Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Декабря 2015 в 20:29, задача
Для заданного вида топлива рассчитать теоретически необходимое количество воздуха, объемы продуктов сгорания, дымовых газов, объемные доли и концентрацию золы, а так же энтальпии воздуха и дымовых газов при различных коэффициентах избытка воздуха.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. А.Н. КОСЫГИНА
______________________________
Кафедра промышленной теплоэнергетики
Индивидуальное домашнее задание
по курсу “Теория горения”
“Расчет характеристик топлива”
Вариант № 8
Выполнил: Чавкин И.А.
Группа 34-11
2 курс
Москва 2013 г.
Задания на расчет характеристик топлива (курс «Теория горения») приведены в Приложении 1.
ПРИМЕР РАСЧЕТА
ЗАДАНИЕ
Для заданного вида топлива рассчитать теоретически необходимое количество воздуха, объемы продуктов сгорания, дымовых газов, объемные доли и концентрацию золы, а так же энтальпии воздуха и дымовых газов при различных коэффициентах избытка воздуха.
Топливо – фрезерный торф: влажность рабочего топлива зольность на сухую массу Кол-во газоходов |
WP=55% AC=11% 6 |
Часть I. Расчет теплообмена в топке
1. Характеристика топлива
При различных теплотехнических расчетах характеристики топлива относят к рабочей и сухой горючей массе.
Выбираем средний состав рабочей массы топлива:
WP=5,5%; AP=23,6%; SPop+k=0,8%; Cp=59,6%; HP=3,8%; NP=1,3%; OP=5,4%
Низшая теплота сгорания рабочего топлива среднего состава:
Qнр=23650 кДж/кг.
Выход летучих на горючую массу: VГ=70%.
[ Приложении 1 Таблица 2)]
2. Определение горючей массы топлива
Коэффициент пересчета с рабочей массы среднего состава на горючую (множители для пересчета состава топлива приведены в Приложении 2 Таблица 1):
Состав горючей массы:
Условная масса топлива, лишенного влаги, золы и сульфатной серы, называется горючей и выражается равенством:
3. Элементарный состав рабочей массы топлива при заданной влажности и зольности (WP=55%, AC=11%)
Коэффициент пересчета с сухой массы на рабочую (множители для пересчета состава топлива приведены в Приложении 2 Таблица 1):
Содержание золы в рабочем топливе заданного состава:
Коэффициент пересчета с горючей массы топлива на рабочую массу заданного состава (множители для пересчета состава топлива приведены в Приложении 2 Таблица 1):
Элементарный состав рабочей массы заданного топлива:
Рабочим называют топливо, поступившее к потреблению
Масса топлива, полностью лишенного влаги, называют сухой, выражается равенством:
4. Определение состава топлива и теплоты сгорания топлива.
В соответствии с заданием, в котором указан бассейн добычи (месторождение) топлива, следует выбрать основные расчетные параметры топлива из таблиц [Л-1 стр. 164].
Низшая теплота сгорания рабочей массы 1кг твердого или жидкого топлива:
где: Cp, Hp, Op, Spл, Wp – содержание отдельных составляющих в твердом или жидком топливе, %.
Низшая теплота сгорания для 1м3 газообразного топлива:
Высшая теплота сгорания для 1м3 газообразного топлива:
где: СО, Н2, СН4 и т.д. – содержание отдельных составляющих в газообразном топливе, %.
В ряде установок приходиться сжигать смесь двух топлив, состоящую из твердых или жидкого и твердого топлив, а также из твердого и газообразного топлив.
Низшая теплота сгорания рабочей массы смеси в этом случае считается по формуле:
где: g1- массовая доля одного из топлив в смеси;
- низшая теплота сгорания
рабочей массы одного и
При сжигании твердого или жидкого топлива в смеси с газом расчет условно ведется не на 1кг сжигаемой смеси, а на количество газа, приходящегося на 1кг твердого или жидкого топлива:
где: х- количество газа, приходящегося на 1кг твердого топлива, м3/кг; - низшая теплота сгорания твердого или жидкого топлива, кДж/кг; - низшая теплота сгорания газа, кДж/м3.
5. Определение присосов воздуха
и коэффициентов избытка
Принципиальная скелетная схема котельного агрегата для данного примера показана на рисунке 1.
Коэффициент избыточного воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличивается. Это обуславливается тем, что давление в газоходах (для котлов, работающих под разряжением) меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Обычно при расчетах температуру воздуха, присасываемого в газоходах, принимают в пределах 25-30 ºС.
Присос воздуха принято выражать в долях теоретического количества воздуха, необходимого для горения:
где: ΔVприс- количество воздуха, присасываемого в соответствующий газоход агрегата, приходящийся на 1кг сжигаемого твердого или жидкого топлива или на 1м3 газа при нормальных условиях, м3/кг или м3/м3.
При расчете присосы воздуха принимаются по Таблице 3 Приложение 2.
Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к соответствующим присосам воздуха:
где: i – номер поверхности нагрева после топки по ходу продуктов сгорания;
αТ – коэффициент избытка воздуха на выходе из топки.
Коэффициент избытка воздуха в конце топки принимается в зависимости от вида топлива, способа его сжигания и конструкции топки (Таблица 2 Приложение 2). Принимаем .
Коэффициент избытка воздуха за камерой догорания:
Коэффициент избытка воздуха за первым котельным пучком:
Коэффициент избытка воздуха за пароперегревателем:
Коэффициент избытка воздуха за вторым котельным пучком:
Коэффициент избытка воздуха за экономайзером:
Коэффициент избытка воздуха за воздухоподогревателем:
Принимаем .
Коэффициент избытка воздуха за камерой догорания:
Коэффициент избытка воздуха за первым котельным пучком:
Коэффициент избытка воздуха за пароперегревателем:
Коэффициент избытка воздуха за вторым котельным пучком:
Коэффициент избытка воздуха за экономайзером:
Коэффициент избытка воздуха за воздухоподогревателем:
6. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.
При расчете определяются теоретические и действительные объемы воздуха и продуктов сгорания.
Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания:
При сжигании твердого и жидких топлива:
При сжигании газа:
Теоретический объем азота в продуктах сгорания:
При сжигании твердого и жидких топлива:
При сжигании газа:
Объем трехатомных газов:
При сжигании твердого и жидких топлива:
При сжигании газа:
При расчете следует учитывать, что диоксид углерода и сернистый газ принято объединять и называть «сухие трехатомные газы», обозначая через RO2, т.е. .
Теоретический объем водяных паров:
При сжигании твердого и жидких топлива:
При сжигании газа:
Избыточное количество воздуха для каждого газохода:
Действительный объем водяных паров:
Действительный суммарный объем продуктов сгорания:
Объемные доли трехатомных газов, водяных паров и суммарную объемную долю:
Концентрация золовых частиц в продуктах сгорания (считается только при сжигании твердого топлива):
где: аун – доля золы топлива в уносе, для камерных топок при сжигании твердого топлива принимается аун =0.95, для слоевых топок выбирается из характеристик топки или принимается в пределах аун =0.05-0.25 в зависимости от вида твердого топлива и вида колосниковой решетки.
Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводятся в таблицу.
Таблица 2. Объемы продуктов сгорания, объемные
доли трехатомных газов, концентрация золы
|
Величина |
Теоретические объемы | |||||
Газоходы | ||||||
Топка |
I кот. Пучок |
Перегреватель |
II кот. пучок |
Экономайзер |
воздухоподогреватель | |
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева |
1,25 |
1,3 |
1,35 |
1,45 |
1,55 |
1,61 |
Избыточное количество |
0,532 |
0,638 |
0,744 |
0,957 |
1,170 |
1,298 |
Объем водяных паров |
0,834 |
0,835 |
0,837 |
0,841 |
0,844 |
0,846 |
Полный объем продуктов сгорания |
3,468 |
3,576 |
3,684 |
3,900 |
4,117 |
4,246 |
Объемная доля трехатомных газов |
0,118 |
0,115 |
0,111 |
0,105 |
0,100 |
0,009 |
Объемная доля водяных паров |
0,238 |
0,230 |
0,224 |
0,211 |
0,200 |
0,194 |
Суммарная объемная доля |
0,357 |
0,346 |
0,336 |
0,317 |
0,300 |
0,291 |
Концентрация золы в продуктах сгорания |
0,0076 |
0,0079 |
0,0081 |
0,0086 |
0,0091 |
0,0940 |
7. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания.
Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха и продуктов сгорания относить к 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива и к 1 м3 газообразного топлива. Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева (значения коэффициента избытка воздуха берутся из табл. 2.). Расчет следует производить для всего возможного диапазона температур после поверхностей нагрева, так как температуры эти неизвестны. В дальнейших расчетах при использовании значений энтальпии допускается линейная интерполяция в интервале температур 100 К.
Энтальпия теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур:
где: B – энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/м3 принимается для каждой выбранной температуры из таблицы 4 Приложение 2; Vº - теоретический объем воздуха, необходимый для горения.
Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур:
где: , , - энтальпия 1 м3 трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров, принимается для каждой выбранной температуры (табл. 4 Приложение 2); - объемы трехатомных газов, теоретические объемы азота и водяных паров (табл. 2.).
Энтальпия избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур:
Энтальпия продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α>1
Энтальпия золы, учитывается только при аун·Ар> 1.4 [кг·102/МДж]:
где: - энтальпия 1кг золы.
Для нашего примера 0,35*0,55<1.4, энтальпия золы не учитывается.
Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводятся в таблицу (форма расчетной таблицы применительно к промышленному котлоагрегату приведена в табл. 3).
Таблица 3. Энтальпия продуктов сгорания.
Поверхность нагрева |
Тем-ра после пов. Нагрева ºС |
|
|
|
|
Топочная камера |
2200 1400 1000 |
11869,5 7250,5 5012,3 |
15244 9166,1 6292,6 |
2373,9 1450,1 1002,5 |
14243,4 8775,6 6060,8 |
I конвективный пучок |
1000 800 700 |
5012,3 3947,2 3418,1 |
6292,6 4909,6 4237,3 |
1002,5 789,44 683,62 |
6060,8 4773,14 4133,22 |
Пароперегреватель |
700 650 600 |
3418,1 3157,08 2896 |
4237,3 3901,13 3585 |
683,62 631,4 579,2 |
4133,22 3817,6 3501,9 |
II конвективный пучок |
600 450 300 |
2896 2138,9 1406,2 |
3585 2642,2 1726,8 |
579,2 427,78 281,24 |
3501,9 2586,28 1700 |
Водяной экономайзер |
300 250 200 |
1406,2 1167,8 929,4 |
1726,8 1862,1 1138,8 |
281,24 233,56 185,88 |
1700 1411,66 1123,28 |
Воздухоподогреватель |
200 150 100 |
929,4 696,1 462,9 |
1138,8 851,3 563,5 |
185,88 139,22 92,58 |
1123,28 841,32 559,32 |