Тема 3: Калориметрическая температура горения топлива

Задача №1. Определить, как изменится калориметрическая температура горения топлива, если: А) коэффициент избытка воздуха в уходящих газах увеличится в 2 раза; Б) температура топлива, подаваемого в топочное пространство, увеличится в 2 раза.

Дано:
СН4	=80,0 %	1. По (12) определяем теоретический расход воздуха: V^0=10,12 м^3/м^3. 2. По (16) рассчитаем объем трехатомных газов: VRO2 =1,15 м^3/м^3. 3. По (18) рассчитаем объем паров азота: V^ОN2 = 7,99 м^3/м^3. 4. По (18) определим объем водяных паров: V^ОН2О = 2,25 м^3/м^3.
C2H6	=15,0 %
CO2	=5,0 %
α	=1,2
tт	=10°С
tв	=10°С
Δtк - ?

5. По (7) определяем теплоту сгорания газа:

Q_н^р=37 257,5 кДж/м³.

6. По (30) вычислим физическую теплоту топлива, вносимого в топочное пространство :

I_т = 10·(80/100·1,55+15/100·2,21+5/100·1,3)=16,3 кДж/м³.

7. По (31) вычислим физическую теплоту вносимого воздуха:

I_в = 10·10,12·1,299·1,2=157,7 кДж/м³.

8. Располагаемая теплота в топочном пространстве составит:

Q_топ =38257,5+16,3+157,7=38432,5 кДж/м³.

9. Задаемся двумя температурами: 1500°С и 2500°С. Для каждой из них по (32) вычисляется величина энтальпии дымовых газов:

1500°С: I_дг = 1500·(2,35·1,15+1,45·7,99+1,86·2,25)=27709,5 кДж/м³;

2500°С: I_дг = 2500·(2,51·1,15+1,52·7,99+2,06·2,25)=49165,8 кДж/м³.

10. Графически определяем, что калориметрическая температура составит 2000°С. Для проверки полученного значения температуры определяется энтальпия дымовых газов:

2000°С: I_дг = 2000·(2,45·1,15+1,49·7,99+1,97·2,25)=38310,2 кДж/м³;

11. Вычисляем погрешность расчетов:

Δ=(38310,2-38431,5)/38310,2·100 = -0,32%.

Полученная величина менее 3%, что означает верное определение значения калориметрической температуры горения.

12. При условии, что коэффициент избытка воздуха увеличится в 2 раза, произведем расчеты пп.7-11. В результате найдено новое значение калориметрической температуры горения, равное 2007°С, что составит 0,35% от первоначального.

13. При условии, что температура топлива увеличится в 2 раза, произведем расчеты пп.6-11. В результате найдено новое значение калориметрической температуры горения, равное 2001°С, что составит 0,05% от первоначального.

Результат: t_к=2000°С; по условию А) Δt_к=0,35%; по условию Б) Δt_к=0,05%.

Библиографический список

1. Ляшков, В. И. Теоретические основы теплотехники : учеб. пособие для вузов по специальности "Энергообеспечение предприятий" / В. И. Ляшков . - М. : Высш. шк. , 2008 . - 317 с. : ил. .

2. Варнатц, Ю. Горение: физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл; Пер. с англ. Г. Л. Агафонова; под ред. П. А. Власова . - М. : Физматлит , 2003 . - 352 с.

3. Кузнецов, Н.В. Тепловой расчет котельных агрегатов / В.М.Гурвич, Н.В.Кузнецов. - М.: Госэнергоиздат, 1973. - 465 с.

4. Матвеева, И.И. Энергетическое топливо СССР: (ископаемые угли, горючие сланцы, торф, мазут и горючий газ): справочник / И.И. Матвеева, Н.В. Новицкий, В.С. Вдовченко и др. – М.: Энергия, 1979. – 129 с.: ил.

5. Стаскевич, Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец, Д.Я. Вигдорчик. – Л.: Недра, 1990. – 762 с.: ил.

Приложение 1