Расчёт горения топлива

Кафедра металлургии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теплофизика»

Выполнил:

ФИО

студент группы

студ. билет №

Проверил:

Гольцев В.А.

к-т. тех. наук, доцент

г. Верхняя Пышма

2023

Вариант № 12

Расчет горения топлива

Выполнить аналитический расчет полного горения природного газа, состав которого (на сухой газ) определяют следующие компоненты: СН4 = 93,5%, С2Н6 = 4,0%, С3Н8 = 1,0%, С4Н10 = 0,5%, С5Н12 = 0,5%, СО2 = 0,1%, N2 = 0,4% , а также определить теоретические (, ) и балансовые (,  ) температуры горения при следующих условиях: [pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

а) когда коэффициент избытка воздуха α =1,0 и температуры подогрева газа и воздуха равны нулю;

б) когда коэффициент избытка воздуха α=1,15, температура подогрева топлива tT = 30°C, а температура подогрева воздуха tв =500°С.

В расчетах принять содержание влаги:

в газе –  = 0,0 г/м3 (газ сухой),[pic 6]

и в воздухе –  = 17 г/м3. [pic 7]

При определении балансовых температур горения считать все виды недожога равными 0,03· . [pic 8]

Следуя положениям методики расчета процессов горения газообразного топлива, необходимо определить:

1. Расход воздуха для обеспечения полного горения в теоретических (α=1,0) и практических (α=1,15) условиях сжигания топлива. Для этого первоначально рассчитывается (1)

 = 0,01·(2·СН4 + 3,5·С2Н6 + 5·С3Н8 + 6,5·С4Н10 + 8·С5Н12) = 0,01 (2·93,5 + + 3,5·4,0+ 5·1,0+ 6,5·0,5+ 8·0,5) = 2,1325 м3 /м3[pic 9]

и далее

– объем сухого воздуха:

L0 = (1+K)  = (1 + 3,762) · 2,1325 = 10,155 м3 /м3;[pic 10]

Lα= α·L0 = 1,15· 10,155 = 11,678 м3 /м3;

– объем влажного воздуха:

L0= (1 + 0,001244 · )L0 = (1+0,001244·17)· 10,155 = 10,370 м3 /м3;[pic 11]

LВα = α· = 1,15·10,370 = 11,926 м3 /м3.[pic 12]

2. Выход продуктов горения и их состав в теоретических (α =1,0) и практических (α =1,15) условиях.

При α =1,0:

выход диоксида углерода – (8)

 = 0,01·(СО2 + СН4 + 2·С2Н6 + 3·С3Н8 + 4·С4Н10 + 5·С5Н12) = 0,01·(0,1 + 93,5 + 2·4,0+ 3·1,0+ 4·0,5+ 5·0,5) = 1,091 м3 /м3;[pic 13]

выход водяного пара – (10)

 = 0,01·(2·СН4 + 3·С2Н6 + 4·С3Н8 + 5·С4Н10 + 6·С5Н12) +                       + 0,001244· L0 = 0,01·(2·93,5 + 3·4,0+ 4·1,0+ 5·0,5+ 6·0,5) + 0,001244·17·10,155 = 2,30 м3 /м3;[pic 14][pic 15]

выход азота – (11)

 = 0,01·N2 + 0,79·L0 = 0,01·0,4 + 0,79·10,155 = 8,026 м3 /м3.[pic 16]

Общий выход продуктов горения при α = 1,0

V0 =  +  +  = 1,091 + 2,30 + 8,026 = 11,417 м3 /м3.[pic 17][pic 18][pic 19]

Состав продуктов горения:

СО2 = (/V0)·100 = (1,091/11,417)100 = 9,56%.[pic 20]

Аналогично определяется процентное содержание и других компонентов продуктов горения.

В итоге получим

СО2=9,56%, Н2О = 20,15%, N2= 70,29% и ∑=100%.

При α =1,15 имеем:

выход диоксида углерода –

 = = 1,091 м3 /м3;[pic 21][pic 22]