Теоретический расчет температур горения

Пример: Рассчитать температуру горения мазута состава Н=10,8% С=87% О₂=1% S=0,7% N₂=0,5%. Воздух для горения содержит 0,015м³ Н₂О/м³ воздуха и подается с избытком . Начальная температура (воздух, мазут) . Общие тепловые потери стенками и факелом равны 6,5% от прихода теплоты.

Решение. Горение идет полностью по следующим реакциям:

(1)

(2)

(3)

Расчет ведем на 1 кг мазута. По формуле Менделеева низшая теплота сгорания мазута [1]:

Q 339,3·C + 1256·H + 109·(O – S) – 25,2·(9·H + W) (4)

 

где C, H, O, S,W – процентное содержание элементов в топливе

По средней теплоемкости мазута в 1кг мазута при 20^°С будет .

Определим расход воздуха. Сперва подсчитаем количество О ₂

По реакции (7)

(8)

(9)

__________________________

Итого: 3191

С учетом имеющегося в мазуте (10г) необходимое количество кислорода составит:

С учетом расход кислорода , азота и всего воздуха или по массе . Влагосодержание 1кг воздуха:

на 1 кг воздуха

Определим количество теплоты, вносимого в топку с сухим воздухом ( при 20^°С) и влагой воздуха () - ,

 

 

Следовательно, весь приход теплоты:

Подсчитаем потери теплоты:

Тогда уносится с топочными газами:

Определим состав (в кмоль) продуктов сгорания 1кг мазута заданного состава:

Составная часть топлива и воздуха	Продукты сгорания, кмоль
продукт	кмоль
		0,075
			0,054
				0,0002
(мазута)					0,00018
(воздуха)					0,0508
(избыток) 3,02-2,22=0,8						0,0357
Влага воздуха			0,096
Итого		0,075	0,0636	0,0002	0,050818	0,0357

 

 

Следовательно газы, выходящие из топки, содержат:

0,075 кмоль или 10,94%

0,0636 9,3%

0,0002 0,02%

0,5082 74,5%

0,0357 5,24%

___________________________________

Итого: 0,6827 кмоль или 100%

Энтальпия этих газов в :

1700^°С 1800^°С

90800 96500

71700 76700

91100 96500

55700 59600

58400 59600

 

Для расчета температуры горения мазута принимаем 1700°С. Тогда количество теплоты выходящих из топки газов составит:

Следовательно, . Поэтому принимаем и тогда

Значит .

Определяем разность:

Следовательно:

Итак температура горения мазута

Варианты заданий: Для топлива (древесина, торф, природный газ, каменный уголь) определить температуру горения, варьируя следующие теплофизические и режимные параметры

- начальная температура =20; 25; 30°С;

- влажность воздуха =0,01; 0,02; 0,03

- избыток подачи воздуха =1,1; 1,2;1,3; 1,4;

- потери от поступающего тепла =3; 4; 5; 6; 7.

Построить и объяснить зависимости температуры горения от избытка подачи воздуха, теплопотерь, состава топлива, используя программу расчета в пакете EXEL.

Описание программы

Программа требует введения исходных данных по элементному составу топлива, который можно взять из таблицы 1.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.
Воздух: О2, N2
Состав мазута (в % от масс):
Углерода С, %
Водорода Н2, %	11.85
Кислорода О2, %	0.4
Серы S, %		1.15
Азота N2, %
Влага,%
Воздух для горения содержит:
Воды H2O (м3 воды)/(м3 воздуха)	0.015
Избыток воздуха α	1.36