IV.4. Эксергетический анализ кпд конверсии.

(см.п.V.)

(см.п.III.3.)

= 0,73356 (см.п.VI.1.)

III. Технологический расчет и эксергетический анализ процесса горения.

Исходные данные и допущения:

1. Процесс горения – адиабатный.

2. Процесс протекает изобарно при давлении 1атм (или близком к нему).

3. Исходные компоненты и продукты сгорания рассматриваются как идеальные газы.

4. Состав топлива (по объему): 0,6CH₄ : 0,3C₃H₈.

5. Воздух, подаваемый в камеру сгорания, рассматривается как двухкомпонентная система с объемным соотношением компонентов

O₂ : N₂ = 21% : 79% = 1 : 3,76

6. Параметры топлива и воздуха на входе в камеру сгорания:

T₁=T_oc=T₀=298,15K

P₁=P_oc=Pº=1 атм

7. Воздух, подаваемый в камеру сгорания, подается с избытком. Коэффициент избытка воздуха α_изб=1,03.

III.1. Материальный баланс.

Уравнение реакции горения 1 моля топлива при полном сгорании топлива

0,6CH₄ + 0,3C₃H₈ + 2,7α_избO₂ +0,1N2+ 3,76*2,7 α_избN₂→1,5CO₂ + 2,4H₂O + 2,781(α_изб-1)O₂ + (2,7*3,76α_изб +0,1)N₂

C учетом того, что α_изб=1,03, уравнение реакции запишется в виде:

0,6CH₄ + 0,3C₃H₈ + 2,781O₂ +10,45656N2+ 0,1N₂ →

→1,5CO₂ + 2,4H₂O +0,081O₂ + 10,55656N₂

III.2. Энергетический (энтальпийный) баланс.

(Определение температуры адиабатного горения.)

Рассматриваемый процесс является стационарным процессом, совершающимся в открытой термодинамической системе. В этом случае энергетический баланс записывается в виде:

Полученное балансовое выражение является энтальпийным балансом:

Энтальпия компонента на входе в камеру сгорания равна стандартной энтальпии образования ; на выходе – определяется из соотношения:

Энтальпии компонентов на входе в камеру сгорания.

Компонент
CH4	-74,85	0,6
С3H8	-103,85	0,3
O2	0
N2	0

Энтальпии компонентов на выходе из камеры сгорания.

Компонент
CO2	-393,51	44,14	0,009	-407,1 + 44,14·10^-3T +4,52·10^-6T^2	1,5
O2	0	31,50	0,003	-9,53 + 31,46·10^-3T + 1,7·10^-6T^2	0,081
H2O	-241,8	30,0	0,011	-251,2 + 30,0·10^-3T + 5,36·10^-6T^2	2,4
N2	0	27,90	0,004	-8,5 + 27,88·10^-3T + 2,14·10^-6T^2	10,55656

Так как ,то

–1227,955+435,075*10^-3 T +42,3727 *10^-6 T²=0

В результате решения данного квадратного уравнения получаем:

T_{теор.ад.гор} =2305,519K

III.3. Эксергетический баланс.

Эксергетический КПД адиабатного горения: ;

T₁=T₀=298,15K ; T₂=T_{теор.ад.гор.}=2305,519К (см.III.3) ; P₁=P₂=P°=1атм

Для сечения 2-2 эксергии компонентов определяем по формуле:

Мольные доли компонентов:

Эксергии компонентов:

Компонент
CO2	20,10	44,14	0,009	0,103	94,369	1,5
O2	3,95	31,50	0,003	0,006	42,06	0,081
H2O	8,60	30,0	0,011	0,165	67,632	2,4
N2	0,70	27,90	0,004	0,726	47,47	10,55656