- •1. Топливо и его сжигание
- •Топливо и его состав
- •Классификация органического топлива
- •Состав топлива
- •Состав твердого и жидкого топлива
- •Элементный состав топлива
- •Теплотехническая оценка элементов топлива
- •Состав газообразного топлива
- •Теплота сгорания топлива (теплотворная способность)
- •Горение топлива
- •Расчеты горения топлива
- •Количество воздуха для горения
- •Действительное количество воздуха
- •Состав и количество продуктов сгорания
- •Определение энтальпии продуктов сгорания
- •Определение температуры сгорания Различают: 1) калориметрическую
- •2. Камеры сгорания гту
- •2.1. Требования, предъявляемые к камерам сгорания
- •2.2. Основные показатели работы камер сгорания
- •Особенности конструкции и основные типы камер сгорания гту
- •Газотурбинные установки
- •Применение газотурбинных установок в нефтяной и газовой промышленности
- •Термодинамические процессы и циклы гту
- •Классификация гту
- •Идеальные циклы в простейшей гту
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •Реальный цикл гту
- •Основные показатели, характеризующие работу гту
- •Внутренние потери
- •Способы повышения экономичности гту
- •Применение регенерации теплоты уходящих газов
- •Гту со ступенчатым сжатием с промежуточным охлаждением и гту со ступенчатым расширением с промежуточным подводом теплоты
- •3.4.4. Парогазовые установки (пгу)
- •Эксплуатационные характеристики газотурбинных установок
- •Основные положения теории подобия лопаточных машин
- •Частичные нагрузки газотурбинных установок
- •Характеристики многоступенчатых компрессоров
- •Согласование режимов работы элементов гту
- •Статические характеристики гту
- •4.3. Тепловой расчет схемы гту
- •4.3.1. Задачи и основные положения расчета
- •4.3.2. Порядок расчета при использовании осредненных значений
- •Первый этап расчета
- •Степень понижения давления в турбине
- •Двухвальные турбины
- •Второй этап расчета
- •Третий этап расчета
- •5. Основные параметров газотурбинных установок
- •5.1. Определение основных параметров газотурбинных установок на основе обобщенных характеристик
- •Техническая характеристика гпа с газотурбинным приводом
- •5.2. Расчет располагаемой мощности гту при планировании режима работы кс
- •Параметры и коэффициенты для определения индивидуальных норм затрат топливного газа и поправочных коэффициентов к нормам
- •5.3. Определение мощности на муфте нагнетатель - гту по параметрам сжимаемого газа
- •5.4. Определение расхода топливного газа для гту
- •6. Диагностика гту
- •6.1. Коэффициенты технического состояния по мощности, к.П.Д. И топливному газу
- •Изменение относительной мощности (в %) в зависимости от дефектов проточной части
- •Изменение политропического к.П.Д. (в %) центробежного нагнетателя в зависимости от зазора и эрозионного подреза лопаток
- •6.2. Определение технического состояния гту и ее загрузки по характеристикам нагнетателя и на основании обобщенных характеристик
- •Механические потери (в кВт) в зависимости от типа привода
Состав газообразного топлива
Газообразное топливо представляет собой простую механическую смесь горючих и негорючих газов.
Горючими элементами газообразного топлива являются: СH4, CmHn, H2, H2S, CO.
Негорючие элементы: O2, N2, CO2, H2O.
CH4 + H2 + CmHn +H2S + CO + CO2 + O2 + N2 = 100 % (по объему)
Теплота сгорания топлива (теплотворная способность)
Является важнейшей характеристикой топлива. Она определяет тепловую ценность топлива.
Теплота сгорания топлива - количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газообразного топлива.
Различают: высшую и низшую теплоту сгорания.
Так как в топливе содержится водород, то в продуктах сгорания будут присутствовать водяные пары.
Если продукты сгорания охладить и сконденсировать водяные пары, то выделившуюся при этом теплоту можно полезно использовать.
Высшей теплотой сгорания называется теплота, выделившаяся при полном сгорании топлива, включая теплоту конденсации паров воды, имеющейся в топливе и образующейся в процессе горения (окисления).
Низшая теплота сгорания не учитывает теплоты конденсации водяных паров.
Теплота сгорания может быть вычислена по формуле Д.И.Менделеева:
- для твердого и жидкого топлива (% по массе, [кДж/кг])
QPH = 339,5 CP +1256 HP - 25,8 (9 HP + WP) - 109 ( OP - SPЛ);
- для газообразного топлива (% по объему, [кДж/м3] )
QPH = 127 CO + 108 H2 + 358 CH4 +234 H2S +590 C2H4 + 638 C2H6 +…
+ 913 C3H8 + 1187 C4H10 +1465 C5H12 …
Для сравнения тепловой ценности различных топлив используют понятие условного топлива, под которым принимают топливо с теплотой сгорания 7000 ккал/кг = 29350 кДж/кг.
Горение топлива
Горение - сложный физико-химический процесс взаимодействия топлива с окислителем, протекающий при высоких температурах и сопровождающийся интенсивным выделением теплоты.
Чаще всего в качестве окислителя используется кислород атмосферного воздуха.
Для обеспечения непрерывного и устойчивого горения необходимы следующие физические условия:
бесперебойный подвод топлива и окислителя в зону горения;
непрерывное и интенсивное их перемешивание;
подогрев топлива до температуры воспламенения;
подогрев воздуха;
непрерывный отвод продуктов сгорания из зоны горения;
поддержание высокой температуры в зоне горения и т.д.
Поэтому горение топлива в технологических устройствах не чисто химический процесс окисления, а сложный физико-химический процесс.
В зависимости от агрегатного состояния топлива и окислителя различают:
- гомогенное горение;
- гетерогенное горение.
Если топливо и окислитель находятся в одинаковых фазовых состояниях, то горение называется гомогенным.
Если топливо и окислитель находятся в разныз фазовых состояниях - горение гетерогенное.
При полном сгорании выделяется максимальное количество теплоты; при неполном - количество теплоты меньше, т.е. имеют место потери теплоты от химической неполноты сгорания.
При полном сгорании углерода (1 кг); С + О2 = СО2 + 33600 кДж/кг;
при неполном сгорании углерода : С +1/2 О2 = СО + 9900 кДж/кг.