- •Российский химико-технологический университет
- •I. Введение.
- •II. Схема эхтс.
- •IV.3. Баланс механической энергии
- •IV.4. Эксергетический анализ кпд конверсии.
- •III. Технологический расчет и эксергетический анализ процесса горения.
- •III.1. Материальный баланс.
- •III.2. Энергетический (энтальпийный) баланс.
- •III.3. Эксергетический баланс.
- •VI. Разработка эхтс на базе печи конверсии.
- •VI.1. Энергетический баланс горения. Определение расхода топлива.
- •V. Эксергетический анализ химического реактора.
- •VI. Процесс теплообмена
- •VI. 1. Эксергетический анализ.
- •VI.2 Расчет турбокомпрессора.
- •VI.3. Паросиловой цикл Ренкина.
- •VI.4. Определение механической мощности парасилового цикла.
- •VI.5. Определение термического кпд цикла.
- •X. Выводы.
- •XI. Список литературы.
IV.4. Эксергетический анализ кпд конверсии.
(см.п.V.)
(см.п.III.3.)
= 0,73356 (см.п.VI.1.)
III. Технологический расчет и эксергетический анализ процесса горения.
Исходные данные и допущения:
Процесс горения – адиабатный.
Процесс протекает изобарно при давлении 1атм (или близком к нему).
Исходные компоненты и продукты сгорания рассматриваются как идеальные газы.
Состав топлива (по объему): 0,6CH4 : 0,3C3H8.
Воздух, подаваемый в камеру сгорания, рассматривается как двухкомпонентная система с объемным соотношением компонентов
O2 : N2 = 21% : 79% = 1 : 3,76
Параметры топлива и воздуха на входе в камеру сгорания:
T1=Toc=T0=298,15K
P1=Poc=Pº=1 атм
Воздух, подаваемый в камеру сгорания, подается с избытком. Коэффициент избытка воздуха αизб=1,03.
III.1. Материальный баланс.
Уравнение реакции горения 1 моля топлива при полном сгорании топлива
0,6CH4 + 0,3C3H8 + 2,7αизбO2 +0,1N2+ 3,76*2,7 αизбN2→1,5CO2 + 2,4H2O + 2,781(αизб-1)O2 + (2,7*3,76αизб +0,1)N2
C учетом того, что αизб=1,03, уравнение реакции запишется в виде:
0,6CH4 + 0,3C3H8 + 2,781O2 +10,45656N2+ 0,1N2 →
→1,5CO2 + 2,4H2O +0,081O2 + 10,55656N2
III.2. Энергетический (энтальпийный) баланс.
(Определение температуры адиабатного горения.)
Рассматриваемый процесс является стационарным процессом, совершающимся в открытой термодинамической системе. В этом случае энергетический баланс записывается в виде:
Полученное балансовое выражение является энтальпийным балансом:
Энтальпия компонента на входе в камеру сгорания равна стандартной энтальпии образования ; на выходе – определяется из соотношения:
Энтальпии компонентов на входе в камеру сгорания.
Компонент | ||
CH4 |
-74,85 |
0,6 |
С3H8 |
-103,85 |
0,3 |
O2 |
0 |
|
N2 |
0 |
|
Энтальпии компонентов на выходе из камеры сгорания.
Компонент | |||||
CO2 |
-393,51 |
44,14 |
0,009 |
-407,1 + 44,14·10-3T +4,52·10-6T2 |
1,5 |
O2 |
0 |
31,50 |
0,003 |
-9,53 + 31,46·10-3T + 1,7·10-6T2 |
0,081 |
H2O |
-241,8 |
30,0 |
0,011 |
-251,2 + 30,0·10-3T + 5,36·10-6T2 |
2,4 |
N2 |
0 |
27,90 |
0,004 |
-8,5 + 27,88·10-3T + 2,14·10-6T2 |
10,55656 |
Так как ,то
–1227,955+435,075*10-3 T +42,3727 *10-6 T2=0
В результате решения данного квадратного уравнения получаем:
Tтеор.ад.гор =2305,519K
III.3. Эксергетический баланс.
Эксергетический КПД адиабатного горения: ;
T1=T0=298,15K ; T2=Tтеор.ад.гор.=2305,519К (см.III.3) ; P1=P2=P°=1атм
Для сечения 2-2 эксергии компонентов определяем по формуле:
Мольные доли компонентов:
Эксергии компонентов:
Компонент | ||||||
CO2 |
20,10 |
44,14 |
0,009 |
0,103 |
94,369 |
1,5 |
O2 |
3,95 |
31,50 |
0,003 |
0,006 |
42,06 |
0,081 |
H2O |
8,60 |
30,0 |
0,011 |
0,165 |
67,632 |
2,4 |
N2 |
0,70 |
27,90 |
0,004 |
0,726 |
47,47 |
10,55656 |