книги / Расчёты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
..pdfВоде К= 240 Вт/(м2 •о С}. Определить расход воды и
необходимую площадь поверхности нагрева при проти
ваточной схеме теплообмена.
Реш е н и е Тепловую мощность находим по формуле
|
10000 |
|
30) =223000 Вт = 223 кВт. |
||
Ф = mlcl (t1 - t2 ) = -- 2680 (60 - |
|||||
|
3600 |
|
|
|
|
Определяем расход воды по формуле |
|
|
|||
Ф |
= |
223000 |
|
=7,6 кг/с=27400кГjч. |
|
mи = |
4190 (32 - |
25) |
|||
Cz ( t; - t;) |
|
|
|
||
Сре,у,нелогарифмическая разность температур при противотоке |
|||||
( [ 1 - t; )- (t2 |
- t; )= (60 - |
32) (30 - 25) = 13,4 ос. |
|||
Мер = |
|
, |
|
|
6032 |
t1 |
|
t2 |
2,3Jg |
з02s- |
|
2,31g -- , |
|
|
|||
t2 |
t1 |
|
|
|
Расчетная площадь поверхности теплообмена
ф |
223·103 |
р=--= |
=69,3 м2 • |
КМср |
240·13,4 |
ЗО. Стальная труба диаметром 100 мм с температу рой стенок t1 = 1270 С проходит в кирпичном канале раз
мером 0,28ХО,35 м с температурой |
|
стенок |
t2 =270 С |
||||
Определить теплопередачу |
излучением с 1 м |
трубы в |
|||||
1 ч. Принят]:> для |
стали С1=4,2 Вт/(м2 • К4) |
и |
для кир |
||||
пича, из которого |
выложен |
канал, С2=5,33 |
Вт/{м2 ·К4). |
||||
Реш е н и е Приведенный коЭффициент излучения с учетом пло |
|||||||
щадей трубы и канала равен |
|
|
|
|
|
||
С' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Со - коэффициент |
излучения |
абсолютно |
черного |
тела, равный |
|||
5,65 Вт!(м2 1(4). |
|
|
|
|
|
|
|
Определяем соотношение площадей' |
|
|
|
|
|||
|
__3..;..,1_4_.0.....;'_1_.1_ = О |
25 |
|
|
|||
|
2·1 (0,28+0,35) |
, . |
|
|
31
torita
С' = |
I |
=4,048т/(мЧ<4). |
|
||
1 |
( 1 |
1 ) |
-+025 |
~-- |
|
4,2 ' |
5,33 |
5,65 |
Количество теплоты, излучаемое с 1 м2 трубы, будет равно:
Q=C 1 [(1~)4_(1~)4]Pl =
= 4,04 [(~:y- (~:)4]3.14.0,1.1-3600 = 797,5 МДж.
Глава III
ЗАДАЧИ ПО РАСЧЕТУ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
§ 1. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВА
Рассмотрим в качестве примера расчет горения под
московного угля, сжигаемого в выносной топке.
3 а Д а н о.
Состав угля по справочным данным на рабочую
(%): 0-30,5; НР-2,3; SP-2,7; NP-0,6; ОР-9,2;
АР-21,8; WР-ЗЗ.
2. Влагосодержание воздуха, согласно климатологи
ческим таблицам и I-d-диаграмме, составляет d= 10 r
на 1 кг сухого воздуха.
3. Требуемая практическая температура горения tn=1050°C (1323°К).
Определить количество, влагосодержание и энталь
пию дымовых газов и расход воздуха на горение топ
лива.
Реш е н и е. Порядок расчета и его результаты располагаем в виде табл. 111 1. Расчет ведем по стехеометрическим соотношениям химических уравнений реакций окисления горючих составных частей
топлива (графа 2, строки 1-7) Во избежание большого количества дробных цифр расчет удобно вести на 100 кг топлива. В этом случае количество отдельных составных частей топлива в 100 кг будут чис
ленно равны процентным соотношениям его состава (графа 2, стро
ки 1-7). Плотности продуктов горения являются справочными вели
чинами. Числа графы 5 (строка 8) суммируют с учетом минусового знака у кислорода топлива (строка 5, графа 5), так как кислород,
содержащий.ся в составе топлива, участвует в окислении горючих час
тей последнего Поэтому на величину кислорода, содержащегося в со
ставе топлива, уменьшается количество кислорода, вовлекаемого из
атмосферного воздуха в процесс горения. Азот и влага являются
негорючими веществами. Поэтому они без изменения количества (вла
га в виде водяных паров) переходят в состав дымовых газов, что услов-но обозначено стрелками в графе 3 (строки 4 и 7). Отноше
ние 77 : 23 в строке 9 соответствует процентному содержанию азота и кислорода в атмосферном воздухе по массе. Множитель 0,001 в строке 10 соответствует переводу граммов в килограммы.
Итог, подсчитанный в строке 11, определяет количество продуктов
горения (графы 18, 19) и расход воздуха (графы 20, 21) при тео
ретическом количестве воздуха, без его избытка (а = 1), когда весь
кислород участвует в реакциях процесса горения. Практнчески для
33
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 111.1. |
Расчет горения |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ХОД |
расчета |
|
|
|
<t"''" |
|
|
|
f-.Q)~ |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"'м |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U Q.~ |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
"ro |
|
>.:>i |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
~e~~ |
|
<t<; |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'"' |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
::=:а:;_а; |
&'" |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~~e |
Расход |
|
з o |
",:>i |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
элемен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
"'- _ |
|
кислорода, |
|
"", |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
тариый |
|
|
|
|
|
|
|
|
;::: |
~s:;'"((j |
кг. иа 100 кг |
|
~~=~ |
.. |
:.: |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
:а о Cl.f-< |
|
|
|
ф>' |
'" |
... |
:.: |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
состав |
|
|
|
|
реакция |
|
топлива |
|
|
uф |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
o.o::r::: |
|
ot::(~o |
... ... |
|
|
|
|||||||||||
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
:а &. ~ '"" |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<:'; ... :>i |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
"''" |
- |
топлива, |
|
|
|
|
горения |
|
=,.Qo~Q.) |
|
|
|
|
|
|
gg. |
|
|
|||||||||||
" |
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~~~~ |
|
|
|
~=toi'~ |
|
о .. |
|
|
|||||||||
|
по Массе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~o:.:Q |
';0 |
|
|
|
|||||||||||
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>":.:-'" |
|
|
|
|
t:::: .. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>.,":0"'- |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
I |
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
---- |
5 |
|
|
|
----- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
б |
7 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
1 |
|
e P-30,5 |
|
|
|
с+о. = СО. |
|
2,67 |
|
30,5 2,67=81,4 |
|
3.67 |
1,977 |
|
|
|
|||||||||||||
2 |
|
НР-2,3 |
|
н, + |
0,50, = н.о |
|
8 |
|
2,38=18,4 |
|
9 |
|
0,805 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
3. |
|
SP-2,7 |
|
|
|
S +0, = SO, |
|
1 |
|
2,71=2,7 |
|
2 |
|
2,86 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
4 |
|
NP-O,6 |
|
|
|
NT _~ Nд |
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
1,25 |
|
|
|
|||||||||||
5 |
|
ОР-9,2 |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
(-9,2) |
|
- |
|
1,43 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
6 |
|
АР-21,8 |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
- |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
7 |
|
WР-ЗЗ |
|
|
|
WT -+ W |
A |
|
I |
- |
|
- |
|
- |
|
0,805 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и то го |
|
|
|
|
93,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
9 |
|
Вовлекается N, |
с |
B~~ДYXOM |
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
1,25 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
при |
IX=1; |
N,= 1 2з 93,3- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
=312 кг |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
||||
10 |
|
Вовлекается н,о с воздухом |
|
|
|
|
|
0,805 |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
при d=IO г на 1 кг сухо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
го воздуха; |
н,о= (93,3+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
+312) 10 0,001 =4,05 |
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
111 |
|
и т о г о |
при а= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
12 |
|
|
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
1,43 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
При а-1,7 расход кислоро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
13 |
|
да 93,3-1,7 = 158,5 кг |
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
1,25 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Вовлекается азота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
77 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
158,5 2з -530 кг |
|
(158,5+ |
|
- |
|
- |
|
- |
|
0,805 |
|
|
|
||||||||||||||
|
Вовлекается |
н,о |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
. |
|
+530)0,01 =6,88 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Итого |
при а=I,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Колич~ство сухих дымовых
газо.
14
подмосковного угля (на 100 кг угля)
|
|
|
|
|
|
|
Состав и количество газообразных продуктов горения |
|
|
|
Расход |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при нормальных |
устювинх |
|
|
|
|
|
|
|
|
воздуха |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
СО, |
Н,О |
|
|
О, |
|
N, |
|
|
|
О, |
|
всего |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
м" |
|
|
|
|
кг |
|
М' |
КГ |
|
|
м' |
|
КГ |
м' |
КГ |
|
|
м' |
|
|
КГ |
|
м' |
|
КГ |
|
|
м' |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
--- |
|
|
- |
|
|||||||||||||||
-- |
|
- |
-- |
|
-- |
|
- |
-- |
-- |
--- |
|
- |
|
- |
|
--- |
--- |
|
|
|
||||||||||||||
8 |
|
|
9 |
10 |
|
|
11 |
|
12 |
13 |
14 |
|
|
15 |
|
|
16 |
|
17 |
|
|
18 |
|
|
19 |
20 |
|
|
21 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
114 |
|
|
58,7 |
- |
|
|
- |
|
- |
- |
- |
|
|
- |
|
|
- |
|
- ' |
|
I |
114 |
58,7 |
- |
|
|
,= |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
- |
|
|
- |
20,7 |
|
|
2',7 |
|
- |
- |
- |
|
|
- |
|
|
- |
|
- |
|
|
20,7 |
2),7 |
- |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
- |
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
5,4 |
1,885 |
- |
|
|
- |
|
|
- |
|
|
|
|
5, \ |
|
|
1 8З5 |
- |
|
|
- |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
- |
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
- |
- |
06 |
|
|
О 1\ |
|
- |
|
- |
|
|
о ,б |
|
|
О \8 |
- |
|
|
- |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
- |
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
- |
- |
- |
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
|
- |
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
- |
- |
- |
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
|
- |
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
- |
33 |
|
|
1 |
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
|
33 |
|
|
41 |
- |
|
|
- |
|
|
1= |
|
|
|
|
|
\- |
|
|
1= |
|
|
|
I |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
I |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11l4158,iI5J,7167,715,41I,~851 |
0,3 |
1 |
О,!8 |
|
|
1-1-117з,7 |
|
|
|
|
|
1 - |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1128,7651 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
- |
|
|
- |
- |
|
|
- |
|
- |
- |
312 |
|
|
246,14 |
|
|
- |
|
I |
312 |
|
|
246,14 |
- |
|
|
|
- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
- |
|
|
- |
4,05 |
|
|
5,03 |
|
- |
- |
- |
|
|
- |
|
- |
|
- |
|
|
4,05 |
|
|
5,03 |
- |
|
|
|
- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1114158,7157'75172'7з15,411'8851312'61246,621-1-1489,75/379,93 r 408,82\317
|
|
|
|
|
|
65,245,5 |
65,2 |
45,5 |
|
|
|
|
530 |
424 |
|
530 |
424 |
6,88 |
8,55 |
- |
|
|
|
|
6,88 |
8,55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1114158'7160,58176'2515'411.8851530'61424,48165'2145,51775'781606'8151695,38\538
I 1- I- 1 - 1- 1 - 1 - 1 1 - 1 - 1 715,21 |
I 1- |
35
повышения степени химической полноты горения в процесс вводят некоторое избыточное количество воздуха, характеризуемое коэффи циентом избытка воздуха а Его значения рассчитывают из теплово го баланса процесса горения 1 кг топлива, имея в виду необходи мость достижения требуемой практической температуры горения топ· лива Приводим уравнение теплового баланса процесса горения 1 кг
топлива.
(Ш.l)
где Q: - низшая теплота сгорания 1 кг топлива [для подмосков ного угля по справочным данным Q~= 10 740 кДж/кr
|
(2560 ккал/кг)], |
|
|
|
|
|
|
L~ - |
теоретический расход |
воздуха |
на горение 1 кг топлива |
||||
|
[согласно |
расчету |
(табл |
III |
1, графа 20, |
строка ll), |
|
|
L~=408,82 |
100=4,9 кг/кг], |
|
|
|||
СВ - |
теплоемкость воздуха |
по |
массе [по справочным данным |
||||
tB - |
СВ = 1,005 кДж/(кг,ОС) |
или Св =0,24 ккал/(кг,ОС)], |
|||||
температура воздуха (ОС) |
при |
отсутствии его подогрева |
|||||
|
принимаем |
tB = 10° С |
(при |
сжигании мазута воздух обя· |
|||
|
зательно подогревают до 100-1500 С Прн сжигании топ· |
||||||
|
лива в печах также часто используют подогретый воздух |
||||||
t" - |
из зоны остывания печей); |
|
|
|
|||
температура топлива, ОС; |
|
|
|
||||
СТ - |
теплоемкость топлива |
по |
массе для твердого топлива; |
||||
|
величина ttC-r исчезающе мала в сравнении с предыду |
||||||
|
щими двумя слагаемыми, |
в связи с чем ею |
пренебре |
гаем [мазут подогревают до 80-1000 С для обеспечения
необходимой дисперсности капель; теплоемкость мазута подсчитывают по формуле
СТ = 1,74+0,00252 tT , |
кдж/ (кг.ОС) или |
|
СТ =0,415+0,0006 t-r |
ккал/(кг,ОС)]; |
|
L~ - теоретическое количество продуктов |
горения 1 кг топли |
|
ва Согласно расчету горения (табл. |
III 1, графа 18, стро· |
ка 11), L~=489,75' 100=4,9 кг на 1 кг топлива;
11( - калориметрическая температура горения, ОС.
Ее определяют по формуле
|
tп |
|
|
|
|
|
tk = -- |
|
|
|
|
(Ш.2) |
|
fJ(]ир |
|
|
|
|
|
|
где [(]- требуемая практическая |
температура |
горения, |
назначаемая |
|||
по условиям технологии |
Для |
нашего |
расчета |
trr = |
10500 С; |
|
ТJnир - пирометрический коэффициент |
полезного действия |
процес· |
||||
са горения (коэффициент прямой отдачи) |
Для топМных |
|||||
устройств \!ОЖIlО ПРИНИ'llзть Т]пир=0,9 |
Тогда |
|
|
|
||
1050 |
|
|
|
|
|
|
tK = - |
=1170°С; |
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
Сfj;-- теп.lОемкость продуктов горения по |
массе |
(дымовых га· |
||||
308). Она может быть |
подсчитана как средневзвешенная |
36
теплоемкость газовой смеси по известным формулам тер·
модинамики
Для проектных f1асчетов допустимо также пользоваться при·
ближенной формулой теплоемкости дымовых газов по массе
[кдж/ (кг· ОС)]
или в ккал/(кг,ОС) |
|
Сд = 0,25 + 0,000014tд. |
(Ш.3) |
Принимая в нашем случае tк =t.ц=11700 С, получаем |
|
Сд = 1,05 +0,00006·1170 = 1,115 кдж/(кг,ОС). |
|
Из уравнения (ПI l) получаем |
|
Q~+ tTCT |
(Ш.4) |
а=-------------- |
|
L~ tKCA- L2 СВ t. |
|
После подстановки получаем |
|
10740 |
=1,7. |
а= |
4,9·1170·1,115 - 4,09.1 ,005
При этом избытке воздуха продолжаем расчет горе
ния топлива (табл. 111.1, строки 12--15).
Если дымовые газы предназначены для использова
ния в качестве теплоносителя в сушилке, то возникает
необходимость дополнительно определить их влагосодер
жание dд и энтальпию 1д. Определяем влагосодержание
дымовых газов:
|
|
|
|
|
(Ш.5) |
где Он,о - |
масса |
водяных паров |
в дымовых газах, |
отнесенная на |
|
LCA - |
1 кг топлива; в нашем случае она равна |
0,6058 |
кг; |
||
масса |
сухих дымовых |
газов от сжигания |
1 кг |
топлива; |
|
|
|
|
|
|
(Ш.6) |
в иашем случае |
|
|
L cA = |
775,78 - |
60,58 = 7,152 кг. |
|
100 |
- |
Тогда
0,6058
dд = 7,152 1000 = 86 г на 1 кг сухих гаЗ0В.
37
ЭнтаJJЬПИЮ продуктов горения, отнесенную к 1 кг сухих дымовых газов, определяют по формуле
Q~ + L~ Св tи а +tT |
СТ |
(Ш.7) |
Iд = |
|
|
Lс.д |
|
|
Величиной tTeT для твердого топлива пренебрегаем.
В нашем случае L~ а=6,9538 кг/кг. Тогда
/д = 10740 +6,9538.1,005.10 = 1600 кДж на 1 кг сухих газов. 7,152
По значениям dд и lд находят на l-d-диаграмме
точку, соответствующую состоянию дымовых газов.
Правильность выполненного расчета горения топли
ва проверяют методом составления материального ба ,'JaHCaэтого процесса (табл. III.2).
т а б л и ц а 111.2. Материальный баланс процесса
горения 100 кг топлива
|
|
риходные |
|
Количе- |
! |
|
Расходные |
Колнче- |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
статЬи |
|
СТВО, кг |
|
статьи |
СТВО, кг |
|
||
Топливо .. |
|
100 |
|
Дымовые газы |
775,78 |
|
||||
Воздух |
|
695,38 |
|
|
|
|
|
|
||
Невязка баланса |
|
2,2 |
|
Зола |
|
21,8 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ит ого |
|
797,58 |
|
|
|
И т о r о |
797,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НеВЯзка баланса |
797,58-795,38 |
100=0,28%. |
|
|
||||||
|
|
|
795,38 |
|
|
|
|
|
|
В инженерных расчетах допускается пользоваться
счетной логарифмической линейкой, разрешающая спо собность которой в отношении точности находится в
пределах до 0,5 %. Поскольку в нашем случае невязка
баланса составляет 0,28<0,5%, то расчет считается
выполненным правильно и пересчета не требует.
§ 2. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
Рассчитыва~м в качестве примера горение природно го газа Саратовского м~сторождения.
Задано 1. Объемный состав газа (по справочным данным)
38
(%): СН4-94; С2Н6-1,2; СзНв-0,7; C4H to-0,4;
C5H I2-O,2; С02-О,2; N2-3,3. BCCIO 100%.
2. Влагосодержание воздуха, согласно климатологи
ческим таблицам и I-d-диаграмме, составляет d= 10 г
на 1 кг сухого воздуха.
3. Природный газ сжигается во вращающейся ке рамзитообжигательной печи. Требуемая температура об
жига tп= 12000 С.
Определить: количество, влагосодержание и энталь
пию дымовых газов и расход воздуха на горение топ
лива.
Реш е н и е. Порядок расчета и его результаты рас
полагают в виде таблицы (табл. III.3). Расчет ведут по
стехеометрическим соотношениям химических уравнений
.реакциЙ горения |
(графа 3, строки 1-7). Во |
избежание |
большого количества дробных цифр расчет |
ведут на |
|
100 м3 топлива. |
В этом случае количества |
отдельных |
его составных частей в 100 м3 газа будут численно
равны процентным соотношением его состава (графа 2,
строки 1-7). Азот и углекислый газ являются негорючи
ми компонентами топлива. Поэтому они без изменения
количества переходят в состав дымовых газов, что ус
ловно обозначено стрелками в графе 3 (строки 6 и 7). Отношение 79: 21 (строка 9) соответствует объемно
му содержанию азота и кислорода в атмосферном воз
духе, выраженному в %. Множитель 0,001 (строка 10)
соответствует переводу граммов влагосодержания в ки
лограммы. |
По справочным данным плотность возду |
ха 1,293; |
плотность водяного пара 0,805, выраженные |
в кг/м3•
Итог, подсчитанный в строке 11, табл. III.3, опреде
ляет количество продуктов горения (графа 10) и рас
ход воздуха (графа 11) при теоретическом количестве воздуха, без его избытка (а= 1), когда весь кислород
участвует в реакциях процесса горения. Практически
при сжигании природного газа часто приходится повы
шать избыток воздуха для понижения температуры го
рения, которая при сжигании газа в промышленной пе
чи регламентируется технологическими условиями, а при
сжигании его в топке сушильной установки или паро
вого котла лимитируется температуростойкостью ее фу
теровки.
В нашем примере рассмотрен случай сжигания газа
во .вращающеЙся керамзитообжигательной печи С мак-
39
симаЛЬiIОЙ температурой обжига tп= 12000 С, и, следо
вательно, требуется определить коэффициент избытка воздуха, необходимый для обеспечения температуры го
рения 12000 С.
Необходимый коэффициент избытка воздуха опреде
ляют из уравнения теплового баланса процесса горения
1 м3 газа по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Ш.8) |
где |
QH - |
низшая теплота сгорания газа [для |
газа |
Саратовского |
||||||||||||
|
|
месторождения |
Qи=36400 |
|
кДж/мЗ |
(8700 ккал/мЗ) |
||||||||||
|
|
справочная величина], |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
V~ - теоретнческнй |
расход воздуха, |
мЗ |
[1'1 |
нашем |
случае |
||||||||||
|
|
V~=9,67 м3/мЗ |
(графа 11, строка 11)], |
|
|
|
||||||||||
|
СВ - объемная |
|
теплоемкость воздуха |
[по справочным дан |
||||||||||||
t. |
и tT - |
ным Св=l,З кДж/(мЗ.ОС), (0,31 ккал/мЗ.град)], |
|
|||||||||||||
температура |
соответственно |
воздуха |
и природного газа, |
|||||||||||||
|
|
поступающего на горение t B |
I4 |
t T |
равными |
100 С; |
|
|||||||||
|
СТ - |
объемная |
|
теплоемкость газового |
топлива |
колеблеТС1l • |
||||||||||
|
|
пределах |
|
|
1,55-1,72 |
кДж/(мЗ . ОС) |
|
Принимаем |
СТ = |
|||||||
|
|
=1,7 кДж/(мЗ.ОС), |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
V~ - |
теоретическое количество продуктов |
горения от |
сжига |
||||||||||||
|
|
ния |
1 м |
З |
|
газового |
топлива |
[в |
нашем |
случае |
v: = |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
=10,7 мЗ/м |
З |
(графа 10, строка 11)]; |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tK - |
калорнметрическая температура горения, ос, |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tп |
|
|
|
|
|
|
(Ш.9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
tK = -- . |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'ТJпнр |
|
|
|
|
|
|
|
где |
tп - требуемая практическая |
температура горения, |
назначаемая |
|||||||||||||
|
по условиям технологии |
(задана tп = |
1200 ОС); |
|
|
|||||||||||
ТJпирпирометрический коэффициент процесса горения (коэффи |
||||||||||||||||
|
циент прямой |
отдачи) |
для вращающихся |
печей по |
опыт |
|||||||||||
|
ным данным 1Jпир=0,8, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Сд- объемная теплоемкость |
продуктов |
горения (дымовых га |
|||||||||||||
|
зов) |
Она может |
быть |
подсчитана |
как |
средневзвешенная |
||||||||||
|
теплоемкость |
|
газовой смеси по |
|
формулам термодинамики. |
Для проектных уасчетов объемной теплоемкости продуктов го рения [кДж/(мЗ.ОС) допустимо пользоваться приближенной фор
мулой
Сд = 1,355 +O,00OO755tg •
Подсчитываем
1200
tK = 0,8 = 15000 с.
Принимаем tll.=t"
Тогда C)I;= 1,355+0,0000755·1500= 1,468 кДж/(мd.ОС)
40