п | Температура горения, °С | |
1 – й метод | 2 – ой метод | |
1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 |
Таким образом, полбзуясь округлёнными значениями средних тплоёмкостей продуктов сгорания топлива и воздуха, можно подсяитать температуру горения топлива с точностью около 1%.
Переходим теперь к определению теорнтических температур горения при различных п.
1. определим теоретическую температуру горения при
п = 1,0: iO = 886 ккал / м3
t K = 2185
Задаёмся температурой равновесия 2000°.
lg K1 = 3,236; K3 = 5,970
Принимаем для х значение 0,180,
Тогда
у = = 0,035
lg К1 = lg [ ] = = lg[ ] = lg1240
lg K1 = 3,093
принимаем для х значение 0,16,
у = = 0,032
lg К1 = lg[ ] = 3,283
Интерполяцией находим
3,283 – 3,093 = 0,190
3,236 – 3,093 = 0,026
0,190: 0,02 = 0,143: s,
откуда
s = = 0,015
х = 0,18 – 0,015 = 0,165,
у = = 0,0321
Находим температуру, соответствующую значениям:
х = 0,165 и у = 0,0321
Состав и количество продуктов сгорания:
м3 %
СО2 0,1736 (1- х)............................ = 0,1450 14,3
СО 0,1736× х.............................. = 0,0286 2,8
SO2 0.0032.................................= 0,0032 0,3
Н2О 0,0602 (1- у)............................ = 0,0583 5,7
|
|
Н2 0,0602 × у............................... = 0,0019 0,2
О2 0,5 × 0,1736 × х + 0,0602 × у................. = 0,0153 1,5
N2 0,763...................................= 0,763 75,2
S = 1,0153 100,00
Теплосодержание продуктов сгорания:
1) горени угля 886: 1,0153 = 872 ккал / м3
2) диссоциация СО - 3045 × 0,028 = - 85,2
3) диссоциация Н2О -2580 × 0,002 = - 5,2
781,6 ккал / м3
t K = 2000° t K = 1900°
CO2 0,143 × 1159 = 165,7 ккал / м3 CO2 0,143 × 1095 = 156,5 ккал / м3
СО 0,028 × 718,4 = 20,2» СО 0,028 × 68,0 = 19,2
SO2 0,003 × 1140 = 3,4» SO2 0,003 × 1078 = 3,2»
Н2О 0,057 × 929,0 = 52,9» Н2О 0,057 × 873,2 =49,8»
Н2 0,002 × 672,0 = 1,3» Н2 0,002 × 635,0 = 1,3»
O2 0,015 × 751,5 = 11,3» О2 0,015 × 710,5 = 10,7»
N2 0,752 × 712,2 = 536,0» N2 0,752 × 673,2 = 507,0»
____________________________ ____________________________
t 2000 = 790,8 ккал / м3 t 1900 = 747,9 ккал / м3
t K = 1900 + × 100 = 1900 + 79 = 1979°,
Задаёмся температурой равновесия 2000°.
lg K1 = 3,878; K3 = 5,481
Принимаем для х значение 0,11,
Тогда
у = = 0,022
lg К1 = lg[ ] = 3,812
lg K1 = 3,812
принимаем для х значение 0,1,
у = = 0,020
lg К1 = lg[ ] = 3,914
Интерполяцией находим
3,944 – 3,812 = 0,132
3,878 – 3,812 = 0,066
0,132: 0,01 = 0,066: s,
откуда
s = = 0,005
х = 0,11 – 0,005 = 0,105,
у = = 0,021.
Находим температуру, соответствующую
х = 0,105 и у = 0,021
Состав и количество продуктов сгорания:
м3 %
СО2 0,1736 (1- х)............................ = 0,1554 15,4
СО 0,1736× х.............................. = 0,0182 1,8
SO2 0.0032.................................= 0,0032 0,3
Н2О 0,0602 (1- у)............................ = 0,0589 5,8
Н2 0,0602 × у............................... = 0,0013 0,1
О2 0,5 × 0,1736 × х + 0,0602 × у................. = 0,0088 0,8
N2 0,763...................................= 0,763 75,8
S = 1,0088 100,00
Теплосодержание продуктов сгорания:
1) горени угля 886: 1,0088 = 878 ккал / м3
2) диссоциация СО - 3045 × 0,018 = - 54,7
3) диссоциация Н2О -2580 × 0,001 = - 2,6
820,7 ккал / м3
Задаёмся
t K = 2000° t K = 2100°
CO2 0,154 × 1159 = 178,3 ккал / м3 CO2 0,154 × 1224 = 188,0 ккал / м3
СО 0,018 × 718,4 = 12,9» СО 0,018 × 758,1 = 13,7
|
|
SO2 0,003 × 1140 = 3,4» SO2 0,003 × 1200 = 3,6»
Н2О 0,058 × 929,0 = 53,8» Н2О 0,058 × 985,8 =57,2»
Н2 0,001 × 672,0 = 0,7» Н2 0,001 × 709,4 = 0,7»
O2 0,008 × 751,5 = 6,0» О2 0,008 × 791,8 = 6,3»
N2 0,758 × 712,2 = 541,5» N2 0,758 × 750,6 = 570,0»
____________________________ ____________________________
t 2000 = 796,6 ккал / м3 t 2100 = 846,5 ккал / м3
t K = 2000 + × 100 = 2000 + 48 = 2048°,
Графически (рис. 12) находим теоретическую температуру tТ = 1988°, которой соответствуют:
х = 0,1572 и у = 0,0307
Состав и количество продуктов сгорания:
м3 %
СО2 0,1736 (1- х)............................ = 0,1464 14,4
СО 0,1736× х.............................. = 0,0272 2,7
SO2 0.0032.................................= 0,0032 0,3
Н2О 0,0602 (1- у)............................ = 0,0583 5,7
Н2 0,0602 × у............................... = 0,0019 0,2
О2 0,5 × 0,1736 × х + 0,0602 × у................. = 0,0146 1,4
N2 0,763...................................= 0,763 75,3
S = 1,0146 100,00
Теплосодержание продуктов сгорания:
1) горени угля 886: 1,0146 = 873 ккал / м3
2) диссоциация СО - 3045 × 0,027 = - 82,2
3) диссоциация Н2О -2580 × 0,002 = - 5,2
785,6 ккал / м3
2. Определим теоретическую температуру горения при
п = 1,25: iO = 714 ккал / м3
t K = 1839° х = 0 и у = 0
Задаёмся температурой равновесия 1700°.
lg K1 = 5,347; K3 = 4,621
Принимаем для х значение 0,02,
Тогда
у = = 0,0044
lg К1 = lg[ ] = 4,754
Принимаем для х значение 0,01,
Тогда
у = = 0,0022
lg К1 = lg[ ] = 5,372.
Интерполяцией находим
5,372 – 4,754 = 0,618
5,347 – 4,754 = 0,593
0,618: 0,01 = 0,593: s,
откуда
s = = 0,0096
х = 0,02 – 0,0096 = 0,0104,
у = = 0,0023.
Находим температуру, соответствующую
х = 0,0104 и у = 0,0023
Состав и количество продуктов сгорания:
м3 %
СО2 0,1399 (1- х)............................ = 0,1385 13,84
СО 0,1399× х.............................. = 0,0014 0,14
SO2 0.0026.................................= 0,0026 0,26
Н2О 0,0485 (1- у)............................ = 0,0484 4,84
Н2 0,0485 × у............................... = 0,0001 0,01
О2 0,5 × 0,1399 × х + 0,0485 × у + 0,0408......... = 0,0416 4,16
N2 0,7682...................................= 0,7682 76,75
S = 1,0008 100,00
Теплосодержание продуктов сгорания:
1) горени угля 714: 1,0008 = 713 ккал / м3
2) диссоциация СО - 3045 × 0,0014 = - 4,3
3) диссоциация Н2О -2580 × 0,0001 = - 0,3
708,4 ккал / м3
Задаёмся
t K = 1800° t K = 1900°
CO2 0,1384 × 1031 = 142,8 ккал / м3 CO2 0,1384 × 1095 = 151,6 ккал / м3
СО 0,0014 × 641,0= 0,9» СО 0,0014 × 680,0 = 1,0
SO2 0,0026× 1018 = 2,6» SO2 0,0026 × 1078 = 2,8»
Н2О 0,0484 × 819,3 = 39,7» Н2О 0,0484 × 873,2 = 42,3»
Н2 0,0001 × 598,4 = 0,1» Н2 0,0001 × 635,0 = 0,1»
O2 0,0416 × 669,1 = 27,9» О2 0,0416 × 710,5 = 29,6»
N2 0,7675 × 635,3 = 488,5» N2 0,7675 × 673,2 = 517,6»
____________________________ ____________________________
t 1800 = 702,5 ккал / м3 t 1900 = 745,0 ккал / м3
t K = 1800 + × 100 = 1800 + 14 = 1814°.
Задаёмся температурой равновесия 1800°.
lg K1 = 4,578; K3 = 5,039
Принимаем для х значение 0,03,
Тогда
у = = 0,0061
lg К1 = lg[ ] = 4,387
lg K1 = 4,387
принимаем для х значение 0,02,
у = = 0,004
lg К1 = lg[ ] = 4,754
Интерполяцией находим
4,754 – 4,378 = 0,367
4,578 – 4,378 = 0,191
0,367: 0,01 = 0,191: s,
откуда
s = = 0,005
х = 0,03 – 0,005 = 0,025,
у = = 0,005.
Находим температуру, соответствующую
х = 0,105 и у = 0,021
Состав и количество продуктов сгорания:
м3 %
СО2 0,1399 (1- х)............................ = 0,1364 13,84
СО 0,1399× х.............................. = 0,0035 0,35
SO2 0.0026.................................= 0,0026 0,26
Н2О 0,0485 (1- у)............................ = 0,0483 4,83
Н2 0,0485 × у............................... = 0,0002 0,02
О2 0,5 × 0,1399 × х + 0,0485 × у + 0,0408......... = 0,0427 4,26
N2 0,7682...................................= 0,7682 76,67
S = 1,0019 100,00
Теплосодержание продуктов сгорания:
1) горени угля 714: 1,0019 = 712 ккал / м3
2) диссоциация СО - 3045 × 0,0035 = - 10,7
3) диссоциация Н2О -2580 × 0,0002 = - 0,5
700,8 ккал / м3
Задаёмся
t K = 1800° t K = 1700°
CO2 0,1362 × 1031 = 140,5 ккал / м3 CO2 0,1362 × 967,2 = 132,0 ккал / м3
СО 0,0035 × 641,0= 2,2» СО 0,0035 × 602,3 = 2,1
SO2 0,0026× 1018 = 2,6» SO2 0,0026 × 956,6 = 2,5»
Н2О 0,0482 × 819,3 = 39,6» Н2О 0,0482 × 765,4 = 37,0»
Н2 0,0002 × 598,4 = 0,1» Н2 0,0002 × 561,4 = 0,1»
O2 0,0426 × 669,1 = 28,6» О2 0,0426 × 628,1 = 26,8»
N2 0,7667 × 635,3 = 488,0» N2 0,7667 × 596,3 = 458,0»
____________________________ ____________________________
t 1800 = 701,6 ккал / м3 t 1700 = 658,5 ккал / м3
t K = 1700 + × 100 = 1700 + 98 = 1798°.
Графически (рис. 12) находим теоретическую температуру tТ = 1799°, которой соответствуют:
х = 0,1572 и у = 0,0307
Состав и количество продуктов сгорания:
м3 %
СО2 0,1399 (1- х)............................ = 0,1365 13,63
СО 0,1399× х.............................. = 0,0034 0,34
SO2 0.0026.................................= 0,0026 0,26
Н2О 0,0485 (1- у)............................ = 0,0483 4,82
|
|
Н2 0,0485 × у............................... = 0,0002 0,02
О2 0,0408+0,5(0,1399 х+ 0,0485 у)..............= 0,0426 4,26
N2 0,7682....................................= 0,7682 75,3
S = 1,0018 100,00
Теплосодержание продуктов сгорания:
1) горени угля 714: 1,0018 = 712 ккал / м3
2) диссоциация СО - 3045 × 0,0034 = - 10,4
3) диссоциация Н2О -2580 × 0,0002 = - 0,5
701,1 ккал / м3
Для сжигания с коэффициентом избытка воздуха п = 1,5 теоретическая температура всего лишь на 4° ниже калориметрической. Другими словами в пределах точности расчёта в разбираемом примере при горении с избытками воздуха более 1,5 калориметрические и теоретические температуры горения совпадают.
Кроме поставленных выше общих вопросов, исследуем, пользуясь данными приведенного расчёта, ещё один весьма важный для эксплуатационных характеристик топлива вопрос о влиянии избытка воздуха на коэффициент использования топлива в печи. Из теплового баланса можно вывести следующее выражение для расхода тепла в рабочем пространстве печи.
Образуется при сгорании | газообразных продуктов | всего | нм 3 | 3,639 × 22,4 = 820,7 | 820,7 -- 1018,5 -- 1216,2 -- -- 1611,7 -- | Примичание. Предлагается, что сера входит в каменный уголь в виде FeS2 окисляется по ур – ию FeS2+2,5O2=FeO+2SO2. Поэтому расход кислорода на окисление Fe в золе 0,25S. Расход О2: О= n Om азота: N= n Nm. Неиспользованый кислород О2=О т (1 - п) m | ||
моль | -- -- -- -- -- -- -- | 36,639 100,0 45,467 100,0 54,295 100,0 63,122 100,0 71,949 100,0 | ||||||
N2 | 27,85 (из воз- духа) -- -- 0,058 -- -- | 27,953 76,30 34,927 76,82 41,901 77,18 48,847 77,42 55,848 77,61 | ||||||
O2 | -- -- -- -- -- -- -- | -- -- 1,854 4,08 3,708 6,83 5,562 8,81 7,415 10,31 | ||||||
SO2 | -- -- 0,119 -- -- -- -- | 0,119 0,32 0,119 0,26 0,119 0,22 0,119 0,19 0,119 0,17 | ||||||
Н2О | -- 2,04 -- -- -- 0,167 -- | 2,207 6,02 2,207 4,85 2,207 4,06 2,207 3,50 2,207 3,07 | ||||||
СО2 | 6,36 -- -- -- -- -- -- | 6,36 17,36 6,36 13,99 6,36 11,71 6,36 10,08 6,36 8,84 | ||||||
Участвуют в горении | воздух | всего | нм 3 | 35,31 × 22,4 = 790,9 | 790,9 -- 988,7 -- 1186,4 -- 1384,1 -- 1581,9 -- | |||
моль | 7,415 + 27,895 = 35,31 | 35,310 100,00 44,138 100,00 52,966 100,00 61,792 100,00 70,620 100,00 | ||||||
N2 млль | 7,415 × 3,762 = 27,895 | 27,895 79,0 34,896 79,0 41,843 79,0 48,816 79,0 55,790 79,0 | ||||||
О2 моль | 6,36 1,02 0,119 -0,114 -- -- 0,03 | 7,415 21,0 9,269 21,0 11,123 21,0 12,976 21,0 14,830 21,0 | ||||||
топливо | количество мол. m=g/m | 6,36 2,04 0,119 0,114 0,058 0,167 -- | -- % моль % моль % моль % моль % | |||||
моле- куляр ный вес m | -- | -- | п = 1,0............... п = 1,25.............. п = 150............... п = 1,75.............. п = 2,00............... | |||||
вес g кг | 76,32 4,08 3,80 3,64 1,61 3,00 7,55 | |||||||
содер- жание % | 76,32 4,08 3,80 3,64 1,61 3,00 7,55 | |||||||
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
|
|
1. Линчевский В.П. Топливо и его сжигание. – М., Металургиздат, 1959. 400с
2. Михеев В.П., Федоров В.Н. Подовые и щелевые горелки для природного газа. - М.: Недра, 1965. 73с
3. Иванов Ю.В. Основы расчета и проектирования газовых горелок. - М.:
4. Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. 400с.
5. Ионин А.А. Газоснабжение. М.: Стройиздат, 1975. 439с.