2. Примеры расчета процессов горения топлива

2.1. Расчет процесса горения природного газа

Выполнить аналитический расчет полного горения природного газа, состав которого (на сухой газ) определяют следующие компоненты: СН₄ = 980%, С₂Н₆ = 0,1%, СО₂ = 0,3%, N₂ = 1.6%, а также определить теоретические

( ) и балансовые ( ) температуры горения при следующих условиях:

а) когда коэффициент избытка воздуха α = 1,0 и температура подогрева газа и воздуха равны нулю;

б) когда коэффициент избытка воздуха α = 1,2, температура подогрева воздуха t_Т = 0⁰С, а температура подогрева воздуха t_в – 1100⁰С.

В расчетах принять содержание влаги: в газе – = 0,0 г/м³ (газ сухой) и в воздухе – = 15 г/м³. При определении балансовых температур горения считать все виды недожога равными 0,03 .

Следуя положениям методики расчета процессов горения газообразного топлива, необходимо определить:

1. Расход воздуха для обеспечения полного горения в теоретических (α = 1,0) и практических (α = 1,2) условиях сжигания топлива. Для этого первоначально рассчитывается:

=0,01·(2·98,0 + 3,5·0,1) = 1,964 м3/ м3,

и далее –

объем сухого воздуха:

объем влажного воздуха:

2. Выход продуктов горения и их состав в теоретических (α = 1,0) и практических (α = 1,2) условиях.

При α = 1,0:

выход диоксида углерода –

выход водяного пара –

выход азота –

.

Общий выход продуктов горения при

.

Состав продуктов горения:

.

Аналогично определяется процентное содержание и других компонентов продуктов горения.

В итоге получим:

.

Если сумма компонентов отличается от 100% из-за округления двух значащих цифр после запятой, то корректировать следует наиболее значащую цифру. Такая цифра при определении состава продуктов горения обычно отражает содержание азота.

При имеем:

выход диоксида углерода –

;

выход водяного пара –

;

выход азота –

= ;

выход избыточного кислорода –

.

Общий выход продуктов горения при -

.

Состав продуктов горения для данных условий сжигания природного газа, %:

7,92	17,48	71,44	3,16	100,0

3. Определение теплоты сгорания природного газа:

4. Определение температур горения: теоретических и балансовых .

При

В соответствии с условиями примера теплосодержание продуктов горения для этого случая будет определяться только химической энергией топлива, т.е. теплотой его сгорания.

Поэтому

;

.

Рассчитанные теплосодержания продуктов горения позволяют определить по i-t диаграмме для природного газа , представленной на рис 2.1, теоретическую и балансовую температуры горения. Используя эту диаграмму, получим:

При .

Для этого случая горения природного газа в соответствии с условиями примера теплосодержание продуктов горения будет определяться не только химической энергией топлива, но и физической теплотой, которая вносится в процесс горения подогретым воздухом. Таким образом, с учетом этого обстоятельства будем иметь:

.

В этом выражении теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 до 1100 принята равной (см.табл.2.2)

При , в продуктах горения присутствует избыточный воздух. Его количество рассчитывается в соответствии с выражением (1.51).

Тогда –

Воспользовавшись той же диаграммой (рис.1.1)для рассчитанных значений , получим