2.1.1 Для обеспечения полного горения топлива практически в котельный агрегат подаётся воздух с избытком по сравнению с теоретическим. Это характеризуется коэффициентом избытка воздуха за установкой.
2.1.2
aух=am+Da, (1)
aух=1,2+0,2=1,4
2.1.3 Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 нм газообразного топлива, м3/м3,
V0=0,0467×[0,5×(CO+H2)+S ] (2)
V0=0,0476×(0,5× 0,1+[(1+4/4)×93+(2+2/4)×3+(2+4/4) × 2+(3+6/4) 0,4+(3+8/4) × 0,2])=94,49.
2.1.4 Объём трёхатомных газов, м3/м3,
=0,01×(CO+S mCmHn+H2S+CO2) (3)
=0,01×(0,1+1× 93+2×3+2× 2+3× 0,4+3× 0,2)
=0,01×104,9=1,049
2.1.5 Теоретический объём азота, м3/м3,
=0,79×V0+ (4)
=0,79×94,49+1,3/100
=74,66.
2.1.6 Объём избытка воздуха, м3/м3,
DVвоз=(aух-1)×V0 (5)
DVвоз=0,4×94,49=37,796
2.1.7 Объём водяных паров, м3/м3,
VH2O=0,01×(H2+S +H2S)+0,016×am×V0 (6)
|
|
VH2O=0,01(186+3+4+1,2+0,8)+0,016×1,2×94,49
VH2O=0,01(195)+1,8142=3,76
2.1.7 Объём продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 м3 (при нормальных условиях) топлива, м3/м3,
VГ= + + VH2O+DVвоз (7)
VГ=1,049+74,66+3,76+37,796=117,265.
2.1.8 Плотность топочного газа при нормальных условиях, кг/м3,
rm=0,01×[1,96×CO2+0,52×H2S+1,25×N2+1,43×O2+1,25×CO+0,089×H2+S(0,536×m+0,046×n)CmHn+0,803×H2O] (8)
rm = 0,01×[1,625+0,125+(66,96+3,492+2,512+0,7536+0,3952)]=
0,01×(75,86)=0,7586.
2.1.9 Масса дымовых газов при сжигании газообразного топлива, кг/м3,
GГ=rm +1,306×aух×V0 (9)
GГ=0,7586+1,306×1,4×94,49=173,52
2.1.10 Определяем теоретическую температуру горения, для чего вычислим энтальпию продуктов сгорания при произвольных температурах (например 1400 и 2000 0С) по формуле
(10)
где С '- средние объёмные изобарные теплоёмкости углекислого газа, азота, водяных паров и воздуха соответственно, определяются по таблице П 1.3.
(1,049×2,3136+74,66×1,4407+3,76×1,828+37,796×1,4528)×1400=240481 кДж
(1,049×2,4221+74,66×1,4888+3,76×1,9628+37,796×1,501)×2000=355612 кДж
По рассчитанным значениям при 1400 0С и при 2000 0С строят в масштабе зависимость энтальпии продуктов сгорания от температуры hnc=f(t).
2.1.11 Энтальпию продуктов сгорания (кДж/м3) при теоретической температуре определяем из уравнения теплового баланса топки
(11)
|
|
где hт- физическое тепло топлива, ввиду его малости можно принять равным 0, hвоз – физическое тепло воздуха;
hвоз=am×C1воз×tвоз, (12)
hвоз=1,2×1,3071×200=313,7 кДж/м3
hmnc=35500+313,7=35813,7 кДж/м3
здесь tвоз – температура воздуха, выбирается согласно задания(2000С); С'воз – средняя изобарная объёмная теплоёмкость воздуха при температуре воздуха при tвоз =2000С. Зная hпст, по ht – диаграмме определяем теоретическую температуру горения. Она составила 1748,60C
2.1.12 Энтальпию уходящих газов (кДж/м3) определяем:
2.1.12.1 С воздухоподогревателем:
(13)
,
,
,
,
где С´ –средние изобарные объёмные теплоёмкости газов.
hух= (0,3647×2,3827+3,2×1,47+0,7647×1,91+0,35×1,395×1,4826)×190=1474,3
2.1.12.2 Без воздухоподогревателя
(14)
Для этого случая определяем приближённое значение температуры уходящих газов t 'ух без воздухоподогревателя из уравнения теплового баланса последнего:
1,293×СГ×VГ (t¢ух – tух)=am×V0×Cвоз(tвоз – t0)×1,293, (15)
где Сr – средняя изобарная массовая теплоёмкость газов, принимаем Сr=1,16 кДж/(кг ·0С); Своз- средняя изобарная массовая теплоёмкость воздуха, принимаем Своз=1,02 кДж/(кг ·0С), откуда
(16)
,
,
,
.
h¢ух=(0,3647×1,8747+3,2×1,3126+0,7647×1,5465+0,488×1,3193)×318=2133,9