Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку

В качестве топлива для города Киева используют природный сухой газ из газопровода Уренгой - Ужгород следующего состава [в % (об).]:

0,06 СO2 (углекислый газ); 98,9 СН4 (метан); 0,12 С2Н6 (этан); 0,01 С3Н8 (пропан); 0,01 С4Н10 (бутан); 0,9 N2 (азот). Данные взяты из [2] c. 295.

Теоретическое количество сухого воздуха L0, кг/кг, затрачиваемого на сжигание 1 кг топлива, рассчитывается по [3] формула (9.1):


Составы горючих газов выражены в объемных долях, приведенных выше.

Для определения теплоты сгорания топлива воспользуемся характеристиками горения простых газов (таблица 3.1).

 

Таблица 3.1 – Характеристики горения простых газов

Газ Реакция Тепловой эффект реакции, кДж/м3
Метан CH4 + 2O2 à CO2 + H2O
Этан C2H6 + 3,5O2 à 2CO2 + 3H2O
Пропан C3H8 + 5O2 à 3CO2 + 4H2O
Бутан C4H10 + 6,5O2 à 4CO2 + 5H2O

 

Количество тепла Qυ, кДж/(м3 · т), выделяющегося при сжигании 1 м3 газа из [3] с. 294 равно:

где CmHn – объемная доля компонента топлива;

Qi – тепловой эффект реакции, кДж/м3,

Qυ = 0,989 · 35741 + 0,0012 · 63797 + 0,0001 · 91321 + 0,0001 · 118736 =

= 35445,441 кДж / (м3 · т).

Плотность газообразного топлива ρт, кг/м3, рассчитывается по [3] формула (9.2):

где Mi – мольная масса топлива, кмоль/кг;

 

 

υ0 – мольный объем, м3/кмоль;

tт – температура топлива, °С.

tт = 20 °С – по данным приведенным в [3] с. 294; υ0 = 22,4 м3/кмоль.

Подставив, получим:

Количество тепла Q, кг/кг, выделяющегося при сжигании 1 кг топлива рассчитывается по [3] формула (9.3):

Q = Qυ / ρт, (3.4)

Q = 35445 / 0,672= 52745,535 кДж/кг.

Масса сухого газа, подаваемого в сушильный барабан, в расчете на 1 кг сжигае­мого топлива определяется общим коэффициентом избытка воздуха α, необходимого для сжигания топлива и разбавления топочных газов до температуры смеси tсм = 720°С (по заданию).

Значение α находят из уравнений материального и теплового балансов. Уравнение материального баланса по [3] формула (9.4):

где Lc.г – масса сухих газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива, кг/кг;

СmНn – массовая доля компонентов, при сгорании которых образуется вода, кг/кг.

Уравнение теплового баланса по [3] формула (9.5):

где η – общий коэффициент полезного действия, учитывающий эффективность работы топки (полноту сгорания топлива и т. д.) и потери тепла топкой в окружающую среду;

ст – теплоемкость газообразного топлива при температуре tт, Дж/(кг·К);

I0 – энтальпия свежего воздуха, кДж/кг;

ic.г – энтальпия сухих газов, кДж/кг;

x0 – влагосодержание свежего воздуха, кг/кг сухого воздуха, при температуре t0 и относитель­ной влажности φ0;

iп – энтальпия водяных паров, кДж/кг;

tп – температура водяных паров, °С .

Энтальпия сухих газов ic.г, кДж/кг, рассчитывается по формуле [3] c. 295:

ic.г = сс.г tс.г, (3.7)

где сс.г – теплоемкость сухих газов, кДж/(кг·К);

tс.г – температура сухих газов, °С.

Энтальпия водяных паров iп, кДж/кг, рассчитывается по формуле [3] c. 295:

iп = r0 + сп, (3.8)

где r0 – теплота испарения воды при температуре 0 °С, кДж/кг;

сп – средняя теплоемкость водяных паров.



η = 0,95 – по данным приведенным в [3] с. 295; ст = 2,224 кДж/(кг·К) – по данным приведенным в [5] с. 155; сп = 1,97 кДж/(кг·К) – по данным приведенным в [3]с. 295; r0 = 2500 кДж/кг – по данным приведенным в [3] с. 295; tс.г = 720 °С – по заданию; tп = tс.г = tсм = 720°С – по данным приведенным в [3] с. 295; сс.г. = 1,136 кДж/(кг·К) по данным [6] с. 163.

Пересчитаем компоненты топлива, при сгорании которых образуется вода, из объемных долей в массовые:

CH4 = 0,989 · 16 · 273/ [22,4 · 0,753(273 + 20)] = 0,9795;

С2Н6 = 0,0012 · 30 · 273/ [22,4· 0,753(273 + 20)] = 0,002228;

С3Н8 = 0,0001 · 44 · 273/ [22,4 · 0,753(273 + 20)] = 0,0002724;

С4Н10 = 0,0001 · 58 · 273/ [22,4 · 0,753(273 + 20)] = 0,0003585.

Параметры воздуха (г. Киев) при зимних и летних условиях (таблица 3.2) найдем из [4] с. 538 и по диаграмме Рамзина, приведенной на рисунке 3.1. Расчет всех параметров произведем для зимних условий.

 

Таблица 3.2 – Параметры воздуха

Зима Лето
t0, °С φ0, % x0, кг/кг сух. возд. I0, кДж/ кг сух. возд. t0, °С φ0, % x0, кг/кг сух. возд. I0, кДж/ кг сух. возд.
-6,0 0,0020 -4,0 19,3 0,0090 41,0

 

Количество влаги, выделяющейся при сгорании 1 кг топлива при зимних условиях, равно:

Коэффициент избытка воздуха α находим из совместного решения уравнений материального и теплового балансов по [3] формулы (9.4) и (9.5):

Общая удельная масса сухих газов Gc, кг/кг, получаемых при сжигании 1 кг топлива и разбавлении топочных газов воздухом до температуры смеси 720°С, определяется по [3] формула (9.7):

Gc = 1 + 2,998 · 17,079 – 2,209 = 49,994 кг/кг.

Удельная масса водяных паров в газовой смеси Gп , кг/кг при сжигании 1 кг топлива рассчитывается по [3] формула (9.8):

Gп = 2,209 + 2,998 · 0,0020 · 17,079 = 2,311 кг/кг.

 

Рисунок 3.1 – I –х диаграмма состояния влажного воздуха

(диаграмма Рамзина)

 

Влагосодержание газов на входе в сушилку (x1 = xсм) на 1 кг сухого воздуха находиться по [3] с. 295:

x1 = Gп / Gс.г , (3.11)

x1 = 2,311/49,994 = 0,04627 кг/кг сух. газа.

Энтальпия газов на входе в сушилку при температуре t = 720°С и x1 = 0,04627 кг/кг сух. газа равна I1 = 225 ккал/кг сух. газа = 942,75 кДж/кг сух. газа (по диаграмме Рамзина, изображенной на рисунке 3.1). Коэффициент избытка воздуха велик, физические свойства газовой смеси, практически не отличаются физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха I –х.

Материальный баланс сушилки

Расход испаряемой влаги в барабане W, кг/ч, находится по [7] с. 8:

где G1– производительность сушилки по влажному материалу, кг/ч;

ω1 – начальная влажность материала, % масс.;

ω2 – конечная влажность материала, % масс.

G1= 11000 кг/ч; ω1 = 12,5 % масс.; ω2 = 6,5 % масс. – по заданию.

Производительность сушилки по высушенному материалу G2, кг/ч, находится по [7] с. 8:









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-06; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь