Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания топлива

Учебно – методическое пособие для студентов очной и заочной форм обучения специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» к курсовому проекту по курсу «Теплогенерирующие установки». Сост.: А.В.Лукьянов, О.В. Шайхед, – Макеевка: ДонНАСА, 2016. - 55 с.

 

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» очной и заочной форм обучения, выполняющих курсовой проект по дисциплине «Теплогенерирующие установки». В пособии описаны общие сведения о структуре ТГУ, приведен расчет теплообмена в теплогенераторе, методики теплового расчета котлоагрегата. Приведено описание порядка выполнения курсового проекта и его оформления, полный состав курсового проекта по тепловому расчету газотрубных теплогенераторов.

 

 

Составители:            А.В. Лукьянов, д.т.н., проф.

                                   О.В. Шайхед, к.т.н., доц.

                                                           

 

 

         Рецензенты:             Н.И.Захаров, д.т.н., проф.

                                                А.А.Олексюк, д.т.н., проф.

 

 

II. Методика расчета курсового проекта «Тепловой расчет газотрубных теплогенераторов».

  1. Краткая характеристика топлива.

Вид и элементарный состав топлива дается в задании. В данном разделе следует представить характеристику топлива, его основные физико-технические свойства.       Топливо характеризуется элементарным составом в процентах по массе и выбирается из приложения З, по таблицам 2.1, 2.8, 2.9 [4].

    2. Выбор расчетных величин

(Коэффициент избытка воздуха и присосы в газоходах)

При тепловом расчете коэффициент избытка воздуха на выходе из топки α" и присосы воздуха в отдельных элементах теплогенератора Da принимают по паспортным данным на данный тип агрегата или на основе обобщенных данных эксплуатации агрегатов, которые приведены в приложениях А, Е.

Значения расчетного коэффициента избытка воздуха в отдельных сечениях газохода определяют суммированием коэффициента избытка воздуха в топке (α_т") с присосами воздуха в газоходах, расположенных между топкой и рассмотренным сечением, то есть

                                               α"= α_т"+∑Δα                                                          (1)

где α" - рассчетный коэффициент избытка воздуха в рассмотренном элементе; 

∑Δα - сумма присосов воздуха во всех газоходах, расположенных между топкой и рассмотренным сечением газохода.

Для теплогенераторов малой мощности присосы воздуха учитываются только в том случае, если в топке располагается жарочный настил.

Учитывая результаты последних исследований влияния коэффициента избытка воздуха в топке жаротрубных теплогенераторов, сжигающих газообразное топливо, на их энергоэкологические показатели,  наиболее оптимальным является значение “a”, находящееся в пределах 1,05...1,10. В связи с тем, что жаротрубные теплогенераторы выполняют в газоплотном исполнении, коэффициент избытка воздуха в конвективной части принимается равным его значению в топке.

Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания топлива.

   Расчеты выполняются для теоретических условий горения (α=1)   и для расчетных значений α в зависимости от типа горелочного устройства и вида сжигаемого топлива.

  Теоретически необходимый объем воздуха при α=1:

- для твердого и жидкого топлива, м³/кг

                                                      (2)

- для газообразного топлива, м³/ м³

         [0.5СО + 0.5Н₂ +1.5Н₂S+S(m + 0.25n)C_mH_n – O₂]              (3)

 

где m и n - числа атомов углерода и водорода в химической формуле углеводородов, которые входят в состав топлива.

 Теоретические объемы продуктов сгорания при α = 1 в случае твердых и жидких топлив, м³/кг:

  - объем трехатомных газов

                                                                                         (4)

- объем двухатомных газов

                                                                                                    (5)

- объем   водяных паров                                  

                                                                            (6)

Соответствующие формулы для случая газообразных топлив, м³/ м³:                                

                                                                             (7)

                                                                                                      (8)

                                                (9)

 

где d _{в.тл .}- влагосодержание топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа (г/м³).

При температуре топлива 10 ºC можно принять d _{в.тл .} = 10 г/м³.

   Объем продуктов сгорания топлива при α >1 определяется в таблице1.

Таблица 1 - Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева

№ п.п.	Величина	Ед. изм.	Топка
1	2	3	4
1	Расчетный коэффициент избытка воздуха в газоходе α”	-
2	Объем трехатомных газов VRO2=V0 RO2	м³/кг (м³/ м³)
3	Объем двухатомных газов V N2=V0N2+(α”-1)V0	м³/кг (м³/ м³)
4	Объем водяных паров VH2O=V0H2O+0.0161(α”-1)V0	м3/кг
5	Суммарный объем продуктов сгорания Vг = VRO2+V N2+VH2O	м³/кг (м³/ м³)
6	Объемные части: - двухатомных газов r = V N2/Vr; -трехатомных газов rRO2 = V RO2/Vr; - водяных паров  r = VH2O/Vr	-
7	Суммарная объемная часть       rn= r RO2+rH2O	-