Расчёт полного горения топлива

2.         Расчёт полного горения топлива

Топливо: Газ месторождение Северо-Сахалинское

Состав и теплота сгорания

 Низшая теплота сгорания:

 Q^р_н=358 ^.90,40+638 ^.1,90+913 ^.1,1+1187 ^.0,60+127,7 ^.0,20=35430(кДж/м³).

Теоретический расход кислорода, необходимого для сжигания единицы топлива:

V_O2=0,01(2CH₄+3,5C₂H₆+5C₃H₈+6,5C₄H₁₀ ).

V_O2=0,01(02 ^.90,40+3,5 ^.1,90+5 ^.1,10+6,5 ^.0,60)=1,969(м³/ м³).

Действительный объём сухого воздуха, необходимого для сжигания единицы топлива:

L_a=(1+k) a V_O2,

Где k - доля кислорода в воздухе; k = N₂/O₂; k = 79/21=3,762%;

a - коэффициент избытка или расхода воздуха(1,1).

L_a=(1+3,762) ^.1,10 ^.1,969=10,119(м³/ м³).

3.5.Массовое количество воздуха:

L_м=1,293 L_a; L_м

L_м =1,293 ^. 10,119=13,084(м³/м³).

Качественный состав продуктов сгорания:

V_CO2=0,01(CO+CO₂+CH₄+2C₂H₄+2C₂H₆+3C₃H₈+4C₄H₁₀);

V_CO2=0,01(4,70+90,40+2 ^.1,90+3 ^.1,10+4 ^.0,60+12 ^.0,20)=1,046(м³/кг);

V_O2=(a-1)V_O2;

V_O2=(1,10 -1) ^.1,969=0,197(м³/кг);

V_N2=0,008N^p+akV_O2;

V_N2=0,008 ^.1,1+1,10 ^.3,762 ^. 1,969=7,962(м³/кг);

V_H2O=0,01(H₂O+H₂+H₂S+2CH₄+2C₂H₄+3C₂H₆+4C₃H₆+5C₄H₁₀)+0,775 L_ad;

V_H2O=0,01(2 ^.90,40+3 ^.1,90+4∙1,1+5 ^.0,60)+0,775 ^.10,119 ^.0,01=2,017(м³/кг);

V_д= V_CO2+V_H2O+V_SO2+V_N2+V_O2+V_CO;

V_д=1,046+0,197+7,962+2,017=11,222(м³/кг).

Состав влажных продуктов сгорания:

СО₂= V_CO2/V_д ^.100%; СО₂=1,046/11,222^.100=9,321%;

O₂=V_О2/V_д ^.100%; O₂=0,197/11,222^.100=1,755%;

N₂=V_N2/V_д ^.100%; N₂=7,962/11,222^.100=70,95%;

H₂O=V_H2O/V_д ^.100%; H₂O=2,017/11,222^.100=17,974%;

При сложении получим 100%.

Состав сухих продуктов сгорания:

СО₂=V_CO2 / (V_д-V_H2O)^.100%; СО₂=1,046/(11,222-2,017)^.100=11,363%;

N₂=V_N2/(V_д-V_H2O)^.100%; N₂=7,962/(11,222-2,017)^.100=86,496%;

O₂=V_О2/(V_д-V_H2O) ^.100%; O₂=0,197/(11,222-2,017)^.100=2,14%;

При сложении получим 100%.

Плотность продуктов сгорания:

r_д=(0,44СО₂+0,28N₂+0,32O₂)/22,4;

r_д=(0,44^. 9,321+0,18^. 17,974+0,28^. 70,95+0,32^. 1,755)/22,4=1,239кг/м³.

Определить теплоемкость продуктов сгорания С_v кДж/(м³×К);

С_V = 0,01 (C_СO2×CO₂+C_CO×CO+C_H2O×H₂O+C_SO2×SO₂+C_N2×N₂+C_O2×O₂),

С_V=0,01(2,2886^.9,321+1,7675^.17,974+1,4065∙70,95+1,5065^.1,755)=1,55(м³/кг);

Физическое тепло, вносимое подогретым топливом и воздухом, из расчета на единицу топлива:

Q_ф = C_т t_т+C_в t_в ,

Q_ф =157,09∙20+1,3181∙300=3537 кДж;

C_m= C_СН4 CH₄+ C_С2Н6 C₂H₆+ C_С3Н8 C₃H₈+ C_С4Н10 C₄H₁₀ + C_С2О C₂О+C_N2N ₂;

С_m=90,4∙1,566+1,9∙2,26+1,1∙3,142+0,6∙4,244+4,7∙0,8688+1,1∙1,04=157,09 кДж/(м³ ×К);

При подогретом воздухе и топливе калориметрическую температуру определяют по выражению:

t_к= (Q^р_н+ Q_ф)/(V_д С_v),

t_к= (35434+3537)/(11,222∙1,555)=2233 ^ОС;

Энтальпия продуктов сгорания равна:

i_п =( Q^р_н+ Q_ф )/V_д ;

i_п =(35434+3537)/11,222=3473 кДж/м³;

Определяем энтальпию i_п;

Задаются приближенно температуру продуктов горения t и определяют соответствующую ей энтальпию i_п;

Примем t₁=2373К(2100 ^ОС);

i_п^//₍₁₎= С_V ∙t₁; i_п^//₍₁₎= 1,555∙2100=3473кДж/м³;

Определяем i_п(2):

Примем t₂=2573К(2300 ^ОС);

i_п^//₍₂₎= С_V ∙t₂; i_п^//₍₂₎= 1,555∙2300=3576кДж/м³

i_п(1)< i_п< i_п(2)