МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА

В.А. Широков

Теплотехнические расчеты

при сжигании углеводородного топлива

Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению 280200 «Охрана окружающей среды»

специальности 280201 – «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»

Москва 2012

УДК 621.92

Н72

Учебно-методическое пособие «Теплотехнические расчеты при сжигании углеводородного топлива» В.А. Широков ‑ М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2012. – 55с.

Учебно-методическое пособие «Теплотехнические расчеты при сжигании углеводородного топлива» содержит основные характеристики и расчеты горения углеводородных топлив. Приведены необходимые справочные материалы и примеры решения задач. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 280200 – «Охрана окружающей среды», специальность 280201 – «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». Методическое пособие используется при изучении дисциплин : «Топливо и основы теории горения», « Вторичные энергетические ресурсы», « Защита атмосферы при транспорте и хранении нефти и газа» и выполнении курсовых и дипломных проектов. Печатается по рекомендации учебно-методической комиссии ФХТиЭ.

© Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина, 2012

Содержание

Введение	4
1. Основные характеристики газового топлива	7
1.1. Основные термины и понятия	7
1.2. Состав и основные характеристики газообразного топлива и продуктов его сгорания	18
2. Расчеты горения газового топлива	23
2.1. Теплота сгорания природного газа	23
2.2. Определение объемов воздуха, расходуемого на горение, и продуктов сгорания	25
2.3. Температура горения	32
2.4. Методика теплотехнических расчетов потерь теплоты на основе обобщенных характеристик топлива	36
2.5. Определение потерь теплоты с несконденсировавшимися водяным паром в продуктах сгорания	46
3. Расчетные характеристики жидкого углеводородного топлива	52
Литература	55

Введение

В стратегии развития энергетики России, разработанной по указанию Правительства на период до 2020 г., рассмотрен широкий комплекс технологических, экономических и правовых проблем. Стратегия включает методическую базу по обоснованию оптимальных вариантов развития энергетики страны в новых условиях хозяйствования. Долгосрочная энергетическая политика Российской Федерации, основанная на Энергетической стратегии России до 2020 г., базируется на следующих приоритетах:

- устойчивом обеспечении населения и экономики страны энергоносителями;

- повышении эффективности использования ТЭР и создании необходимых условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития;

- поддержании надежной сырьевой базы и обеспечении устойчивого развития ТЭК в условиях формирования рыночных отношений;

- уменьшении негативного воздействия ТЭК на окружающую среду;

- поддержании экспортного потенциала ТЭК для решения макроэкономических и геополитических задач России;

- обеспечении энергетической безопасности России и ее регионов, использовании межрегиональных энергетических связей как интегрирующего фактора единого государства.

Энергетика России, ее ТЭК, опираясь на богатые природные ресурсы, созданный за предыдущие десятилетия мощный производственный, технологический и кадровый потенциал, обеспечивает необходимые потребности общества в энергетических продуктах и услугах.

За последние годы ТЭК России обеспечил не только физическую и экономическую выживаемость страны, но и заложил необходимую базу для ее устойчивого социально-экономического развития. В ТЭК России производится около трети всей промышленной продукции, формируется почти 40% доходной части бюджета, за счет ТЭК обеспечивается почти половина всех валютных поступлений в страну.

Энергетический комплекс России является неотъемлемой частью мирового энергетического рынка. Россия активно участвует в формировании международной торговли энергетическими ресурсами. Она занимает второе место в мире как экспортер нефти и нефтепродуктов и первое место по межгосударственной торговле сетевым природным газом.

Важным приоритетом энергетической политики России наряду с устойчивым снабжением страны энергоносителями является повышение эффективности использования ТЭР, создание условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития и уменьшение негативного воздействия ТЭК на окружающую среду.

Экономия топливно-энергетических ресурсов и охрана окружающей среды – две неразрывно связанные и актуальные проблемы, решению которых во всем мире уделяется большое внимание.

Несмотря на то, что Россия обладает огромными топливно-энергетическими ресурсами – в ее недрах сосредоточено около 1/3 мировых запасов природного газа, 13% - нефти, 23% - угля - эффективное использование их является необходимой основой подъема российской экономики и благосостояния народа. Однако до настоящего времени этот ресурсный потенциал используется далеко не лучшим образом. Сегодня на единицу выпускаемой продукции в России расходуется энергии в 2,5 – 3 раза больше, чем в США и Западной Европе, и в 4 раза больше, чем в Японии.

В области внедрения энергосберегающих технологий имеются крупные резервы, т.к. наряду с энергоустановками, работающими с коэффициентом полезного действия 90% и выше, действует большое количество технологических печей, газотурбинных установок, сушильных агрегатов с КПД, не превышающим 30%. Эффективность использования теплоты в этих агрегатов можно значительно повысить, причем капиталовложения для этого требуются существенно меньшие в сравнении с необходимыми для добычи эквивалентного количества топлива.

Зарубежный и отечественный опыт показывает, что новые энергосберегающие технологии, требующие подчас немалые денежные средства, в любом случае выгоднее, чем разработка новых топливных месторождений и строительство новых энергетических мощностей. Одновременно сберегаются невозобновляемые источники энергии для будущих поколений, затрачивается меньше энергии на выпуск единицы продукции, уменьшаются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Потенциал энергосбережения в России оценивается в 30-40% к суммарному потреблению первичных энергоресурсов.

К настоящему времени в нашей стране в общем объеме производства первичных энергоресурсов доля природного газа составляет примерно 50%, нефти – 31%, угля – 13%, гидро- и атомной электроэнергии – 6%. Природный газ считается основным энергетическим ресурсом страны до 2020 гг.

Энергосбережение является прибыльным направлением. Уже сегодня в среднем по России на каждый вложенный в энергосбережение рубль получают 3,5-4 рубля экономии бюджетных средств [1] .

Высвободившиеся в результате этих мер средства могут быть направлены на внедрение новых энергосберегающих технологий и реконструкцию существующих установок.

Учебное пособие предназначено для специальности 280200 «Охрана окружающей среды», а также может быть использовано слушателями систем непрерывного профессионального образования и инженерно-техническими работниками, занимающимися использованием газообразного топлива.