Курсовая Работа по машинам и аппаратам химических производств. 1 Расчёт процесса горения топлива

• Название: 1 Расчёт процесса горения топлива
• Анкор: Курсовая Работа по машинам и аппаратам химических производств
• Дата: 19.05.2022
• Размер: 290.97 Kb.
• Имя файла: 05_Tekhnologicheskie_raschety.docx
• Тип: Реферат; #538639
• страница: 2 из 8

1 Расчёт процесса горения топлива

Определяем элементный состав топлива. В качестве топлива используют: природный газ, газы разложения, мазут. Определим элементный состав каждой составляющей.

Природный газ

Для определения элементного состава природного газа пересчитаем его состав в массовые проценты. Расчёт представим в виде табл. 1.
Таблица 1 – Состав природного газа

Компонент	Молекулярная масса	Мольная (объёмная) доля		Массовый процент
Н2	2	0,1570	0,314	1,6
СН4	16	0,6278	10,0448	50,4
С2Н6	30	0,0690	2,07	10,4
С3Н8	44	0,0782	3,4408	17,3
С4Н10	58	0,0602	3,4916	17,5
С5Н12	72	0,0078	0,5616	2,8
∑			19,9228	100

Определим элементный состав природного газа.

Содержание углерода в любом компоненте топлива:

,

где – число атомов углерода в данном компоненте топлива.

Содержание углерода:



Содержание водорода:



где – число атомов водорода в данном компоненте топлива.

Проверка:



Мазут

Из исходных данных:



Газы разложения

Для определения элементного состава газов разложения аналогично пересчитаем его состав в массовые проценты. Расчёт представим в виде табл. 2.

Таблица 2 – Состав газов разложения

Компонент	Молекулярная масса	Мольная (объёмная) доля		Массовый процент
N2	28	0,3116	8,7248	25,3
O2	32	0,0538	1,7216	5,0
Н2S	34	0,1140	3,8760	11,2
СН4	16	0,0690	1,1040	3,2
С2Н6	30	0,1420	4,2600	12,4
С3Н8	44	0,1310	5,7640	16,7
С4Н10	58	0,1020	5,9160	17,2
С5Н12	72	0,0220	1,5840	4,6
С2Н4	28	0,0546	1,5288	4,4
∑			34,4792	100

Определим элементный состав газов разложения аналогично природному газу.

Содержание углерода:



Содержание водорода:



Содержание кислорода:



Содержание азота:



Содержание серы:



где – число атомов серы в молекуле .

Проверка:



Находим элементный состав топлива, исходя из расходов каждого компонента в нём.

Зная по условию, что природный газ составляет 38,66% от всего топлива, газы разложения - 3,26%, а мазут - 51,89%, находим элементарный состав топлива в массовых процентах. Расчёт представим в виде табл. 3.

Таблица 3 – Состава топлива

Компонент	С	Н	О	S	N	% расхода в топливе
природный газ	77,09	22,91	0	0	0	38,66
газы разложения	47,82	11,34	5	10,54	25,3	3,26
мазут	85,00	13,00	1	1,00	0	58,08
Итого в топливе	80,73	16,777	0,744	0,924	0,825	100

Определим низшую теплоту сгорания топлива по формуле Менделеева:



Определим теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива:



Определим теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1кг природного газа, по формуле:


Определим теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1кг мазута, по формуле:



Определим теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1кг газов разложения, по формуле:



Принимаем коэффициент избытка воздуха при сжигании газа α₁=1,15 и коэффициент избытка воздуха при сжигании мазута α₂=1,2[2]. Тогда действительный расход воздуха для природного газа составит:



для мазута составит:



для газов разложения составит:



Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг природного газа:

,

,

,

,

Количество дымовых газов, полученных при сжигании 1 кг природного газа:



Проверка:



Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг мазута:

,

,



,

,



Количество дымовых газов, полученных при сжигании 1 кг мазута:



Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг природного газа:

,

,

,





Количество дымовых газов, полученных при сжигании 1 кг природного газа:



Проверка:



Общее количество дымовых газов:



Определим количество продуктов сгорания при сжигании 1 кг газо-мазутного топлива:














Находим объёмное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива (при нормальных условиях):

,

,

,

,

,



Суммарный объём продуктов сгорания:

.

Плотность продуктов сгорания при температуре 273 К и давлении 1·10⁶ Па:

.

Определим энтальпию продуктов сгорания на 1 кг топлива при различных температурах по уравнению:

,

где – температура продуктов сгорания, К;

– средние массовые теплоёмкости продуктов сгорания, определяемые из таблицы [1], кДж/(кг·К).

Найдём для примера величину :

Результаты расчётов сведены в табл. 4.

Таблица 4 – Расчёт энтальпий продуктов сгорания топлива при разных температурах

273	0
300	548,226
500	4705,768
560	5992,589
700	9067,730
900	13664,205
1100	18446,698
1300	23443,134
2300	50004,639

По данным этой таблицы строим график зависимости энтальпии от температуры (см. рис. 1):


Рис.1 – График зависимости энтальпии дымовых газов от температуры