Лабораторная работа 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ГОРЕНИЯ ТОПЛИВ.

Цель: Рассчитать температуры горения различных топлив и сделать их сравнительный анализ на основе модели регрессии

1. Элементный состав топлива

Данные для горючей массы задают из таблицы 1.

Элементный состав горючей массы различных видов топлива. Таблица 1.

Топливо	Состав горючей массы
	С	Н	О	N	S
Древесина	51	6	42,6	0,5	–
Торф	58	6	33	2,5	–
Бурый уголь	64-77	4-6	15-25	1	0,5-7,5
Длиннопламенный	75-80	5-6	10-14	1,5	0,5-7
Тощий	88-90	4-4,5	3-4	1,5	1-3
Антрацит	90-93	2-4	2-4	1	0,5-2
Горючие сланцы	60-75	7-9	10-17	1	5-15
Мазут	86-88	10-10,5	0,5-0,8	0,5-0,8	0,5-3

2. Теоретический расчет температур горения

Пример: Рассчитать температуру горения мазута состава Н=10,8% С=87% О₂=1% S=0,7% N₂=0,5%. Воздух для горения содержит 0,015м³ Н₂О/м³ воздуха и подается с избытком . Начальная температура (воздух, мазут) . Общие тепловые потери стенками и факелом равны 6,5% от прихода теплоты.

Решение. Горение идет полностью по следующим реакциям:

(1)

(2)

(3)

Расчет ведем на 1 кг мазута. По формуле Менделеева низшая теплота сгорания мазута [1]:

Q339,3·C + 1256·H + 109·(O – S) – 25,2·(9·H + W) (4)

где C, H, O, S,W – процентное содержание элементов в топливе

По средней теплоемкости мазута в 1кг мазута при 20^С будет .

Определим расход воздуха. Сперва подсчитаем количество О₂

По реакции (7)

(8)

(9)

__________________________

Итого: 3191

С учетом имеющегося в мазуте (10г) необходимое количество кислорода составит:

С учетом расход кислорода , азота и всего воздуха или по массе . Влагосодержание 1кг воздуха:

на 1 кг воздуха

Определим количество теплоты, вносимого в топку с сухим воздухом (при 20^С) и влагой воздуха () - ,

Следовательно, весь приход теплоты:

Подсчитаем потери теплоты:

Тогда уносится с топочными газами:

Определим состав (в кмоль) продуктов сгорания 1кг мазута заданного состава:

Составная часть топлива и воздуха		Продукты сгорания, кмоль
продукт	кмоль
		0,075
			0,054
				0,0002
(мазута)					0,00018
(воздуха)					0,0508
(избыток) 3,02-2,22=0,8						0,0357
Влага воздуха			0,096
Итого		0,075	0,0636	0,0002	0,050818	0,0357

Следовательно газы, выходящие из топки, содержат:

0,075 кмоль или 10,94%

0,0636 9,3%

0,0002 0,02%

0,5082 74,5%

0,0357 5,24%

___________________________________

Итого: 0,6827 кмоль или 100%

Энтальпия этих газов в :

1700^С 1800^С

90800 96500

71700 76700

91100 96500

55700 59600

58400 59600

Для расчета температуры горения мазута принимаем 1700С. Тогда количество теплоты выходящих из топки газов составит:

Следовательно, . Поэтому принимаем и тогда

Значит .

Определяем разность:

Следовательно:

Итак температура горения мазута

Варианты заданий: Для топлива (древесина, торф, природный газ, каменный уголь) определить температуру горения, варьируя следующие теплофизические и режимные параметры

• начальная температура =20; 25; 30С;

• влажность воздуха =0,01; 0,02; 0,03

• избыток подачи воздуха =1,1; 1,2 ;1,3; 1,4;

• потери от поступающего тепла =3; 4; 5; 6; 7.

Построить и объяснить зависимости температуры горения от избытка подачи воздуха, теплопотерь, состава топлива, используя программу расчета в пакете EXEL.