Расчет теоретических и действительных

ОБЪЕМОВ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Исходные данные и порядок расчета

Для определения объемов продуктов сгорания необходимо знать элементарный состав топлива. Вид применяемого топлива задан в задании. Элементарный состав различных топлив приведен в таблице 6.1.

Количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива при условии безостаточного использования кислорода, называют теоретически необходимым объемом воздуха V_в⁰ и определяют по процентному составу топлива:

Здесь и далее объемы продуктов сгорания приведены к нормальным атмосферным условиям: 0 °С; 101,3 кПа (760 мм рт. ст.).

 

Таблица 6.1 – Элементарный состав топлива

Вид топлива	Рабочая масса топлива	Низшая теплота сгорания Qн^р МДж/кг
Состав %
Wр	Aр	Sк^р	Sор^р	C^р	H^р	N^р	O^р
Донецкий каменный уголь	13,0	19,6	2,4	1,6	50,6	3,7	1,1	8,0	20,3
Челябинский бурый уголь	17,0	24,9	0,7	0,5	41,8	3,0	1,0	11,1	15,8
Мазут 40	3,0	0,3	-	0,5	85,3	10,2	0,3	0,4	40,7
Мазут 100	1,5	0,15	-	1,5	85,1	9,5	1,75	0,5	40,5

 

Теоретические объемы продуктов полного сгорания 1 кг топлива определяются по следующим формулам:

объем трехатомных газов

(6.1)

объем азота

(6.2) объем водяных паров

(6.3)

Теоретически полный объем продуктов сгорания

(6.4)

Для повышения полноты сгорания действительный объем воздуха подаваемого в топку, всегда несколько больше теоретического V_в > V_в⁰, причем отношение этих объемов называют коэффициентом избытка воздуха α= V_в /V_в⁰.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры зависит от вида сжигаемого топлива и задан в задании. При наличии экономайзера вследствие присосов (давление в газовом тракте ниже атмосферного) коэффициент избытка воздуха в выходном сечении экономайзера возрастает на величину Δα_э (см. задание), т.е.

Расчет действительных объемов продуктов сгорания в курсовой работе производится для двух вариантов конструкции котлоагрегата:

1. C установкой экономайзера,

2. Без установки экономайзера.

(В дальнейшем для кратности варианты ”С” и ”Б” соответственно).

В курсовой работе влагосодержание воздуха принято α_в=10 г/кг и учтено третьим слагаемым при определении теоретического объема водяных паров. В связи с тем, что в реальном случае всегда α >1, действительный объем водяных паров будет отличаться от теоретического:

(6.5)

При определении действительного объема продуктов сгорания необходимо учесть объем не участвующего в процессе горения

 

Пример расчета объемов продуктов сгорания

 

(6.6)

Котлоагрегат работает на каменном угле следующего состава:

W_р=10 %; A^р =15,4 %; S_к^р =1,0 %; S_ор^р = 0,8 %;

С^р =62,0 %; Н^р = 4,6 %; N^р =5,4 %; О^р = 5,4 %.

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива:

объем трехатомных газов:

объем азота:

объем водяных паров:

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топочной камеры задан: α_т=1,35. Величина присосов воздуха в газоходе экономайзера Δα_э=0,10.

Далее расчет производится для двух вариантов. Коэффициент избытка воздуха уходящих газов:

Действительный объем водяных паров:

;

Действительный объем продуктов сгорания:

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИЙ ПРОДУКТОВ

СГОРАНИЯ И ВОЗДУХА

Исходные данные и порядок расчета.

Для определения энтальпий продуктов сгорания необходимо знать их состав и объем, а также температуру, которая различна для вариантов С и Б и задана в задании.

Значение энтальпий 1 м³ различных газов и влажного воздуха в зависимости от их температуры приведены в таблице 7.1.

 

Таблица 7.1 – Энтальпии 1 м³ газов и влажного воздуха

t, °С	Энтальпии газов, кДж/м^3
(С∙t)RO2	(С∙t)N2	(С∙t)H2O	(С∙t)b

 

Энтальпией газов при промежуточных температурах определяются методом линейной интерполяции.

Энтальпия теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, отнесенная к 1 кг топлива, определяется по формулам:

(7.1)

(7.2)

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания определяется с учетом реального коэффициента избытка воздуха

(7.3)

Пример расчета энтальпий

Расчет энтальпий произведем отдельно для вариантов С и Б.

С) С установкой экономайзера.

Температура уходящих газов t_ух = 175 °C (табл. 2).

=311,0 кДж/м³; =227,5 кДж/м³;

=266,5 кДж/м³; =233,3 кДж/м³,

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре t_ух2

Б) Без установки экономайзера.

Температура уходящих газов t_ух = 295 °C (табл. 2).

=549,9 кДж/м³; = 385,4 кДж/м³;

=455,1 кДж/м³; = 396,2 кДж/м³,

Энтальпия действительных объемов продуктов сгорания при температуре t_ух1