Главная страница
Навигация по странице:

  • «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА» ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ

  • РАСЧЕТ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

  • Санкт-Петербург 2021 Оглавление

  • ОПИСАНИЕ РАСЧЁТНОЙ СХЕМЫ

  • ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

  • ПОРЯДОК РАСЧЁТА СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

  • 2. Теоретические объёмы воздуха (м

  • , , (м

  • 4. Температура газов на выходе из камеры сгорания определяется из уравнения теплового баланса камеры сгорания

  • 5. Энергоноситель (сушильный агент), в данном случае, представляет собой смесь

  • Библиографический список

  • топливо. Расчет схемы получения энергоносителя для сушильной установки


    Скачать 230.79 Kb.
    НазваниеРасчет схемы получения энергоносителя для сушильной установки
    Анкортопливо
    Дата13.02.2022
    Размер230.79 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаToplivo_kursach.docx
    ТипКурсовая
    #360269

    Министерство образования и науки Российской Федерации

    федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

    «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

    ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»

    ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ

    Институт энергетики и автоматизации

    Кафедра промышленной теплоэнергетики


    КУРСОВАЯ РАБОТА


    по дисциплине

    «Топливо и процессы горения в теплоэнергетических установках»
    на тему:
    РАСЧЕТ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
    /Вариант 3/

    Выполнил



    студент учебной группы №436

    Байузак Данияр Серикулы




    (фамилия, имя, отчество)

    Проверил

    Мисютина Кристина Геннадьевна

    (должность, фамилия, имя, отчество)




    Санкт-Петербург

    2021

    Оглавление


    Цель работы 3

    Описание расчетной схемы 3

    Исходные данные 5

    Порядок расчета схемы получения энергоносителя для сушильной установки 6

    Расчет схемы получения энергоносителя для сушильной установки 7

    Библиографический список 17

    ЦЕЛЬ РАБОТЫ

    • Расчёт процесса горения различных видов топлива

    • Составление материального и теплового баланса процесса горения

    • Определение теоретических и действительных объёмов воздуха, необходимого для сгорания топлива, и продуктов сгорания

    • Расчёт температуры в камере сгорания

    ОПИСАНИЕ РАСЧЁТНОЙ СХЕМЫ

    Установка предназначена для получения горячего сушильного агента, представляющего собой смесь продуктов сгорания и воздуха, для группы сушильных установок.

    Схема процесса горения топлива и последующего разбавления продуктов сгорания воздухом с целью получения энергоносителя в виде смеси горячих газов в заданном количестве и с заданной температурой представлена на рис.1.

    В камеру сгорания подаются топливо и окислитель (воздух). Образовавшиеся в процессе горения продукты сгорания поступают в камеру смешения, где разбавляются дополнительным воздухом с целью получения энергоносителя с заданной температурой. Полученный энергоноситель поступает к потребителю (для сушки топлива или других сыпучих материалов).

    Рис. 1. Расчётная схема

    Условные обозначения на рис. 1:

    Вт – расход топлива (кг/с; м3/с); tт – температура топлива (ºС); dт – влагосодержание топлива (кг/кг; кг/м3); Gв – расход воздуха (окислителя), подаваемого в камеру сгорания (м3/с); tв – температура воздуха, подаваемого на горение (ºС); dв – влагосодержание воздуха (кг/м3); q3, q4, q5, q6 – потери теплоты в камере сгорания, соответственно, с химическим недожогом, механическим недожогом, в окружающую среду (через обмуровку) и с физическим теплом шлака (%); Gксг – расход продуктов сгорания (м3/с); – температура дымовых газов на выходе из камеры сгорания (ºС); Iксг – энтальпия продуктов сгорания (кДж/кг; кДж/м3); Gв.см – расход воздуха, подаваемого в камеру смешения для разбавления продуктов сгорания (м3/с); tв.см – температура воздуха, подаваемого в камеру смешения (ºС); q5.см – потери теплоты в окружающую среду в камере смешения (%); Gэн – расход энергоносителя после камеры смешения (м3/с); – температура энергоносителя (ºС); Iэн – энтальпия энергоносителя (кДж/кг; кДж/м3).

    ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

    Расход энергоносителя Gэн = 3 м3

    Температура энергоносителя = 500

    Температура воздуха = 30

    Потери тепла в камере сгорания = 1,7 %

    Потери тепла в камере смешения = 1,4 %

    Влагосодержание воздуха dв = 0,01 кг/м3

    Вид топлива – тощий уголь

    Бассейн/марка – Кузнецкий/Т

    Состав топлива:

    Влажность, = 7 %

    Зольность, = 18,6 %

    Сера, = 0,5 %

    Углерод, = 67 %

    Водород, = 2,8 %

    Азот, = 1,6 %

    Кислород, = 2,5 %

    Определить:

    • Расход топлива – Bт, кг/с;

    • Объёмный расход воздуха, подаваемого в камеру сгорания – Gв, м3/с;

    • Объёмный расход воздуха, подаваемого в камеру смешения для обеспечения заданной температуры энергоносителя – Gв.см, м3/с;

    • Температуру газов за камерой сгорания – , ºС;

    • Состав газов за камерой смешения, %;

    ПОРЯДОК РАСЧЁТА СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

    1. Исходя из заданного вида топлива и его состава, определить теплоту сгорания топлива .

    2. Рассчитать теоретический объём воздуха , необходимый для полного сгорания топлива, и теоретический объём продуктов сгорания .

    3. Выбрать оптимальное значение коэффициента избытка воздуха α и рассчитать действительные объёмы воздуха и продуктов сгорания .

    4. Составить уравнение теплового баланса камеры сгорания, выбрать или рассчитать потери тепла в камере сгорания q3, q4, q5, q6 и определить температуру газов на выходе из камеры сгорания .

    5. Составить уравнение теплового баланса всего процесса и на его основе определить объём воздуха, необходимый для разбавления продуктов сгорания .

    6. Составить материальный баланс процесса и на его основе определить расход топлива Bт и объёмные расходы воздуха, подаваемого в камеру сгорания Gв и камеру смешения Gв.см.

    7. Рассчитать состав продуктов сгорания после камеры сгорания и состав энергоносителя после камеры смешения.


    РАСЧЕТ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

    1. Теплота сгорания твёрдого топлива (кДж/кг) определяется, исходя из состава топлива, с помощью эмпирической формулы Д.И.Менделеева:



    2. Теоретические объёмы воздуха 3/кг) и продуктов сгорания твёрдого топлива , , ,3/кг) определяются, исходя из состава топлива на основе материального баланса процесса горения:











    3.Действительные объёмы воздуха 3/кг; м33) и продуктов сгорания топлива , , , 3/ ) рассчитываются с учётом выбранного коэффициента избытка воздуха:

    1. Выбор оптимального значения коэффициента избытка воздуха в камере сгорания α осуществляется в соответствии с рекомендациями, приведёнными в табл. 1.


    Таблица 1

    Расчетные характеристики камер сгорания

    Топливо

    Коэффициент избытка

    воздуха на выходе из

    камеры сгорания α

    Потери теплоты

    c хим. недожогом

    q3 , %

    Потери теплоты

    с мех. недожогом

    q4 , %

    Антрацит

    1,2 – 1,25

    0,5 – 1

    3 – 6

    Полуантрацит

    1,2 – 1,25

    0,5 – 1

    3 – 5

    Тощий уголь

    1,2 – 1,25

    0,5 – 1

    2 – 5

    Каменный уголь

    1,2 – 1,25

    0,5 – 1

    2 – 4

    Бурый уголь

    1,15 – 1,2

    0 – 0,5

    1 – 3

    Фрезерный торф

    1,15 – 1,2

    0 – 0,5

    1 – 3

    Сланец

    1,15 – 1,2

    0 – 0,5

    2 – 3

    Мазут

    1,05 – 1,1

    0,5

    0

    Природный газ

    1,05 – 1,1

    0,5

    0

    Попутный газ

    1,1 – 1,15

    0,5 – 1

    0

    Генераторный, коксовый и доменный газ

    1,05 – 1,1

    0,5

    0

    Биогаз

    1,05 – 1,1

    0,5

    0


    Принимаем к0оэффициент избытка воздуха α =










    4. Температура газов на выходе из камеры сгорания определяется из уравнения теплового баланса камеры сгорания:

    (1)

    где – располагаемая теплота, ;

    – сумма потерь теплоты в камере сгорания, %;

    – энтальпия продуктов сгорания, .

    а) Располагаемая теплота газового топлива принимается равной низшей теплоте сгорания сухого газа ,

    б) Температура мазута для обеспечения тонкого распыла в форсунках котельного агрегата должна быть достаточно высокой и принимается в расчётах tтл = 90÷140 °С.

    Теплоёмкость мазута , кДж/(кг·°С).

    При распылении мазута с помощью паромеханических форсунок в камеру сгорания вместе с разогретым мазутом поступает пар, который вносит в камеру сгорания дополнительную теплоту Qф, определяемую по формуле:

    Qф = Gф (iф – 2380), кДж/кг,

    где Gфудельный расход пара, кг пара/кг мазута; iф – энтальпия пара, поступающего в форсунку, кДж/кг.

    Удельный расход пара принимается в диапазоне Gф = 0,03÷0,05 кг/кг, а энтальпия параiф , поступающего на распыл мазута, определяется из соответствующих справочников или таблиц по давлению Рпп = 0,3÷0,6 МПа и температуре tпп = 280÷350 °С. При отсутствии справочных данных можно принять iф = 3000÷3200 кДж/кг.

    в) Температура твердого топлива (для летнего периода) принимается равной tтл =20°С, а теплоемкость топлива определяется по формуле:





    Теплоёмкость сухой массы топлива составляет, кДж/(кг∙°С):

    - торф – 1,67

    - бурый уголь – 1,13

    - каменный уголь – 1,09

    - антрацит, полуантрацит, тощий уголь – 0,92.



    Тепло, вносимое с воздухом:



    где - теплоёмкость воздуха при температуре .

    Потери с физической теплотой удаляемого шлака q6 учитываются только для многозольных топлив, когда , где выражено в .







    Энтальпии теоретических объёмов воздуха и продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α= для всех видов топлива, определяются как:

    ;



    В приведенных формулах: , , – энтальпии 1 м3 соответственно воздуха, трёхатомных газов, водяных паров и азота.

    Таким образом, энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха >1 в камере сгорания:

    =



    При условии, что воздух состоит из 79 % азота и 21 % кислорода, а также имеет определённое влагосодержание, энтальпия продуктов сгорания:







    ;

    .

    Решение уравнения теплового баланса относительно температуры в камере сгорания в явном виде не имеет решения, поскольку входящие в это уравнение теплоёмкости продуктов сгорания сами являются функцией температуры .

    Определить можно, используя метод последовательных приближений, или графоаналитический метод.

    Из уравнения теплового баланса температура на выходе из камеры сгорания:

    , ºС .

    Запишем эту зависимость в виде двух функций:



    Решение задачи относительно сводится к нахождению условий, при которых y1 = y2. Значение y1 и y2 рассчитываются не менее по трём значениям , близким к ожидаемому.

    Средняя теплоёмкость воздуха и продуктов сгорания, в зависимости от температуры, приведены в табл. 3, при этом принимается равной .

    Таблица 3



    Табл. 3. Теплоемкость газов и воздуха

    Исходя из уравнения теплового баланса камеры сгорания, рассчитаем энтальпию продуктов сгорания:



    Определим температуру в камере сгорания, используя метод последовательных приближений:

    1. Принимаем





    1. Принимаем

    1,257*2,3372+0,525*1,8541+6,3*1,4451+0,28*1,5306=13,44



    1. Принимаем

    1,257*2,3372+0,525*1,8775+6,3*1,4539+0,8*1,5390=13,54



    1. Принимаем

    1,257*2,3761+0,525*1,9010+6,3*1,4623+0,28*1,5474=13,63



    1. Принимаем







    .

    5. Энергоноситель (сушильный агент), в данном случае, представляет собой смесь

    • продуктов сгорания топлива, полученных при α=1,

    • избыточного количества сухого воздуха,

    • сухого воздуха, вводимого в камеру смешения для разбавления

    продуктов сгорания,

    • водяных паров, содержащихся в избыточном воздухе,

    • водяных паров, содержащихся в воздухе, подаваемом в камеру

    смешения.



    где: Qв.см – тепло, вносимое в камеру смешения воздухом, предназначенным для разбавления продуктов сгорания, кДж/кг (кДж/м3);

    q5.см – потери тепла через обмуровку в камере смешения, %;

    Iэн – энтальпия энергоносителя (смеси продуктов сгорания и воздуха), кДж/кг (кДж/м3).

    Теплота, вносимая в камеру смешения воздухом, предназначенным для разбавления продуктов сгорания , складывается из теплоты сухого воздуха и водяных паров, содержащихся в нём :



    При этом





    где – объём сухого воздуха, необходимого для разбавления продуктов сгорания, отнесенный к 1 кг (1 м3) топлива, ;

    – удельный объём водяного пара;

    , – теплоёмкость сухого воздуха и водяных паров при температуре tв ,

    dв – влагосодержание воздуха, .

    Таким образом:

    (4)

    Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания в энергоносителе:

    (5)
    Энтальпия воздуха, поступающего с дымовыми газами из камеры сгорания в камеру смешения, представляет собой сумму энтальпий сухого воздуха и водяных паров :

    (6)



    где и – средние в интервале температур от tв до теплоёмкости соответственно сухого воздуха и энергоносителя (tср= oC).



    где и – определяются по температуре энергоносителя .

    Энтальпия энергоносителя, кДж/кг (кДж/м3):



    Энергоноситель (сушильный агент), в данном случае, представляет собой смесь продуктов сгорания топлива, полученных при α избыточного количества сухого воздуха, сухого воздуха, вводимого в камеру смешения для разбавления продуктов сгорания, водяных паров, содержащихся в избыточном воздухе, водяных паров, содержащихся в воздухе, подаваемом в камеру смешения.

    Подставив в левую часть уравнения теплового баланса всего процесса (3) уравнение (4), а в правую часть – уравнения (6, 7, 8) можно получить зависимость с одним неизвестным и определить .







    Тогда удельный расход воздуха, необходимый для разбавления продуктов сгорания в камере смешения, ;



    6. Расход топлива Вт(кг/с; м3/с) определяется из уравнения материального баланса процесса получения заданного количества энергоносителя после камеры смешения.

    Объёмный расход энергоносителя, м3/с:

    (9)

    где – объёмный расход продуктов сгорания, образующихся в камере сгорания при α=1;

     –  объёмный расход избыточного воздуха, предназначенного для сжигания топлива;

    – объёмный расход воздуха, подаваемого в камеру смешения для







    где – объёмный расход избыточного сухого воздуха, подаваемого в камеру сгорания;

    – объёмный расход водяных паров в избыточном воздухе.

    При известном расходе энергоносителя , можно определить секундный расчётный расход топлива Вт.р , необходимый для получения заданного количества энергоносителя.








    Тогда полный расход топлива, кг/с (м3/с):



    Объёмный расход воздуха, необходимый для сжигания топлива определяется по найденному расчётному расходу топлива:



    Расход воздуха, подаваемого в камеру смешения для разбавления продуктов сгорания:



    7. Суммарный объём продуктов сгорания равен 100 %, поэтому состав продуктов сгорания:









    В результате разбавления продуктов сгорания воздухом в камере смешения в энергоносителе увеличивается количество кислорода, азота и водяных паров, м3/кг (м33):







    Общий выход энергоносителя:



    Состав энергоносителя:











    3,03+62,74+13,31+20,92=100%

    Библиографический список:

    1. Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. Ч.I: учебное пособие / СПбГТУРП. – СПб., 2011.

    2. Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. Ч.II: учебное пособие / СПбГТУРП. – СПб., 2011.

    3. Смородин С.Н., Иванов А.Н. Тепловой и аэродинамический расчеты котельных установок: учеб.пособие.- СПб.: Изд-во СПбГТУРП, 2004.


    написать администратору сайта