Решения задач

Задача № 1. Определить состав твердого топлива по рабочей массе.

Дано:

С^г = 85,1 % ; Н^г = 5,5 % ; S^г = 0,7 % ; N^г = 2,1 %; О^г = 6,5 %; А^с = 7,5 %; W^р = 10 %

_________

Раб. масса - ?

1. По формуле(3): С^г + Н^г + О^г + N^г + S^г = 100% проверяем баланс топлива по горючей массе:

85,1+5,5+0,7+2,1+6,5+ = 100%

2. По формуле (4) переводим золосодержание из сухой массы в рабочую:

Z^иск = Z^исх ∙ Э

А^р = 7,5 (100 – 10)/100 = 6,75%

3. По формуле (4) переводим все элементы из горючей массы в рабочую.

Для углерода: С^р = 85,1 (100 – 6,75 + 10))/100 =70,9 %

Для водорода: Н^р = 5,5 ∙ 83,25/100 = 4,58%

Для серы: S^р = 0,7 ∙ 83,25/100 = 0,58%

Для азота: N^р = 2,1 ∙ 83,25/100 = 1,75%

Для кислорода: О^р = 6,5 ∙ 83,25/100 = 5,41%

4. По (1) проверяем баланс топлива по рабочей массе:

С^р + Н^р + О^р + N^р + S^р +А^р + W^р = 100%

70,9+4,58+0,58+1,75+5,41+10+7,5 = 100%

Результат: С^р = 70,9%; Н^р = 4,58%; О^р = 5,41%; N^р = 1,75%; S^р = 0,58%; А^р = 7,5%; W^р =10 %.

Задача № 2. Определить низшую теплоту сгорания газа.

Дано:

СН₄ = 95,6%; С₂Н₆ = 0,7%; С₃Н₈ = 0,4%; С₄Н₁₀ = 0,2%; С₅Н₁₂ = 0,2%; N₂ = 2,8%; СО₂ = 0,1%

__________________

, ρ - ?

1. По (7) определяем теплоту сгорания газа:

= 338 С^р + 1025 Н^р – 108,56 (О^р – S^р) – 25 W^р

= 35393 кДЖ/м³

2. По (9) рассчитываем плотность газа:

ρ = 0,01∙ (0,716 СН₄ + 1,342 С₂Н₆ + 1,967 С₃Н₈ + 2,593 С₄Н₁₀ + 3,218 С₅Н₁₂ +

+ 1,964 СО₂ + 1,251 N₂)

ρ = 0,77 кг/м³

Результат: = 35393 кДЖ/м³; ρ = 0,77 кг/м³

Задача № 3. Рассчитать время работы топки.

Дано:

С^г = 85,2%; Н^г = 5,5%; О^г = 6,5%; N^г = 2,7%; S^г = 0,7%; А^р = 21,5%; W^р = 22,0%; В= 35000 кг; В_m = 4000 кг

_________________________

τ - ?

1. По (3) проверяем баланс топлива по горючей массе:

С^г + Н^г + О^г + N^г + S^г = 100%

85,2 + 5,5 + 6,5 + 2,1 + 0,7 = 100%

2. По (4) переводим все элементы из горючей массы в рабочую.

Для углерода: С^р = 85,2 (100 – (22,0+21,5))/100 = 48,14%

Для водорода: Н^р = 5,5 ∙ 66,5/100 = 3,66%

Для серы: S^р = 0,7 ∙ 66,5/100 = 0,46%

Для азота: N^р = 2,7 ∙ 66,5/100 = 1,38%

Для кислорода: О^р = 6,5 ∙ 66,5/100 = 4,32%

3. По (1) проверяем баланс топлива по рабочей массе:

48,14 + 3,66 + 0,46 + 1,38 + 4,32 + 20,522,0 + 21,5 = 100%

4. По (7) рассчитываем теплоту сгорания топлива:

= 338 С^р + 1025 Н^р – 108,56 (О^р – S^р) – 25 W^р кДж/кг

= 338 ∙ 48,14 + 1025 ∙ 3,66 – 108,56 ∙ (4,32 – 1,38) – 25 ∙ 22 = 19154 кДж/кг

5. По (11) определяем условный расход топлива:

В_у = В , кг

В_у = 35000 = 22880 кг

6. По (10) производим расчет времени работы топки:

τ = ,

τ = 22880| 4000= 5,72 ч

Результат: τ = 5,72 ч

Задача № 4. Определить объем продуктов полного сгорания на выходе из топки, а также теоретический и действительный объемы воздуха, необходимого для сгорания 1 м³ газа.

Дано: СН₄ = 81,7%; С₂Н₆ = 5,3%; С₃Н₈ = 2,9%; С₄Н₁₀ = 0,9%; С₅Н₁₂ = 0,3%; СО₂ = 0,1; N₂ = 8,8%; = 1,13

___________________

V_г - ?

1. По (12) определяем теоретический расход воздуха:

V^o = 0,0476 ∙ (0,5 СО₂ + 0,5 Н₂ + 1,5Н₂S + ∑ (m + n/4) ∙ С_mH_n – О₂)

V^o = 8,34м³/м³

2. Действительный расход воздуха определяется как:

V^д = ∙ V^o = 1,13 ∙ 8,34 = 9,43 м³/м³

3. По (16) рассчитаем объем трехатомных газов:

V_RO2 = 0,01 ∙ (СО₂ + СО + Н₂S + ∑ m ∙ С_mH_n

V_RO2 = 0,01 ∙ [1∙81,7+2*5,3+3∙2,9+4∙0,9+5∙0,3]) = 1,06 м³/м³

4. По (19) рассчитаем объем паров азота:

V^o_N2 = 0,79 ∙ V^o + 0,01 ∙ N₂

V^o_N2 = 0,79 ∙ 9,43 + 0,01 ∙ 1,1 = 7,6 м³/м³

5. По (21) определим объем водяных паров:

V^o_H2O = 0,01 ∙ (Н₂S + Н₂ + ∑ (n/2) ∙ С_mH_n ) + 0,0161 ∙ V^o

V^o_H2O = 0,01 ∙ (4/2 ∙ 81,7+6/2∙5,8+8/2∙2,9+10/2∙0,9+12/2∙0,3) + 0,0161 ∙ 9,59 =

= 2м³/м³

6. По (15) определим объем продуктов сгорания:

V_г = V_RO2 + V^o_H2O + V^o_N2 + ( -1) ∙ V^o

V_г = 1,06 + 2 + 8 + (1,06-1) ∙ 8,34 = 10,2 м³/м³

Результат: V_г = 10,2 м³/м³

Задача № 5. Определить состав смеси топлив по рабочей массе.

Дано:

1 топливо:

С^г = 85,5 % ; Н^г = 5,4 % ; S^г_к+ор = 1,0 % ; N^г = 2,6 %; О^г = 6,0 %; А^р = 22 %; W^р =10 %; М₁ = 10000 кг

2 топливо:

С^г = 58,1 % ; Н^г = 5,9 % ; S^г_к+ор = 0,6 % ; N^г = 2,8 %; О^г = 32,6 %; А^р = 20 %; W^р = 10 %; М₂ = 5000 кг

_________________

Раб. масса смеси - ?

1. По (3) проверяем баланс 1 и 2 топлив по горючей массе:

С^г + Н^г + О^г + N^г + S^г = 100%

85,5 + 5,4 + 1,0 + 2,6 + 6,0 = 100%

58,1 + 5,9 + 32,6 + 2,8 + 0,6 = 100%

2. По (4) переводим все элементы обоих топлив из горючей массы в рабочую:

Z^иск = Z^исх ∙ Э

Э = (100 – (W^р + А^р))/100

Для 1 топлива:

С^р = 85,5∙(100-10-22)/100 = 49,59%

Н^р = 5,4 ∙ 72/100 = 3,13%

О^р = 6 ∙ 72/100 = 3,48%

N^р = 2,6 ∙ 72/100 = 1,51%

S^р = 1,0 ∙ 72/100 = 0,58%

Для 2 топлива:

С^р = 58,1∙(100-10-20)/100 = 40,67%

Н^р = 5,9 ∙ 70/100 = 4,13%

О^р = 32,6 ∙ 70/100 = 22,82%

N^р = 2,8 ∙ 70/100 = 1,96%

S^р = 0,6 ∙ 70/100 = 0,42%

3. По (1) проверяем баланс двух топлив по рабочей массе:

С^р + Н^р + О^р + N^р + S^р +А^р + W^р = 100%

49,59+3,13+0,58+1,51+3,48+22+10 = 100%

40,67+4,13+22,82+1,96+0,42+20+10 = 100%

4. По (6) рассчитываем массовую долю первого топлива в смеси:

b =

b = 10000/(10000+5000) = 0,66

5. По (5) определяем состав смеси топлив по рабочей массе:

Z^р_км = b∙ Z^р₁ + (1-b) ∙ Z^р₂

С^р_км = 0,66∙49,59+(1-0,66)∙40,67 = 46,56%

Н^р_км = 0,66∙3,13+(1-0,66)∙4,13 = 3,47%

О^р_км = 0,66∙3,48+(1-0,66)∙22,82 = 10,1%

N^р_км = 0,66∙1,51+(1-0,66)∙1,96 = 1,67%

S^р_км = 0,66∙0,58+(1-0,66)∙0,42 = 0,52%

А^р = 0,66∙22+(1-0,66)∙20 = 21,32%

W^р = 0,66∙10+(1-0,66)∙10 =10%

6. По (1) проверяем баланс смеси по рабочей массе:

46,56+3,47+10,1+1,67+0,52+21,32+10 = 100%

Результат: С^р = 46,56%; Н^р = 3,47%; О^р = 10,1%; N^р = 1,67%; S^р = 0,52%; А^р = 21,32%; W^р = 10%.