КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. Теоретические вопросы (13) Как определяют объём продуктов сгорания

• Название: Теоретические вопросы (13) Как определяют объём продуктов сгорания
• Дата: 11.04.2023
• Размер: 298 Kb.
• Имя файла: КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА.docx
• Тип: Контрольная работа; #1054757
• страница: 3 из 3

Решение:

Принимаем к установке двухколлекторную горелку.

Расход газа:

V_кол = V_к / 2 = 86,8/2 = 43,4 м³/ч.

Пусть скорость газа в коллекторе W_кол = 7 м/с.

Тогда диаметр коллектора:

d_кол = = = 0,046 м.

Для коллектора может быть использована цельнотянутая труба с наружным диаметром d_н × δ = 56 × 3,5 мм., внутренний диаметр 49 мм. Тогда:

W_кол = = 6,4 м/с.

Длина коллектора горелки:

l_кол= 2120 - (100...600) = 2120 - 220 = 1900 мм.

Тепловое напряжение коллектора:

q_l= = (43.4*3600)/(3600*1.9) = 230 кВт/м. - допустимо.

Ширина огнеупорных щелей:

a = +d^н_к = +0,054 = 0,232 м.

Принимаем а = 235 мм.
Минимальное разряжение в топке котла:

ΔР_т = 1/μ_в² * W_в²/2* ρ_в= 1/0,7² * 2,5²/2*1,29 = 8,23 Па. соответствует необходимому.

Дальнобойность струй газа:

h_c = (0,82...0,9) = 0,85* (235-56)/2 = 76 мм.

Примем коэффициент К_s = 1,8.

Скорость выхода газа из отверстий:

W_с = 8,23*1,8 = 15 м/с.; W_в = 15*2,5 = 37,5 м/с.

d_c = (h_cW_в/К_sW_с sinφ) = (76*2.5/1,8*37,5*0,707) = 3мм.

Примем d_c = 3 мм.

W_с = (76*2,5/1,8*5*0,707) = 33 м/с.

Шаг отверстий:

S = 0.75h_c +(2...5) = 0.75*76+3 = 60 мм.

S/d_c = 60/6 = 10 в пределах рекомендуемых значений.

Количество отверстий в коллекторе:

n = 2*( = 2( = 64 шт.

Расход газа через отверстия:

V_кол^действ = (π d_c²/4)*10^-6 *3600 W_с n = 3.14*9*10^-6*3600*64*6,92 = 45,06 м³/ч.

Невязка между расчетным и действительным расходом:

((45,06 - 43,4)/43,4)*100 = 3,83% Допустимо.

Суммарная S отверстий:

Σf_c = (3.14*9)/4*64 = 453 мм²

f_кол = (3,14*2401)/4 = 1885 мм

Отношение:

453/1885*100 = 24% Удовлетворяет условию.

Давление газа перед горелкой:

Р_гор = (1/0,6² + 3,3*(453*2/1885)²)*33²/2*0,73 = 1410,2 Па
ЗАДАЧА 7

Для котла с расходом газа V_K=31,5 м³/ч необходимо подобрать инжекционные горелки среднего давления туннельного типа. Используется природный газ с ρ₀ = 0,85 кг/м³; Q_н=38500 кДж/м³. Теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1 м³ газа, V₀=10,2 м³воздуха/ м³газа. Коэффициент избытка воздуха α = 1,05.

Решение:

Примем к установке на котел три горелки.

Расход газа на одну горелку:

V_г = 31,5/3 = 10,5 м³/ч;

Тепловая нагрузка:

Q_г = (10,5*38500)/3600 = 112,3 кВт;

Техническая характеристика горелок:

Q_г = 170 кВт; d_c = 5.5 мм; d_г = 53 мм; d_н = 65 мм.

Скорость газовоздушной смеси в горловине:

W_г = (V_г (1+ V_д)(273 + t_см))/273*3600*0,782d_г² = (10.5(1+ 1.05*10.2)(273 + 20)/273*3600*0.785*0.053² = 16.63 м/с;

Затраты энергии на инжекцию воздуха:

E_в = (W_г² ρ_вαV₀)/2 = (16,63² * 1,293*1,05*10,2)/2 = 1914,9 Дж/м³;

Скорость выхода газа из сопла:

W_c = W_г(1 + V_д ) = 16,63 (1+1,05*10,2(1,293/0,85)) = 287,6 м/с;

Затраты энергии на изменение скорости струи:

Е_r = ((W_c - W_г)² ρ₀)/2 = ((287.6 - 16.63)² 0.85)/2 = 31205.6 Дж/м³;

Примем d_д = 1.8d_г = 1,8*53 = 95,4 мм и f_д = (3,14/4)*0,0954² = 0,0071 м².

Плотность газовоздушной смеси в выходном сечении диффузора:

ρ_см = ((ρ₀ + ρ_вαV₀)/(1 + αV₀))*(273/(273 + t_см)) = ((0,85 + 1,05*10,2*1,293)/(1+ 1,05*10,2))*(273/(273+20)) = 1,361 кг/м³.

Скорость смеси в нем:

W_д = ((W_г (1 + αV₀))/3600 f_д)*((273 + t_см)/273) = ((16,63(1+ 1,05*10,2))/3600*0,0071)((273+20)/273) = 8,2 м/с.

Затраты энергии на диффузоре:

Е_д = ((W_г² - W_д²)/2)(1 + αV₀)ρ_см(1-η) = ((16,63² - 8,2²)/2)*(1+ 1,05*10,2)*1,361(1-0,8) = 333,6 Дж/м³.

Скорость выхода газовоздушной смеси из насадка:

W_н = ((V_г(1+ V_д))/3600*0,785*d_н²) ((273 + t_см)/273) = ((10,5*(1+1,05*10,2))/3600*0,785*0,065²)((273+20)/273) = 11,05 м/с.

Затраты энергии в насадке:

Е_н = ((1,5(W_д - W_н)²)/2) (1 + αV₀)ρ_см = ((1,5(8,2- 11,05)²)/2) (1 + 1,05*10,2)*1,361 = 97,09 Дж/м³.

Плотность газовоздушной смеси на выходе из насадка:

ρ_см^' = ((ρ₀ + ρ_вαV₀)/ (1 + αV₀))*( 273/(273 + t_н)) = ((0,85 + 1,05*10,2*1,293)/ (1+ 1,05*10,2))*( 273/(273 + 50)) = 1,06 кг/м³.

Затраты энергии с выходной скоростью смеси из насадка:

Е_пот = ρ_см (1 + αV₀)*W_н²/2 = 1,361 (1+ 1,05*10,2)* 11,05²/2 = 973 Дж/м³.

Общие затраты энергии:

ΣЕ = Е_в + Е_г + Е_д + Е_н + Е_пот = 1914,9 + 31205.6 + 333,6 + 97,09 + 973 = 34524,19 Дж/м³.

Кинетическая энергия струи газа из сопла:

Е_гор = ρ₀W_с²/2 = 0,85*287,6²/2 = 35153,4 Дж/м³.

Таким образом Е_гор ˃ ΣЕ.

Необходимое давление газа перед горелкой:

Р_гор = Е_гор/μ₀² = 35153,4/0,8 = 43941,7 Па.

Скорость отрыва пламени:

W_отр = C₁α^-2 W_норм^1,5(d_т /а)^0,5 = 0,575* 10² 1,05^-2 0,38^1,5(0,155/0,231*10^-4)^0,5 = 12,3 м/с ˃ W_н

Скорость проскока пламени:

W_пр^max = C₂ W_норм² (d_н /а) = 7,75*10^-3 0,38² (0,065 /0,231*10^-4) =

= 3,2 м/с ˂ W_н.

Стабилизация пламени при использовании керамического туннеля будет обеспечена.

Площадь входного сечения конфузора:

f_к = (αV₀V_г)/3600w_в = (1,05*10,2*10,5)/3600*2 = 0,017 м²,

Его диаметр:

d_к = = 0.1414 м = 141,4 мм

Длина горловины, диффузора, насадки и конфузора:

l_г = 3d_г = 3*141,4 = 424,2 мм.

l_д = (95,4 -53)/2tg 4̊ = 303.29 мм.

l_н = (95.4 -65)/2tg 15̊ = 56,74 мм.

l_к = (141.4 - 53)/2tg 30̊ = 76,55 мм.

При образовании углекислоты из углерода и кислорода при постоянном объеме и температуре 298 К тепловой эффектОпределить тепловой эффект реакции образования.