержащихся в воздухе, необходимом для горения 1 кг топлива, равен .

Отсюда теоретический расход влажного воздуха равен:


м3/кг, (4.5)


а действительный расход влажного воздуха равен:


м3/кг. (4.6)

    1. ^

      Определение объема и состава продуктов сгорания


При проектировании теплотехнических агрегатов нужно знать количество образующихся газов, чтобы правильно рассчитать газоходы, дымовую трубу, выбрать устройство (дымосос) для удаления этих газов и т. д. Продукты сгорания рассчитываются следующим образом: сначала производится расчет объема и состава продуктов сгорания при  = 1, а затем – при >1.

В результате полного сжигания топлива при  = 1 образуются продукты сгорания, содержащие СО2, SO2, Н2О и N2.

Объем дымовых газов, образующихся при сгорании 1кг твердого или жидкого топлива при  = 1, равен:


м3/кг. (4.7)


Рассмотрим еще раз реакции окисления (4.1):



Используя мольное соотношение, можно определить, что из одного кмоля углерода массой 12 кг образуется один кмоль СО2 объемом 22,4 м3. Это значит, что в результате окисления 1кг углерода образуется двуокиси углерода. Тогда при сжигании 1кг топлива объем образовавшегося СО2 равен:

. (4.8)

Аналогичные рассуждения позволяют определить объем образовавшегося SО2 при сжигании 1кг топлива:

. (4.9)

В продуктах полного сгорания твердого или жидкого топлива водяной пар может образовываться:

1) при окислении водорода;

2) при переходе из топлива в результате испарения содержащейся в нем влаги;

3) при внесении влажным атмосферным дутьем.

Объем водяных паров при окислении водорода можно определить из мольного соотношения по реакции его сгорания: из одного кмоля водорода массой 2 кг образуется один кмоль водяных паров объемом 22,4 м3. Тогда при сжигании 1кг топлива объем водяных паров, являющихся результатом окисления водорода, равен:

.

При испарении влаги топлива из одного кмоля воды массой 18 кг образуется один кмоль паров объемом 22,4 м3. Тогда при сгорании 1кг топлива объем этой влаги составит:

.

Объем водяных паров, внесенных с воздухом, равен


м3/кг.


Общий объем влаги, образующейся при сгорании 1кг топлива, равен:





. (4.10)

Источниками азота в продуктах полного сгорания являются само топливо ((%)N2) и атмосферный воздух или обогащенное дутье.

По массе кмоля азота (28 кг) и его объему (22,4 м3) легко определить объем 1 кг азота: . Тогда

.


В атмосферном воздухе при соотношении объемов азота и кислорода объем азота составляет:

м3/кг.


Общий объем азота в дымовых газах, м3


. (4.11)


Состав продуктов полного сгорания при сжигании 1 кг топлива при =1 определяется следующим образом:


; ;

(4.12)

; .


Объем и состав продуктов сгорания при >1 будет отличаться от аналогичных характеристик при =1 из-за наличия избыточного воздуха.

Поскольку при =1 предусматривается полное окисление горючих компонентов, то при >1 объемы СO2 , SO2 и Н2О останутся в составе продуктов сгорания. Но избыточный воздух повлияет на объемы пара и азота следующим образом:


; (4.13)


. (4.14)


В дополнение к этому в продуктах сгорания появится свободный (избыточный) кислород, объем которого в пересчете на 1 кг топлива, определяется по формуле:


. (4.15)


С учетом всех дополнений можно рассчитать объем продуктов сгорания при >1:


м3/кг. (4.16)


Состав продуктов сгорания при >1:




; ;



(4.17)
; ;


.


Атомные и молекулярные веса веществ, образующихся при сгорании топлива

Элемент

Атомный вес

Вещество

Молекулярный вес

О

16,000

О2

32,000

H

1,008

Н2

2,016

N

14,008

N2

28,016

С

12,010

CO2

44,010

S

32,070

CO

28,010







Н20

18,016







SO2

64,070



Скачать файл (138 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации