МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУВПО «ВГТУ»)

Факультет энергетики и систем управления

Кафедра теоретической и промышленной теплоэнергетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Топливо и теория горения»

Тема: «Расчет горения топлива»

Расчетно-пояснительная записка

Разработал студент _______________________________________

Подпись дата Инициалы, фамилия

Руководитель _______________________________________

Подпись дата Инициалы, фамилия

Члены комиссии _______________________________________

Подпись дата Инициалы, фамилия

Нормоконтролер ________________________________________

Подпись дата Инициалы, фамилия

Защищена _____________Оценка__________________________________

Дата

ВОРОНЕЖ 2014

Замечания руководителя

Содержание

Задание на курсовую работу……………………………………………………………	2
Замечания руководителя………………………………………………………………..	3
Содержание………………………………………………………………………………	4
Введение………………………………………………………………………………….	5
1.Состав и теплотехнические характеристики заданных видов топлива……………	6
1.1. Определение состава рабочей массы твердого топлива………………………..	7
1.2. Определение состава рабочей массы газообразного топлива………………….	8
1.3. Определение высшей и низшей теплоты сгорания заданных видов топлива...	9
2. Материальный баланс процесса горения……………………………………………	13
2.1. Материальный баланс процесса горения для твердого топлива……………….	13
2.1.1. Теоретический (стехиометрический) расход окислителя………………..	13
2.1.2. Действительный расход окислителя……………………………………….	13
2.1.3. Объем продуктов сгорания…………………………………………………	14
2.2.Материальный баланс процесса горения для газообразного топлива………...	16
2.2.1. Теоретический (стехиометрический) расход окислителя………………..	16
2.2.2. Действительный расход окислителя……………………………………….	16
2.2.3. Объем продуктов сгорания…………………………………………………	16
3. Тепловой баланс процессов горения………………………………………………...	19
3.1. Построение H-t-диаграммы продуктов сгорания для твердого топлива………	19
3.2.Построение H-t-диаграммы продуктов сгорания для газообразного топлива...	27
4. Воспламенение и распространение пламени………………………………………..	30
5.Вычисление критических скоростей псевдоожижения для заданного твердого топлива...............................................................................................................	35
Заключение……………………………………………………………………………….	37
Список литературы………………………………………………………………………	38

Введение

Топливом называются вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения больших количеств теплоты в промышленных целях. По способу выделения теплоты различают ядерное и органическое (химическое) топливо. Несмотря на очевидные недостатки последнего, такие как загрязнение окружающей среды золой, окислами азота и серы, использование атмосферного кислорода в качестве окислителя, органические запасы и т.д., в настоящее время и на ближайшую перспективу в промышленной теплоэнергетике топливо подразделяют на естественное и искусственное, а по агрегатному состоянию - на твердое, жидкое и газообразное. В настоящей курсовой работе мы будем выполнять расчет горения топлива. Приводится характеристика заданных энергетических топлив, приведен их состав и теплотехнические свойства. Затем освещаются вопросы физико-химических процессов горения и рассматриваются особенности сжигания этих топлив в современных топочных устройствах, а также вопросы защиты атмосферы от вредных веществ при сгорании топлива.

Исходя из этого, можно выделить разделы данной курсовой работы:

- состав и теплотехнические характеристики заданных видов топлив;

- материальный баланс процессов горения;

- тепловой баланс процесса горения;

- воспламенение и распространение пламени;

- кинетика процесса горения.

1 Состав и теплотехнические характеристики топлива

В настоящее время считается общепризнанным, что все виды естественного твердого топлива представляют собой различные стадии геологического старения одних и тех же первичных углеобразовании, которыми являются растительные и животные организмы. По исходной углеобразующей массе различают два вида углей: гумусового типа и сапропелевого типа. Исходным углеобразующим веществом явилось межклеточное вещество лигнин. Под слоем воды (без доступа воздуха) это вещество подвергалось различным биохимическим преобразованиям, в результате которых содержание углерода росло, а содержание водорода, кислорода и азота уменьшалось. Первая стадия этих процессов называется оторфенением, в результате которого образовалась масса бурого цвета - торф. В результате дальнейшей углефикации образуются бурые угли, каменные угли и антрациты. Угли сапропелевого типа образуются из одноклеточных животных организмов. Считается, что исходное вещество – сапропель- соответствует торфяной стадии углей гумусового типа. Дальнейший процесс углефикации происходил аналогично углям второго типа. Угли гумусового типа характеризуются меньшим содержанием водорода и более высокой теплотой сгорания.

Нефть и природный газ произошли из белков растительных и животных организмов. Образование этих видов топлива происходило одновременно, затем природный газ перемещался на большие расстояния, образуя газовые месторождения.

Состав любого топлива условно делится на две части: на горючую массу и балласт. В состав горючей части топлива входят пять химических элементов: углерод, водород, сера, азот, кислород. В состав балласта: влага и минеральные вещества.

1.1 Определение состава рабочей массы твердого топлива при изменении его влажности от 0 до 200 %

Расчетные характеристики твердого топлива приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

,%	,%	+к ,%	,%	,%	,%	,%	, кДж/кг
16,5	9,2	0,3	59,1	4,1	1	9,8	22900

Пересчет элементарного химического состава рабочей массы твердого топлива при изменении влажности (зольности) производится по формуле

где - значение любого компонента в составе рабочей массы при ;

- значение любого компонента в составе рабочей массы при .

Элементарный химический состав рабочей массы топлива при изменении его влажности приведен в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Состав топлива	Искомый состав рабочей массы топлива
	0	50	100	150	200
	0	8,25	16,5	24,75	33
	11,02	10,11	9,2	8,29	7,38
	0,36	0,33	0,3	0,27	0,24
	70,78	64,94	59,1	53,26	47,42

Продолжение таблицы 1.2

	4,91	4,51	4,1	3,69	3,29
	1,2	1,1	1	0,9	0,8
	11,74	10,77	9,80	8,83	7,86