5.7 Расчет печи
Расчет печи, служащей для нагрева газосырьевой смеси перед входом в реактор, сводится к определению тепловой мощности, поверхности нагрева, числа труб вконвекционной и радиантной камерах, низшей теплоты сгорания топлива, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Методика расчета [8].
Температуру входа ГСС в печь принимаем 2700С, температуру ГСС на выходе из печи — 3400С.
5.7.1 Расчет процесса горения
Теплота сгорания топлива определяем по формуле:
где QHpi – теплота сгорания компонентов топлива, МДж/м3 ;yi — мольная доля компонентов топлива (см. табл. 5.33).
Таблица 5.32. Состав топливного газа
Вещество |
Qhpi, МДж/м3 |
Mi , кг/моль |
yi |
CH4 |
35,84 |
16 |
0,987 |
C2H6 |
63,8 |
30 |
0,0033 |
C3H8 |
91,32 |
44 |
0,0012 |
C4H10 |
118,73 |
58 |
0,0004 |
C5H12 |
146,1 |
72 |
0,0001 |
CO2 |
- |
44 |
0,001 |
N2 |
- |
28 |
0,007 |
Итого |
- |
- |
0,0033 |
Средняя молекулярная масса топлива:
Плотность топливного газа:
Элементарный состав газообразного топлива (%мас.) подсчитываем по следующим формулам:
где
nCi
, nHi
, nNi
– соответственно число атомов углерода,
водорода и азота в молекулах отдельных
соединений, входящих в состав топлива;
yi
– содержание соответсвующих компонентов
топлива (% мас. и % об.или % мол.); Miи
Mm
– соответственно молекулярная масса
компонента и топлива. Получим, по
формулам:
Проверка, С + Н + N+О= 100 % мас.
Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива:
Фактический расход воздуха:
где 1,25 — коэфициент избытка воздуха.
Массовый состав дымовых газов (кг/кг):
где C, H, NиW — содержание различных элементов и влаги в топливе (% мас.). Получим, по формулам:
Общее количество продуктов сгорания:
Или
Объемный состав продуктов сгорания (м3/кг):
Суммарный объем дымовых газов:
Плотность дымовых газов при нормальных условиях:
Найдем теплоемкость и энтальпию продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур от 100 до 1500 ºС (373 — 1773 К):
Средние удельные теплоемкости газов для расчета в [7]. Расчеты приведены в табл. 5.33.
Таблица 5.33. Энтальпии продуктов сгорания
Температура |
Теплоемкость, кДж/(кг0С) |
Энтальпия, кДж/кг |
||
0С |
К |
|||
100 |
373 |
16,687 |
1668,7 |
|
200 |
473 |
16,855 |
3371,1 |
|
300 |
573 |
17,058 |
5117,5 |
|
400 |
673 |
17,268 |
6907,1 |
|
500 |
773 |
17,477 |
8738,5 |
|
600 |
873 |
17,700 |
10619,7 |
|
700 |
973 |
17,928 |
12549,4 |
|
800 |
1073 |
18,145 |
14516,2 |
|
По данным табл. 5.33 строим график зависимости энтальпий продуктов сгорания от температуры, представлен на рис. 5.5.
Зависимость энтальпий продуктов сгорания от температуры
Рис. 5.5.