Розрахунок горіння палива




Скачати 297.84 Kb.
НазваРозрахунок горіння палива
Сторінка1/3
Дата конвертації06.03.2013
Розмір297.84 Kb.
ТипДокументы
uchni.com.ua > Туризм > Документы
  1   2   3





РОЗРАХУНОК ПОВІТРОНАГРІВАЧА ДОМЕННОЇ ПЕЧІ
Необхідна витрата повітряного дуття за вирахуванням втрат на ділянці повітродувка-повітронагрівач складає VB = 500000 м3/год (при нормальних умовах). Приймаємо систему регенераторів, що складає з 4-х повітронагрівачів, що працюють послідовно.

Повітря з вологістю  = 0,035 м33 повинне бути нагріте від температури t' = 28°С до температури t'' = I070°C у насадках регенератора, що нагріваються продуктами природно-генераторної суміші з теплотою згоряння Qнстр = 14 МДж/м3 , що надходить у насадку з температурою tg' = 1260°С и виходить з неї зі середньою за період температурою tg'' = 240°С.

Вибираємо з заданих таблиць.

Склад сухого генераторного газу по об’єму, %:

H2 2,7

CH4 0,3

СО 28,0

СО2 10,5

N2 58,5

Вологість Wг, г/м3 5

Склад сухого природного газу по об’єму, %:

H2 55,0

CH4 23,0

C2H4 2,5

СО 6,2

СО2 2,5

О2 1,2

N2 9,6

Вологість Wг, г/м3 10

Тип насади – блокова щілинна.

В даний час в Україні і за рубежем можливий підігрів дуття до 1150 – 1200оС. Досягнення такої температури і подальше підвищення її (до 1400 – 1500оС) забезпечується проведенням ряду конструктивних і режимних заходів. Сюди можна віднести добавку до доменного газу, що використовується для опалення повітронагрівачів, висококалорійного газу (коксового, природного). У свою чергу це зажадає використання більш вогнетривких матеріалів для кладки купола і верха повітронагрівача.

Значні розміри в підвищенні економічності роботи повітронагрівачів можуть бути використані при застосуванні блокових щілинних насадок.

Попарно рівнобіжна робота повітронагрівачів дозволяє відмовитися від використання холодного дуття для стабілізації температури його перед доменною піччю. Це дозволяє підвищити температуру гарячого дуття, поліпшує стійкість футерівки, знижує температуру газів повітронагрівачів, що відходять, при цьому збільшується к.к.д. апаратів і поліпшується умови роботи під насадних пристроїв.

Одним з важливих факторів поліпшення роботи доменних повітронагрівачів є зниження часу на перекидання клапанів і перехід на більш короткі тривалості циклів.

^

Розрахунок горіння палива



Перерахування складу сухого газу на робочу масу палива.

Для газоподібного палива коефіцієнт перерахування сухого газу на робочу масу палива визначається в такий спосіб:
(1.1)

(1.2)

Де

Н2О - зміст вологи в газі по об'єму, %;

W- зміст водяного пару у сухому газі, г/м3;

803,6 - щільність водяного пару при нормальних умовах, г/м3.

Для розглянутого випадку суміші природного і генераторного газів, будемо мати наступний коефіцієнт перерахування складу сухого газу на робочу масу палива:

Для природного газу

,
.
Для генераторного газу





Робочі маси природного газу



% і т.д.

Робочі маси генераторного газу

і т.д.

Результати розрахунків представлені в наступній таблиці.
Таблиця №1.

Робочі маси природного і генераторного газів.


Паливо

H2

CH4

СО

СО2

N2

C2H4

О2

H2O

Σ,%

Генераторний

газ

2,68

0,298

27,83

10,44

58,15





0,602

100

Природний

газ

54,34

22,7

6,13

2,47

9,48

2,47

1,19

1,22

100



^ Визначення теплоти згоряння палива.

Для визначення теплоти згоряння палива використовуємо формулу

, кДЖ/м3

У цій формулі СО, Н2 і т.д. - процентний вміст компонентів в паливі.

Теплота згоряння природного газу:



= 15,46 МДж/м3.

Теплота згоряння генераторного газу:



=3,95МДж/м3.
^
Визначення складу змішаного газу

Якщо частку генераторного газу в змішаному паливі позначити за Х, то справедливе рівняння



де - теплота згоряння змішаного палива, рівна 14 МДж/м3 за завданням.

Тоді вирішуючи це рівняння відносно Х, отримаємо



Частка природного газу складе y = 1 - x = 1 – 0.127 = 0,873

Склад змішаного газу визначиться по рівняннях:

%

% і т.д.

Результати розрахунків зведені в таблицю.

Таблиця №2.
^

Склад змішаного газу





Паливо

H2

СО2

CH4

СО

N2

C2H4

О2

H2O

Σ,%

змішаний

газ

47.78

3,48

19,85

8,89

15,66

2,16

1,04

1,14

100


^ Розрахунок кількості повітря і продуктів згоряння.

Теоретично необхідне для спалення 1м3 газоподібного палива кількість повітря визначається по рівнянню:

м33

де СО, Н2 і т. д. об'ємні відсотки компонентів газоподібного палива, %.

Для спалення палива, склад якого приведений в табл. 2 необхідно повітря:



= 3.497 м33.

Коефіцієнт витрати повітря коливається в межах α = 1.05÷1,3.

Приймаємо α = 1.1, тоді дійсна витрата повітря для спалювання палива дорівнює:



Послідовно знаходимо кількість продуктів згоряння.

Кількість СО2 у продуктах згоряння буде рівна:

VСО2 = 0,01(СО2 + О2 + Н2S + Σ mСmНn) =

= 0,01(3,48 + 1,04 + 19,85 + 2 2,16) = 0,29 м33

У продуктах згоряння міститься водяних пар


Кількість азоту в продуктах згоряння палива:

м33
Кількість надлишкового кисню в продуктах згоряння:
м33
Загальна кількість продуктів згоряння, що утворяться при спалюванні 1м3 палива.

м33
При відомій кількості продуктів згоряння процентний вміст компонентів у продуктах згоряння визначаться по рівнянню

і т.д.
Результати розрахунків зведені в таблиці №3.
Таблиця №3.

Зміст продуктів згоряння


CO2

H2O

N2

O2

Сума

6.46

20,7

71,27

1,49

100%

0,29

0,929

3,2

0,067

4,49 м33


^ Визначення видаткових характеристик.

На шляху продуктів горіння з робочого простору печі і наднасадочному простору регенератора до них підсочується через нещільності вогнетривкої кладки атмосферне повітря в кількості приблизно 6 +10% , від їхнього початкового обсягу, отже, для прийнятого в нашому випадку підсмоктування повітря 8% кількість продуктів горіння збільшується до величини
м33

При вогкості повітря в ньому міститься;

Н2О = 1%;

О2=21(1-0,01) = 20,8%;

N2=79(1-0.01) = 78.2%

Тоді остаточний склад продуктів згоряння з урахуванням розбавлення їх повітрям стане (замість табл. 3)

Таблиця №4.

Склад продуктів згоряння з урахуванням підсмоктування повітря


CO2 = 0,29 м33

6,46 %

H2O = 0,929 + 4,49 · 0,08 · 0,01 = 0,933 м33

20,78 %

N2 = 3,2 + 4,49 · 0,08 · 0,782 = 3,48 м33

69,64 %

О2 = 0,067 + 4,49 · 0,08 · 0,208 = 0,14 м33

3,12 %

Разом VG΄ = 4,85 м33

100 %


Ентальпію повітря і продуктів горіння знаходимо з додатка 3.

Ентальпія повітря при вході в насадку при заданій температурі tg' = 28°С з урахуванням інтерполяції між температурами t2 =100С и t1 = 0С складе величину



= 36,4 КДж/м3.

Знаходимо ентальпію окремих складових диму при середній за період температурі газів, що ідуть, tg'' =240°С

= 441,92 71 КДж/м3;

= 348,92 КДж/м3;

= 314,8 КДж/м3;

= 324,08 КДж/м3;

Ентальпія диму при середній за період температурі газів, що ідуть, tg'' =240°С знаходиться по формулі для суміші газів
ig'' = 0,01(СО2 · iСО2 + H2О ∙ iH2О + N2 ∙ iN2 + О2 ∙ iО2) =

= 0,01 ( 6,46 ∙ 441,92 + 20,78 ∙ 348,92 + 69,64 ∙ 314,8 + 3,12 ∙ 324,08) =

= 330,39 КДж/м3,

де CO2, H2О, N2, О2 – об'ємний склад продуктів згоряння, % (див. таблицю № 4);

iСО2, iH2О, iN2, iО2 – ентальпія газів при температурі tg'' =240°С.
Приймаємо, що на шляху від верха насадки до печі температура дуття падає на 20°С (6). Тоді розрахункова мінімальна температура дуття на виході насадки стане

t''вmin = t'' +20 = 1070 + 20 = 1090°С.

Ця температура відповідає кінцю періоду нагрівання дуття. Приймаємо для попередніх розрахунків (з наступним уточненням), що в перебігу періоду дуття температура повітря зменшується на величину ∆t''в = 150°С. Тоді середня температура дуття на виході з насадки протягом періоду складе приблизно

t''в = t''вmin + ∆t''в/2 = 1090 + 150/2 = 1165°С.

Цій температурі відповідає ентальпія



Знаходимо ентальпію окремих складових димових газів що входять у насадку зверху, при вихідній температурі tg' = 1260°С без обліку втрат тепла

= 2888,56 КДж/м3;

= 2238,1 КДж/м3;

= 1801 КДж/м3;

= 1902,92 КДж/м3;

Ентальпія димових газів, що входять у насадку зверху, при вихідній температурі tg' = 1260°С без обліку втрат тепла складе

ig'' = 0,01(СО2 · iСО2 + H2О ∙ iH2О + N2 ∙ iN2 + О2 ∙ iО2) =

= 0,01 (6,46 ∙ 2888,56 + 20,78 ∙ 2238,1 + 69,64 ∙ 1801 + 3,12 ∙ 1902,92) =

= 1965,3 КДж/м3.
^ Обчислення витрати газів, тривалості періодів і швидкостей

Указана у завданні витрата дуття відповідає максимальному значенню витрати повітря через повітронагрівач наприкінці повітряного періоду VB.max=500000 м3/год.
Toді середня за повітряний період витрата повітря з наближеного співвідношення знайдемо

;

,
м3/год

Необхідна витрата змішаного газу Vг знайдемо з рівняння теплового балансу насадки за цикл нагрівання й охолодження :

VгVg(0.95ig'- ig'')g=VB(iB''-i')B ,

де 0,95 - коефіцієнт , що враховує втрати тепла в насадці.

Попередньо приймаємо час між перекиданнями на димовому періоді д = 2,0 год. Тривалість часу, затрачуваного на перекидання клапанів, приймаємо п = 6хв. = 0,1год.

Тоді тривалість повітряного періоду

Сумарна тривалість циклу дорівнює


З цієї кількості: витрати генераторного газу Vгг = 0,127  38695,7 = 4914,4 м3/год, витрата природного газу Vпг= =0,873  38695,7 = 33781,3 м3/год. Витрата повітря на горіння VВг = Lg  Vг = 3,85  38695,7 = 148978,4 м3/год.

Кількість продуктів згоряння, що надходять у насадку

Vg = 4,49  148978,4 = 668913,2 м3/год.
Насадку проектуємо з блокової щілинної цегли з горизонтальними проходами і вертикальними напівциліндричними виступами конструкції Діпромеза, що рекомендується для повітронагрівачів доменних печей. Ця конструкція характеризується наступними параметрами /I/ :

  • еквівалентний діаметр або визначальний розмір каналу d=0,043м;

  • розмір комірки 125 х 25мм;

  • питома поверхня нагрівання f1 = 36,8м23;

  • питомий об'єм цегли насадки V = 0,58м33;

  • живий перетин насадки f2 = 0,39 м22.

Верхня частина насадки буде виготовлена з більш вогнетривкого матеріалу динасу, нижня - із шамоту.

Тепло, затрачуване на нагрівання повітря за цикл:

QB = VB (iB''-iВ')B = 467811 ∙ (1667 – 36,4) ∙ 0,7 = 534106 КДж/цикл

Середньологарифмічна за цикл різниця температур
Δtср = С
Приймемо швидкість продуктів згоряння (диму) g0 = 2м/сек. Тоді швидкість повітря при нормальних умовах з умови рівності живого перетину

для проходу диму і повітря



Теплотехнічний розрахунок регенераторів

  1. Обчислення коефіцієнтів тепловіддачі

Попередньо знаходимо середні температури. Середні за період температури диму і повітря





Середня температура верха насадки у димовому і повітряному періоді

tg.вер = 0,5 ∙ ( 1260 + 750) = 1005˚С

tв.вер = 0,5 ∙ (1165 + 596,5) = 880,75˚С.

Середня за цикл температура верха насадки

tвер = 0,5 ∙ (1005 + 880,75) = 943˚С.

Середня температура низу насадки в димовому і повітряному періодах

tg.н = 0,5 ∙ (750 + 240) = 495˚С;

tв.н = 0,5 ∙ (596,5 + 28) = 312˚С.

Середня за цикл температура низу насадки



Визначимо значення коефіцієнтів тепловіддачі для верха і низу насадки.

Дійсну швидкість диму визначимо по формулі



Дійсну швидкість повітря при температурі t і тиску повітря PB =0.355Mн/м2 (абсолютних ), визначимо з вираження



Де 0,1013 Мпа - тиск при нормальних умовах;

β = 1/T - коефіцієнт термічного розширення, 1/К.

Значення кінематичної в'язкості γ і коефіцієнта теплопровідності λ для продуктів згоряння вибираємо — по прил.4. При цьому враховуємо, що значення λ дуже мало залежить від тиску, і при тиску РВ=0,355 Мн/м2 можна використовувати значення при РВ=0,1013 Мн/м2­. Кінематична в'язкість газів зворотно пропорційно тиску, тому значення γ при тиску РВ=0,1013 Мн/м2 ділимо на відношення .
^ Розрахунок для температури диму у верхній частині насадки tg'=1005оС.

Згідно даним розрахунку горіння палива (табл.№4) парціальні тиски двоокису вуглецю Рсо2=0,0946 ат і водяних парів Рн2о = 0,2078 ат., вважаючи ,що тиск суміші газів (продуктів згоряння) дорівнює 1 атмосфері.

Ефективна довжина променю для блокової щілинної насадки d=0.043м.





Ступінь чорності газів обчислюємо по наближеній формулі А.М. Гурвича /12/



де

спектральний коефіцієнт ослаблення;

P = Pн2о + Рсо2 = 0,2078 + 0,0946 = 0,3024 - сумарний парціальний тиск випромінюючих газів;

Т = tg' + 273 = 1005 + 273 = 1278К.

Приведений ступінь чорності



Коефіцієнт променистої тепловіддачі буде

Вт/м2К,

де

tcm = 0,5(tg + tB) = 0,5 ∙ (1005 + 880,75) = 943˚С - температура стінки цегли.

Далі розраховуємо коефіцієнт тепловіддачі конвекцією.

Теплофізичні властивості продуктів згоряння знаходимо з додатка 4 при температурі tg=1005oС застосовуючи де потрібно інтерполяцію.

Коефіцієнт теплопровідності



Кінематична в'язкість



Дійсна швидкість диму



Число Рейнольдса при еквівалентному діаметрі d=0.043 м складе



Для насадки блокового щілинного типу число Нуссельта визначаємо по формулі:

Nu = А∙ Rеn = 0,0224 ∙ 2294,120,8 = 10,93 ≈ 10,9

Тоді коефіцієнт тепловіддачі знайдемо з визначення числа Нуссельта



Остаточно сумарний коефіцієнт тепловіддачі



Розрахунки зводимо в табл. №5.
^ Розрахунок для температури повітря у верхній частині насадки tg' = 881оС.

Коефіцієнт теплопровідності



Кінематична в'язкість



Дійсна швидкість повітря

Число Рейнольдса при еквівалентному діаметрі d=0.043 м складе



Для насадки блокового щілинного типу число Нуссельта визначаємо по формулі:

Nu = А∙ Rеn = 0,0224 ∙ 343,890,8 = 2.395 ≈ 2.4

Тоді коефіцієнт тепловіддачі знайдемо з визначення числа Нуссельта


Розрахунок для температури диму у нижній частині насадки tн'=495оС.

Обчислюємо ступінь чорності газів


Т = tg' + 273 = 495 + 273 = 768К.

Приведений ступінь чорності



Коефіцієнт променистої тепловіддачі буде



= 5,93 Вт/м2К,

де

tcm = 0,5(tg + tB) = 0,5 ∙ (495 + 312) = 403.5˚С

Далі розраховуємо коефіцієнт тепловіддачі конвекцією.

Теплофізичні властивості продуктів згоряння знаходимо з додатка 4 при температурі tg=495oС застосовуючи де потрібно інтерполяцію.
  1   2   3

Додати документ в свій блог або на сайт

Схожі:

Розрахунок горіння палива iconТеплота згоряння палива
Мета: Сформувати поняття про енергію палива. Забезпечити знання фізичної величини – питомої теплоти згоряння палива; формувати вміння...

Розрахунок горіння палива iconГоріння та пожежонебезпечні властивості речовин І матеріалів
Пожежа неконтрольоване горіння поза спеціальним вогнищем, яке призводить до матеріальної шкоди

Розрахунок горіння палива iconЗакон України  "Про альтернативні види рідкого та газового палива"
Ади  виробництва  (видобутку)  і  споживання  альтернативних  видів  рідкого та газового палива  на  основі  залучення  нетрадиційних...

Розрахунок горіння палива icon3 3 Розрахунок раціональних швидкостей руху робітничих середовищ в теплообмінних апаратах
Розрахунок конвективного пучка№2 Аналіз та вибір теплообмінного апарату

Розрахунок горіння палива iconОсновні види палива та їх значення в енергетиці країни. Охорона навколишнього...
Джерел вуглеводнів, їх застосування як палива у різних галузях господарства; розвивати вміння учнів класифікувати хімічні об’єкти...

Розрахунок горіння палива iconОснови математичного моделювання в матеріалознавстві
Частина Розрахунок статистичних оцінок Таблиця Розрахунок статистичних оцiнок

Розрахунок горіння палива icon"Общий (укр.)"
Неконтрольоане горіння позаспеціальним огнищем,що розпосюджуться у часі І просторі

Розрахунок горіння палива icon"Общий (укр.)"
Неконтрольоане горіння позаспеціальним огнищем,що розпосюджуться у часі І просторі

Розрахунок горіння палива iconВсіх юридичних І фізичних осіб
Тобто суб’єкти господарської діяльності – фізичні особи – подають розрахунок до органу дпс за своєю податковою адресою. Уточнюючий...

Розрахунок горіння палива iconТема: „технічні засоби протипожежного захисту”
Хімічне гальмування (інгібування) швидкості реакцій окиснення (горіння) у полум'ї

Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2013
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка