Расчет горения топлива
Состав природного и доменного газов, %.
Газ CO
СО2
СН4
С2Н4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
H2
N2
О2
W
г/м3
Природный - 0.5 87.6 1.3 2.9 0.8 0.5 - 5.7 0.7 - Доменный 27.6 9.8 0.7 - - - - 3.5 58.1 0.3 45
1. Пересчитываем состав сухого газа на влажный. Объем влаги в 100м3 доменного газа:
Н2О=(W*100)/(803.6+W)=(45*100)/(803.6+45)=5.3%
2. Коэффициент пересчета на влажный газ:
kд=(100-5.3)/100=0.947
3. Состав влажного доменного газа:
СОвл= kд*СО=0.947*27.6=26.14%
СО2вл= kд*СО2=0.947*9.8=9.28%
СН4вл= kд*СН4=0.947*0.7=0.66%
Н2вл= kд*Н2=0.947*3.5=3.31%
N2вл= kд*N2=0.947*58.1=55.02%
О2вл= kд*О2=0.947*0.3=0.28%
4. Состав влажных газов в %:
Газ
СО2
СО
Н2
N2
СН4
О2
Н2О
Доменный 9.28 26.14 3.31 55.02 0.66 0.28 3.6
5. Вычислим теплоту сгорания газов:
а) для природного газа:
=0.127CO+0.108H2+0.358CH4+0.586C2H4+0.636C2H6+
+0.913C3H8+1.185C4H10=0.358*87.6+0.586*1.3+0.636*2.9+
+0.913*0.8+1.185*0.5=35.28 [мДж/м3]
б)для доменного газа:
=0.127CO+0.108H2+0.357CH4=0.127*26.14+0.108*3.31++0.358*0.66=3.91 [мДж/м3].
6. Определим состав смеси. Доля доменного газа в смеси:
1-X – природный газ
X – доменный газ
х=(-)/(-)=(35.28-8)/(35.28-3.91)=
=0.869 [мДж/м3].
7. Доля природного газа:
1-х=1-0.869=0.131
8. Состав смешанного газа:
СОсм=СОд*х+СОп(1-х)=26.14*0.869=22.7%
СО2см=СО2д*х+СО2п(1-х)=9.28*0.869+0.5*0.131=8.13%
СН4см=СН4д*х+СН4п(1-х)=0.66*0.869+87.6*0.131=12.05%
С2Н4см=С2Н4д*х+С2Н4п(1-х)=1.3*0.131=0.17%
С2Н6см=С2Н6д*х+С2Н6п(1-х)=2.9*0.131=0.38%
С3Н8см=С3Н8д*х+С3Н8п(1-х)=0.8*0.131=0.1%
С4Н10см=С4Н10д*х+С4Н10п(1-х)=0.5*0.131=0.06%
Н2см=Н2д*х+Н2п(1-х)=3.31*0.869=2.87%
N2см=N2д*х+N2п(1-х)=55.02*0.869+5.7*0.131=48.56%
О2см=О2д*х+О2п(1-х)=0.28*0.869+0.7*0.131=0.33%
H2Oсм=Н2Од*х+Н2Оп(1-х)=5.3*0.869=4.6%
Состав смешанного газа в %:
Газ CO
СО2
СН4
С2Н4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
H2
N2
О2
W
г/м3
ПДС 22,7 8,13 12,05 0,17 0,38 0,1 0,06 2,87 48,56 0,33 4,6
9. Расход кислорода на горение:
=0,01*((22,7+2,87)*0,5+2*12,05+3*0,17+3,5*0,38+5*0,1+
+6,5*0,06-0,33)=0,393 [м3/м3].
10. Теоретически необходимое количество воздуха:
L0=(1+3,762)*0,393=1,87 [м3/м3].
11. Действительное количество воздуха при n=1.1:
Lд=n*L0=1.1*1,87=2.06 [м3/м3].
12. Количество продуктов горения:
a) Vсо2=(СО+СО2+СН4+2С2Н4+2С2Н6+3С3Н8+4С4Н10)*0.01=
(22,7+8,13+12,05+2*0,17+2*0,38+3*0,1+4*0,06)*
*0.01=0.4452 [м3/м3]
б) Vн2о=(2СН4+2С2Н4+Н2+Н2О+3С2Н6+4С3Н8+5С4Н10)0.01=
=(2,87+2*12,05+2*0,17+3*0,38+4*0,1+5*0,06+4,6)*
*0.01=0.3375 [м3/м3]
в) VN2=0,01N2+nkVо2=0,01*48,56+1,1*3,762*0,393=
=2.1119 [м3/м3]
г) V°о2=(n-1)*Vо2=(1.1-1)*0,393=0.0393 [м3/м3]
13. Общее количество продуктов горения:
Vпс=Vсо2+Vн2о+VN2+Vо2=0.4452+0.3375+2.1119+0.0393=
=2.9339 [м3/м3]
14.Состав продуктов горения:
СО2=(Vсо2*100%)/Vпс=(0.4452*100%)/2,9339=15.17%
Н2О=(Vн2о*100%)/ Vпс=(0.3375*100%)/2,9339=11,5%
N2=(VN2*100%)/Vпс=(2.1119*100%)/2,9339=71,98%
О2=(Vо2*100%)/Vпс=(0.0393*100%)/2,9339=1.35%
Состав продуктов горения в %:
СО2
Н2О
N2
О2
Сумма 15,17% 11,5% 71,98% 1,35% 100%
15. Теплота сгорания природно-доменной смеси (по заданию): 8[мДж/м3].
Определение количества продуктов сгорания, поступающих в насадку, и его параметров
16. Определяем энтальпию продуктов сгорания;
приймем tв=20°C, iв=26.1 [кдж/м3]
==2745.07 [кДж/м3].
Определяем калориметрическую температуру продуктов сгорания. В первом приближении калориметрическую температуру продуктов сгорания принимаем равной t’кал= 1600°С.
i1600==
= 2630,89 [кДж/м3]
Так как i0>i1600 , принимаем более высокую температуру 1700°С.
Энтальпия продуктов сгорания при этой температуре
i1700=2813,52[кДж/м3]
Поскольку i0< i1700 , то истинную температуру определяем по формуле:
tкал= t’кал+
tкал=1600+=1662,5°С
18. Действительная температура продуктов сгорания:
tд=htкал=0.95*1662,5=1579,4°С
tдн=0.97*1579.4=1532°С
tд¢=1500°С
19. Определяем энтальпию продуктов сгорания:
а) на входе в насадку (при tд¢=1500°С): iдн=(3545,34*15.17+2758.39*11,5+2170,55*71,98+
+2296,78*1.35)/100= 2448,41 [кДж/м3].
б) на выходе из насадки (низ). ............
