Расчет температур горения топлив

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:

(5.1)

(5.2)

(5.3)

Расчет ведем на 1 кг мазута. По формуле Менделеева (2.5) низшая теплота сгорания мазута:

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

Определим расход воздуха. Сперва подсчитаем количество О ₂

По реакции (5.1)

(5.2)

(5.3)

_________________________

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

Задание. Для топлива (древесина, торф, природный газ, каменный уголь) определить температуру горения со следующими исходными данными

- 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.

Алгоритм решения задания по примеру расчета температуры горения мазута.

ЗАНЯТИЕ 6

Использование уравнений полного и неполного сгорания для оценки качества сгорания топлива

 

Рассчитать выход токсичных газов , и выбрать наиболее экологически чистые виды топлив из таблицы:

 

Топливо	Состав горючей массы
С	Н	О	N	S
Древесина			42,6	0,5	–
Торф				2,5	–
Бурый уголь	64-77	4-6	15-25		0,5-7,5
Длиннопламенный	75-80	5-6	10-14	1,5	0,5-7
Тощий	88-90	4-4,5	3-4	1,5	1-3
Антрацит	90-93	2-4	2-4		0,5-2
Горючие сланцы	60-75	7-9	10-17		5-15
Мазут	86-88	10-10,5	0,5-0,8	0,5-0,8	0,5-3

 

Решение

Из уравнения полного сгорания определить количество RO₂:

(6.1)

(6.2)

Сделать аналогичное для уравнения неполного горения

(6.3)

А также найти содержание CO:

(6.4)

Значения избыточного содержания кислорода задаются в коэффициенте избытка воздуха

ЗАНЯТИЕ 7

Расчеты кинетики реакций

 

Определить зависимость константы равновесия от оптимальной температуры в реакции получения метанола и построить алгоритм рачета объема активной части (катализатора) реактора в зависимости от гидродинамического режима движения с условиями.

В реакции

(7.1)

cчитать, что лимитирующей стадией является адсорбция водорода на поверхности катализатора и поэтому скорость обратимой реакции записывается в виде

(7.2)