Расчет расхода дутья, количества, состава и плотности продуктов горения

При определении расхода дутья рассчитывают теоретический расход дутья. Под теоретическим расходом понимается минимально необходимый расход дутья для полного окисления всех компонентов одного кубического метра газообразного топлива (L _Т, м³/м³).. Практический же расход дутья – это фактический расход дутья на один кубический метр газообразного топлива (L _a, м³/м³). Практический расход дутья всегда больше теоретического, т.к. невозможно обеспечить идеальный контакт молекул газа с молекулами окислителя. Соотношение между теоретическим и практическим расходами дутья выражается в виде:

                               ,                                   (4)

 

где a – коэффициент избытка дутья.

Рациональное значение определяется опытным путем. Для газообразного топлива a = 1,05 - 1,1.

Из изложенного следует, что расчет дутья должен проводиться на основе реакций окисления компонентов газообразного топлива.

Для газов молярные объемы и объемные отношения одинаковы, поэтому определение расхода дутья, количества и состава продуктов горения можно проводить на основе объемных соотношений.

Приведем наиболее часто встречающиеся реакции при горении газообразного топлива и тепловые эффекты этих реакций (кДж/м³):

 

CO +  O₂ = CO₂ + 12637,

H₂  +  O₂ = H₂O_n + 10798,

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O_n + 35820,

C₂H₄ + 3O₂ = CO₂ + 2H₂O_n + 59079,

C₂H₆ + 3 O₂ = 2CO₂ + 3H₂O_n + 63751,

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O_n + 91256,

C₄H₁₀ + 6 O₂ = 4CO₂ + 5H₂O_n + 118651,

C₅H₁₂ + 8O₂ = 5CO₂ + 6H₂O_n + 146080,

C₄H₁₀ + 6 O₂ = 4CO₂ + 5H₂O_n + 118651,

H₂S + 1 O₂ = SO₂ + H₂O_n + 23112.

Учитывая, что процентное содержание каждой компоненты в газообразном топливе соответствует ее объему в 100 м³ топлива, необходимый объем кислорода для окисления всех составляющих, приходящихся на 2 м³ газообразного топлива ( , м³/м³) составит:

 

(5)

 

По расходу кислорода на единицу топлива  и его содержанию в дутье b определяется теоретический расход дутья:

 

                               ,                                           (6)

 

где b – содержание кислорода в дутье в долях единицы.

Если в качестве дутья используется воздух и расчет проводится в предположении, что воздух не содержит влаги, то b = 0,21. Из изложенного следует, что теоретический расход дутья может быть определен и по формуле:

 

 

Практический расход дутья определяется по формуле (4).

В некоторых случаях при проведении расчетов горения целесообразно учитывать и наличие влаги в дутье. При использовании в качестве дутья атмосферного воздуха содержание влаги в нем оценивается влагосодержанием – количеством грамм влаги на килограмм сухого воздуха. Влагосодержание определяется с помощью J - d-диаграммы влажного воздуха по относительной влажности воздуха и его температуре. При влагосодержании d объем влаги на 1 кг сухого воздуха равен (м³/кг сухого воздуха):

 

.

 

Объем 1 кг сухого воздуха при нормальных условиях равен 0,773 м³/кг. Следовательно, объем влаги дутья на единицу топлива (м³/м³) при теоретическом расходе дутья L _Т равен:

 

                                        .               (7)

 

А расход атмосферного воздуха с учетом его влагосодержания (м³/м³):

.     (8)

Практический расход дутья определяется при этом по формуле (4), но с учетом :

    .                                  (9)

 

Продукты горения топлива содержат газы, образующиеся в результате окисления составляющих топлива, газы, перешедшие непосредственно из топлива и дутья, и влагу, образовавшуюся при окислении составляющих топлива и перешедшую в продукты горения из топлива и дутья. Если рассмотреть все эти процессы при практическом расходе дутья, то на каждый м³ топлива в продуктах горения образуются следующие объемы газов (V₁, м³/м³):

 

,                    (10)

,                              (11)

 

    (12)

 

или ,        (13)

 

 или ,           (14)

 

где  и т.д. – процентное содержание этих газов в топливе;

0,16dL_a – влага дутья, перешедшая в продукты горения;

(1 - b)L_a – объем азота, перешедший из дутья в продукты горения;

b(1 - a)L_T – избыточный объем кислорода в дутье, перешедший в продукты горения.

Общий объем продуктов горения на единицу топлива V_a (м³/м³) составляет:

 

    .                  (15)

 

Процентное содержание каждого простого газа в продуктах горения (CO₂, %; SO₂, и т.д.) определяется как:

 

 и т.д.         (16)

 

Учитывая, что процесс горения при отоплении теплотехнических устройств происходит обычно при давлении, приближающемся к атмосферному, парциальные давления простых газов в продуктах горения определяются:

 

  и т.д.                        (17)

 

В некоторых случаях при расчетах горения определяют плотность продуктов горения и их влагосодержание.

Плотность продуктов (кг/м³):

 

    .     (18)

 

При необходимости определить влагосодержание продуктов горения (d (г влаги/кг сухих продуктов горения)) находим:

 

.

 

Вес сухих продуктов горения, приходящихся на единицу топлива (кг/м³ топлива),

 

 

Следовательно, влагосодержание продуктов горения:

 

        (19)

 

---

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 73; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!