Определение теоретического и действительного объёма продуктов сгорания

Объем продуктов сгорания для теоретического:

= + + ;

(6)

 

=0,01∙(СО2 + СО + СН4+2∙C2H6);

(7)

= 0,01∙(13,8 +18,35 +6,65 +2∙0,525) = 0,745 м³ СО₂/м³ топлива.

= 0,01  N2 + ;

(8)

=0,01∙40,655 +  ∙0,3418  =1,6923 м³ N₂/м³ топлива.

=0,01∙(H2 + 2∙СН4 + 3∙C2H6);

(9)

=0,01∙(19,95 + 2∙6,65 + 3∙0,525)= 0,3482 м³ H₂O/м³ топлива.

= 0,745 +1,6923 +0,3482 =2,7855 м³ продуктов сгорания/м³ топлива.

% СО₂ = / ∙ 100 = 0,745 / 2,7855 ∙100 = 26,745 %

% N₂  = / ∙ 100 = 1,6923 / 2,7855 ∙100 = 60,753 %

%H₂O= / ∙ 100 = 0,3482 / 2,7855 ∙100 = 12,500 %

Объем продуктов сгорания для действительного процесса:

Продукты сгорания CO₂ и H₂O остается неизменным, а для N₂ и O₂ т.к. подается больше воздуха.

=0,01  N2 +

(10)

=0,01 40,655 + 0,3761 =1,8214 м³ N₂/м³ топлива.

=

(11)

=0, 3761 - 0, 3418 = 0,0343 м³ O₂/ м³ топлива.

= + + + =0,745 +1,8214 +0,3482 +0,0343 =2,9489 м³ продуктов сгорания/м³ топлива.

% СО₂ = / ∙ 100 = 0,745 / 2,9489 ∙100 = 25,2636 %

% N₂  = / ∙ 100 = 1,8214 / 2,9489 ∙100 = 61,7654 %

%H₂O= / ∙ 100 = 0,3482 / 2,9489 ∙100 = 11,8077 %

%O₂= / ∙ 100 = 0,0343 / 2,9489 ∙100 = 1,1631 %

Сравнив табличный и аналитический метод расчета, получены  сходные данные, из этого можно сделать вывод, что оба метода могут быть использованы.

Определение плотности газообразного топлива и продуктов полного сгорания

=

(12)

 =1,382 кг/м³.

 

= ;

(13)

= =1,3852 кг/м³.

= ;

(14)

= =1,3798 кг/м³.

 1,29 кг/м³.

Составление материального баланса горения газообразного топлива

Материальный баланс горения газообразного топлива:

mт=ρт∙Lт

(15)

m_т=ρ_т∙L_т=1,382 ∙100=138,2 кг.

= ∙ ;

(16)

=1,29∙100,6175=129,8 кг.

= ∙ =1,29∙111,552=143,9 кг.

= ∙

(17)

=1,3852 ∙195,03=270,16 кг.

= ∙ 1,3798 ∙205,1435=283,06 кг.

mприх=mт +mвозд.

(18)

=m_т + =138,2 +129,8 =268 кг

=m_т + =138,2 +143,9 =282,1 кг.

Невязка баланса.

                       

=  ∙100%

(19)

 

=  ∙100 % = 0,07 % < 0,5% удовлетворяет условиям;

 = ∙100 %=0,339 %< 0,5% удовлетворяет условиям.

Определение температуры горения

Воздух и топливо подаются в зону горения без предварительного подогрева:

=

(20)

                                                                

Определим  аналитическим методом последовательных преобразовательных приближений и интерполяции, тогда формула (20) преобразуется:

= ∙ = ,

где =  – энтальпия продуктов сгорания для теоретического процесса;

- теплоемкость продуктов сгорания;

=

(21)

 

= =2563,71 кДж/м³;

= 1500 ⁰С- приблизительная температура по I-t-диаграмме;

= (СО₂ ∙ + Н₂О ∙ + N₂ ∙ ) / 100 = (22,446 ∙3520,0+7,972 ∙2750,9+69,582 ∙2180,6)/100=2542,76 кДж/м³;

  < ; не удовлетворяет условиям, прибавляем 100 ⁰С;

 = 1600 ⁰С;

= (22,446 ∙3784,6+7,972 ∙2977,6+69,582 ∙2337,6)/100=2713,41 кДж/м³;

 > ;

Найдем точную температуру горения топлива;

= + ∙100;

(22)

 

=1500+ ∙100=1512,27 ⁰С- температура горения для теоретического процесса.

Для действительного процесса:

= ∙ =

где =  - энтальпия продуктов сгорания для действительного процесса:

= =2563,71 кДж/м³;

= 1500⁰С;

= (СО₂ ∙ + Н₂О ∙ + N₂ ∙ +O₂∙ ) / 100 = (25,2636 ∙3520+11,8077 ∙2750,9+61,7654 ∙2180,6+1,1631 ∙2298,2)/100=2552,68 кДж/м³;

  < ; не удовлетворяет условиям, прибавляем 100 ⁰С;

= 1600⁰С;

= (СО₂ ∙ + Н₂О ∙ + N₂ ∙ +O₂∙ ) / 100 = (25,2636 ∙3784,6+11,8077 ∙2977,4+61,7654 ∙2337,6+1,1631 ∙2629,8)/100=2782,103 кДж/м³;

 

 > ;

= + ∙100;

(23)

 

=1500+ ∙100=1504,80 ⁰С- температура горения для действительного процесса.

 

Заключение.

В ходе курсовой работы были сделаны следующие выводы:

o Табличный и аналитический методы расчета, можно использовать в равной степени, так как результаты расчетов оказались одинаковыми.

o Сравнивая, теоретический и действительный процесс горения газообразного топлива, выявлено, что объём продуктов сгорания увеличился на 0,1043 м³/м³ топлива, и привело к понижению температуры сгорания на 63,64 ⁰С.

o В процессе расчета были некоторые погрешности и о этом свидетельствует невязка баланса масс, расхождения были не значительны и соответствуют условию (погрешность не более 0,5%).

Список использованной литературы

1) Расчет горения топлива. - Т.А. Михайличенко, В.В. Стерлигов // СибГИУ, 2014.

2) Топливо и аэродинамика. Материалы к выполнению курсового проекта / Сибирский металлургический институт., сост. В.В. Легаева, О.Я. Логунова – Новокузнецк: Лаборатория оргтехники СМИ, 1991. – 20с.