13 Вопрос

Расчет горения ведется по рабочей массе топлива. Для пересчета состава топлива, заданного по горючей массе, на рабочую массу используется коэффициент пересчета К:

K = [100-(A^P + W^P)]/100. Необходимо каждый элемент топлива умножить на коэффициент пересчета К, например С^р = С^г *К.

Проверка: С^р + H^p + S^p + O^p + N^р + A^p+ W^p = 100 %

Расчет выполняется по стехиометрическим соотношениям химических уравнений реакций окисления горючих составных частей топлива. 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 численно равны процентным соотношениям его состава. Удельный расход кислорода для сжигания 1 кг углерода: 32/12=2,67 кг; водорода: 16/2=8 кг; серы: 32/32=1 кг. Удельное количество продуктов горения на 1 кг горючего элемента (графа 6): углерода: 44/12 = 3,67 кг; водорода: 18/2 = 9 кг; серы: 64/32 = 2 кг. Плотности продуктов горения являются справочными величинами. Числа суммируют с учетом минусового знака у кислорода топлива, так как кислород, содержащийся в составе топлива, участвует в окислении горючих компонентов топлива. Поэтому на величину кислорода, содержащегося в составе топлива, уменьшается количество кислорода, вовлекаемого из атмосферного воздуха в процессе горения. Азот и влага являются негорючими веществами. Поэтому они без изменения количества (влага в виде водяных паров) переходят в состав дымовых газов. Отношение 77:23 соответствует процентному содержанию азота и кислорода в атмосферном воздухе по массе. Итог, подсчитанный определяет количество продуктов горения и расход воздуха при теоретическом количестве воздуха (ɑ =1), когда весь исходный кислород участвует в реакции процесса горения. Расход воздуха включает кислород, подаваемый для теоретического процесса горения топлива, и вовлекаемый с ним азот и водяные пары. Практически для повышения степени химической полноты горения в процессе вводят некоторое избыточное количество воздуха , характеризуемое коэффициентом избытка воздуха ɑ. Его значения рассчитываются из теплового баланса процесса горения 1 кг топлива, имея ввиду необходимость достижения требуемой практической температуры горения топлива. Уравнение теплового баланса процесса горения 1 кг топлива представляет:

Q_н^р +L_в^о*C_в*t_в* ɑ+t_т*C_т = L_д^о* ɑ*t_теор.*C_д , где

Q_н^р- низшая теплота сгорания 1 кг топлива (прил. 1);

L_в^о- теоретический расход воздуха на горение 1 кг топлива

C_в- теплоемкость воздуха по массе (C_в = 1,005 кДж/кг С⁰);

t_в - температура воздуха, при отсутствии его подогрева принимаем 10 С⁰. При сжигании мазута 100-150 С⁰;

t_т - температура топлива С⁰;

C_т - теплоемкость топлива по массе. Для твердого топлива: t_т*C_т очень мала и её пренебрегаем. Мазут подогреваем до 80-100 С⁰ , по формуле:

C_т = 1,74+0,00252* t_т

L_д^о - теоретическое количество продуктов горения 1 кг топлива. Согласно расчету горения

(t_теор - калориметрическая температура горения. t_теор = t_п /ɳ_к , где t_п - требуемая практическая температура ɳ_к - калориметрический коэффициент полезного действия.

C_д.г. - теплоемкость продуктов горения по массе (дым. газов). Она может быть определена как средневзвешенная теплоемкость газовой смеси по известным формулам термодинамики (прил. 7), кДж/кг* С⁰ ;

C_д.г. = (m_RO2*C_CO2+m_H2O*C_H2O+m_N2*C_N2)/m_П.Г.

m_RO2*C_CO2 - соответственно масса и теплоемкость трехатомных газов продуктов горения (СO₂+SO₂ );

Из уравнения теплового баланса процесса горения получим:

ɑ= (Q_н^р + t_т*C_т )/( L_д^о* ɑ*t_теор.*C_д.г. - L_в^о*C_в*t_в );

При этом избытке воздуха продолжаем расчеты горения топлива.

Если дымовые газы предназначены для использования в качестве теплоносителя в сушилке, то возникает необходимость дополнительно определить их влагосодержание d_дг и энтальпию I_дг Влагосодержание дымовых газов определяется:

d_д.г =Gh₂o •1000/ L_сд, г/кг сухих газов,

где Gh₂o - масса водяных паров в дымовых газах, отнесенная на 1 кг топлива;

L_сд - масса сухих дымовых газов от сжигания 1 кг топлива:

L_сд = L_дг - Gh₂o.

Энтальпия продуктов горения, отнесенная к 1 кг сухих ды­мовых газов, определяется по формуле: I_д.г= (Q_н^p + L_в.в^α •С_в • t_в • α + t_т • С_т) / L_сд,

Величиной t_тC_т для твердого топлива принебрегаем;

С_в - теплоемкость воздуха по массе (по справочным данным С_в=1,005); L_в.в^α – действительный расход атмосферного воздуха при α=

По значениям I_д и d_д находят на I-d-диаграмме точку, соот­ветствующую состоянию дымовых газов. Правильность выполненного расчета горения топлива проверяют методом составления материального баланса этого процесса. В инженерных расчетах невязка баланса находится в пределах до 0,5%.