Расчет горения топлива

1.1 Исходные данные

Сжигается природный газ, элементарный состав которого на сухую массу, %:

CH₄^с.г =97, 2; C₂H₆ ^с.г =0, 12; C₃H₈ ^с.г=0, 01; C_mH_n ^с.г=0, 01;

СО₂ ^с.г =0, 10; N₂ ^с.г =2, 5.

Влагосодержание сухого газа составляет g^с.г.=5 г ∕ м³.

Температура подогрева воздуха t_в=300^° С.

Коэффициент избытка воздуха α =1, 2.

Влажность воздуха q^св=14.

Механический недожог отсутствует.

1.2 Пересчет состава газа на рабочую (влажную) массу

Рассчитаем процентное содержание водяных паров в 1 м³ природного газа:

H₂O^в.г = ;

H₂O^в.г = %

Пересчитаем состав газа на рабочую массу по формуле:

x^в.г= x^c.г %;

CH₄^в.г = 98, 3* = 96, 6%;

C₂H₆^в.г = 0, 129 %;

C₃H₈ ^в.г = 0, 009%;

C_mH_n ^в.г = 0, 009%;

СО₂ ^в.г = 0, 0994%;

N₂ ^в.г = 2, 48%;

1.3 Расчет количества кислорода и воздуха для сжигания 1 м³ газа

Найдем объем кислорода, необходимый для окисления горючих составляющих природного газа.

=0, 01[(m+n ∕ 4)∑ C_mH_n^в.г.];

=0, 01(2· 96, 6+3.5· 0, 129+5· 0.009)=1, 939 м³ /м³.

Находим количество воздуха при α =1, необходимое для сжигания 1 м³ природного газа, используя соотношение азота и кислорода в воздухе К=3, 76:

L₀^с.в=(1+K)

L₀^с.в=(1+3, 76) · 1, 939=9, 23

Практически введенное количество воздуха при α =1, 2 составит:

L_α ^c.в=α L₀^с.в

L_α ^c.в=1, 2 · 9, 23=11, 07

1.4 Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1 м³ газа

Найдем объем продуктов сгорания при α =1

= 0, 01[CH₄^в.+ 2C₂H₆ ^в.г +3C₃H₈ ^в.г+4C₄H₁₀ ^в.г] =0, 969 м³ /м³;

= 0, 01[H₂O^в.г +2CH₄^в.г+3C₂H₆^в.г+4С₃H₈ ^в.г+5 C₄H₁₀ ^в.г]=1, 942 м³ /м³;

= 7, 26 м³ /м³;

Тогда

V₀=0, 969 +1, 942 +7, 26 =10, 17м³ /м³.

Выход продуктов сгорания при α =1, 2 изменится только на величину содержания азота, внесенного с избытком воздуха, и на величину избыточного кислорода:

8, 7 м³ /м³;

=0, 386 м³ /м³;

= + + + =12, 0 м³ /м³ – объём продуктов сгорания при α =1, 2;

Состав продуктов сгорания при α =1:

Состав продуктов сгорания при α =1, 2:

1.5 Расчет теплоты сгорания природного газа

В формулу для Q_н^р, подставим горючие составляющие, которые указаны в исходных данных и пересчитаны на рабочую массу:

Q_н^р=358CH₄^в.г+636C₂H₆ ^в.г+913C₃H₈ ^в.г+1185C₄H₁₀ ^в.г;

Q_н^р =34666

1.6 Расчет температур горения

Определим химическую энтальпию топлива:

Физическая энтальпия подогретого воздуха, где с_в взята из прил. 2.

.

Общая энтальпия продуктов сгорания составит:

Используем приложение 1 - диаграмму it и вычисляем содержание избыточного воздуха в продуктах сгорания:

Теоретическая температура горения природного газа t_α ^т=1950°С.

Энтальпия химического недожога

.

Общее балансовое теплосодержание продуктов сгорания:

Балансовая температура горения природного газа t_α ^т=1970°С.