22.10.21 ТД Давыдова. Занятие 17 Тема занятия Расчет теплоты сгорания топлива и расхода воздуха при горении
 Скачать 52.74 Kb.
|
|
Практическое занятие № 17 Тема занятия: Расчет теплоты сгорания топлива и расхода воздуха при горении Цель занятия: научиться выполнять расчет теплоты сгорания топлива и расхода воздуха при горении Основные теоретические положения. Методы определения теплоты сгорания. Топливо в том виде, в каком оно поступает для сжигания в топки котлов или в двигатели внутреннего сгорания, называется рабочим. В общем случае в состав рабочего (твердого или жидкого) топлива входят углерод С, водород Н, кислород О, азот N и летучая сера S, а также негорючие минеральные примеси - зола А и влага W. Для рабочей массы топлива имеет место равенство: Cp+ Hp+ Op+ Np+ Sp+ Ap+ Wp= 100 %, (1) где СР, НР, ОР и т. д. - элементы рабочего топлива, % общей массы топлива. Влага, содержащаяся в топливе совместно с золой, называется балластом топлива. Элементарным анализом находят содержание базовых элементов (C, H, N, S; W, A) в процентах, причём кислород определяют по разности вычитанием из 100% всех базовых компонентов : O = 100 – (C +H + N + S + W + A). На практике обычно пользуются другим выражением: C + H + О + N + S + W + A = 100%. C + H + O + N – органическая масса топлива ʼʼОʼʼ. C + H + O + N + S – горючая масса топлива ʼʼГʼʼ. C + H + O + N + S + A – сухая масса топлива ʼʼСʼʼ. C + H + O + N + S + A + W – рабочая масса топлива ʼʼРʼʼ. Для пересчета состава топлива из одной массы в другую будем пользоваться таблицей 1. Таблица 1 Формулы для пересчета состава топлива с одной массы на другую
Важнейшая характеристика топлива Q- теплота его сгорания - количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы количества топлива (для жидких и твёрдых топлив – кг, для газообразных – м3). Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшей теплотой сгорания QВ называют теплоту, выделяемую при полном сгорании единицы количества топлива, в результате которого образующаяся влага конденсируется и выделяется в виде жидкости из продуктов сгорания. Высшая теплота сгорания: QВ = QН Р + 225НР + 25WР = 339СР + 1250НР - 108,85(SР – ОР – NР) Если в результате сгорания единицы количества топлива образуемая влага остается в продуктах сгорания в парообразном состоянии, то выделяемую при этом теплоту называют низшей теплотой сгорания Qн. Эта величина меньше высшей теплоты сгорания топлива на теплоту парообразования (конденсации) влаги, образуемой при сжигании единицы количества топлива. Низшая теплота сгорания 1 кг топлива по формуле Д.И.Менделеева: QН = 338СР + 1025НР - 108,5 (ОР – SР) - 25 WР = кДж/кг Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива вычисляется по формуле: VТ = 0,089CР + 0,226НР + 0,033(SР – ОР) Действительное необходимое количество воздуха: Vд  VТТемпература горения топлива Следует различать теоретическую и действительную температуру горения. Теоретической температурой горения называют максимальную температуру, которую способно давать данное топливо при полном сгорании с теоретически необходимым количеством воздуха. Ее определяют опытным путем, или аналитически, используя формулы, в которых учитывается массовая доля и теплотворная способность каждого горючего элемента в топливе. При этом теоретическая температура горения будет равна отношению теплоты, полученной от сгорания единицы топлива, к сумме произведений массовых составляющих горючих элементов на их теплотворную способность. Теоретически определенная температура горения топлива всегда выше действительной, поскольку при расчетах не учитывается ее понижение из-за потерь теплоты на лучеиспускание, избыток воздуха при сжигании, неполное сгорание топлива. Действительная температура горения (при коэффициенте избытка воздуха равном 1,0): антрацита - 2270 °С, торфа -1700 °С, мазута -1125 °С, природного газа - 2000 °С. Удельная теплота сгорания топлива Теплота сгорания топлива определяет количество полностью сгоревшего горючего и полученную при этом процессе энергию. Эта величина определяет энергетическую ценность топлива. Удельная теплота фигурирует в формуле количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива. Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива Q = q • m Q- количество теплоты [Дж] q - удельная теплота сгорания [Дж/м3] m - масса [кг] Удельная теплота сгорания — это табличная величина, которая определяется по таблице 2. Таблица 2 Удельная теплота сгорания
Условное топливо При расчете расхода топлива, а также топливных ресурсов пользуются понятием условное топливо. Это реальное топливо, теплота сгорания которого равна 29,3 МДж/кг. Для перевода любого топлива в условное, пользуются тепловым эквивалентом, который получается от деления теплоты Q сгорания данного топлива на теплоту сгорания условного топлива, т. е. на 29300 кДж/кг или 29,3 МДж/кг. Порядок выполнения работы Задание № 1 Повторить теоретический материал Задание № 2 Решить задачи 1 – 4, оформив их по стандартной форме. Задание № 3 Ответить на контрольные вопросы. Задача 1 Сколько нужно сжечь вещества, чтобы выделилось Q энергии?
Задача 2 Определить низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива по заданному элементарному составу и действительное количество воздуха необходимое для его сгорания, если известны:  Дано: ………………………. Определить: QН - ? Решение: 1. Определим QН. …………………….. 2. Определим теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива VТ……………………. 3. Определим действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топливаVД = VТ  , где - коэффициент избытка воздуха.Задача 3 Определить низшую удельную теплоту сгорания топлива, теоретическое и действительное количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива следующего элементарного состава, на рабочую массу. Дано: CГ = 79 % НГ = 5,6 % NГ = 2,3% OГ =12,7 % SГ = 0,4% AР = 6,3% WР = 10% α = 1,2 Определить: Qн - ? VТ - ? VД - ? к - ? Решение: 1. Определяем пересчетный коэффициент для пересчета горючей массы топлива на рабочую. К = ……………………………. 2. Состав топлива по рабочей массе: Ср = К х 79 = ………… Нр = К х 5,6 = ……….. Nр = К х 2,3 = ………. Oр = К х12,7 = ……… Sр = К х 0,4 = ……… 3. Проверка: Ср+ Нр + Nр + Oр + Sр + Ap + Wp = ………………….. = 100% 4. Низшая удельная теплота сгорания топлива. Qн= ……………………………….. 5. Теоретический расход воздуха: VТ = ………………………………….. 6. Удельный массовый действительный расход воздуха: VД = ………………………….. Задача 4 Теплота Q сгорания торфа = 8500 Дж. Найти тепловой эквивалент Эт . Эт = ……………………., т. е. 1 тонна торфа по своей тепловой ценности равноценна ….. тонны условного топлива. Контрольные вопросы. 1. Что является важнейшей характеристикой топлива? (дать определение) 2. Какую температуру называют теоретической температурой горения? 3. Какая температура выше теоретически рассчитанная или действительная? Почему? 4. Что такое условное топливо? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
