1. Расчёт горения топлива.

Принимая содержание влаги в природном и доменном газе равным W = 30%. Рассчитаем состав влажных газов [5, стр. 14, формула (I-6)]:

,

где - содержание какого-либо компонента в сухом газе, %

- то же, во влажном газе, %.

Состав влажного доменного газа, %:

Состав влажного природного газа, %:

Тогда содержание H₂O в доменном и природном газе, %:

Состав доменного и природного газов сводим в таблицу 1:

Таблица 1

Газ	СО2 , %	СО , %	Н2 , %	N2 , %	CH4 , %	C2H6 , %	C3H8 %	C4H10 %	C5H12%
ДГ	10,122	26,992	2,603	56,394	0,289	-	-	-	-
ПГ	0,193	-	-	1,068	94,665	0,212	0,125	0,058	0,087

Т.к. в исходных данных дано процентное содержания газов в топливе 20%ДГ и 80%ПГ, то определяем процентное содержание компонентов в смеси:

Проверка:

Расчет выполняется, ориентируясь на характерное для методических печей длиннофакельное сжигание топлива, осуществляемое, как правило, с коэффициентом расхода воздуха α=1,1.

Теплота сгорания доменного и природного газов:

кДж/м³

кДж/м³

Тогда теплота сгорания смеси газов:

кДж/м³

Расчёт расхода воздуха на горение, расчет состава и количества продуктов сгорания ведется на 100 м³ газа при нормальных условиях и дается в табличной форме (Таблица 3).

Таблица 3

Топливо				Воздух, м^3			Продукты сгорания, м^3
Компонент горения		Содержание компонента в газе или смеси газов	Объем компонентав 100 м^3 топлива, м^3	O2	N2	Vв	CO2	H20	O2	N2		Vпр.сг. (всего)
CO2		2,179	2,179	-	156,387·3,762=588,328	156,387+588,328=744,715	2,179	-	-	588,328 из воздуха 12,127 из топлива		842,247
CO		5,398	5,398	2,7			5,398	-	-
N2		12,127	12,127	-			-	-	-
H2		0,521	0,521	0,261			-	0,521	-
CH4		75,79	75,79	151,58			75,79	151,58	-
C2H6		0,017	0,017	0,51			0,34	0,51	-
C3H8		0,01	0,01	0,5			0,3	0,4	-
C4H10		0,046	0,046	0,276			0,184	0,23	-
C5H12		0,07	0,07	0,56			0,35	0,42	-
H2O		3,59	3,59	-			-	3,59	-
α=1	∑	100	100	156,387	588,328	744,715	84,541	157,251	-	600,455		842,247
	%	-	-	21	79	100	10,038	18,67	-	71,292		100
α=1,1	∑	-	-	172,026	674,161	819,187	84,541	157,251	24,177	660,501		926,47
	%	-	-	21	79	100	9,125	16,973	2,61	71,292		100

Определим калориметрическую температуру горения t_к из балансового уравнения условно адиабатного топочного объёма.

Согласно этому уравнению вся теплота, вносимая в радиационную зону, включая химическую теплоту топлива, физическую теплоту прогрева воздухаи топливарасходуется исключительно на нагрев образующихся продуктов сгорания, характеризуемый теплосодержание

Выразим температуру и получим:

,

где - расчётные удельные объёмы воздуха на горение и образующихся

продуктов сгорания отнесённых к 1м³ топлива;

- температуры подогрева воздуха 490 ^oC и газа 300 ^оС (по условию)

- средняя изобарная теплоемкость воздуха принимаем по

[3,Табл.2.13,стр.40];

где - средняя изобарная теплоёмкость продуктов сгорания в интервале

температур от 0 до [3,Табл. 2.13,стр.40].

,

где - средняя изобарная теплоёмкость отдельных компонентов газовой смеси продуктов сгорания при[3,Табл. 2.13,стр.40].

где - объемные доли компонентов, вычисленные при расчёте процесса горения по стехиометрическим реакциям .

Средняя изобарная теплоёмкость топливной смеси в интервале температур от 0 до (по условию) определяется:

,

где - средняя изобарная теплоёмкость компонентов смеси [3,Табл. 2.13,стр.40].

- объёмные доли компонентов

Поскольку теплоёмкости реальных газов, к которым относятся и продукты сгорания топлива, существенно зависят от температуры , то в балансовое уравнение топочного объёма входят две взаимосвязанные искомые величины:и. Поэтому поискнеобходимо проверить методом последовательных приближений.

В 1-м приближении:

Тогда расхождение между предполагаемым и расчетным значением:

Принимаем .

Для определения действительной температуры в сварочной зоне печи необходимо воспользоваться пирометрическим коэффициентом:

Тогда ;

для методической печи с торцевой выдачей металла [5,стр.6];

Принимаем – действительная температура в сварочной зоне.