1.1 Расчет горения топлива.
В справочнике находим состав заданного вида топлива на горючую массу и влажность рабочей массы топлива (WP).
Топливо – природный газ Тюменское месторождение.
Состав сухого газа, %
| CH4с | C2H6с | C3H8с | C4H10с | C5H12с | N2с | |
| 95,9 | 1,9 | 0,5 | 0,3 | 0,1 | 1,3 | 100 |
Сухое газообразное топливо пересчитывают на влажный газ, который подлежит сжиганию. Принимаем содержание влаги 1%.
Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ:
CH4вл= CH4с ((100-Н2О) / 100)=95,9 ((100-1) / 100)=94,94 %
Другие составляющие остаются без изменений.
Состав влажного рабочего газа, %
| CH4вл | C2H6вл | C3H8вл | C4H10вл | C5H12вл | N2вл | Н2О | |
| 94,9 | 1,9 | 0,5 | 0,3 | 0,1 | 1,3 | 1 | 100 |
Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха =1,05. Воздух, идущий для горения, подогревается до 600оС. Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество:
Qнр = 358,3*CH4вл + 634*C2H6вл + 907,5*C3H8вл + 1179,8*C4H10вл + 1452,5*C5H12вл
Qнр = 358,3*94,9 + 634*1,9 + 907,5*0,5 + 1179,8*0,3 + 1452,5*0,1 = 36160 [кДж/м3]
Определяем расход воздуха на горение. В расчетах принимают следующий состав воздуха: N2 – 79,0% O2 – 21,0%.
Находим теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа:
Lо = 0,0476 (2*CH4вл + 3,5*C2H6вл + 5*C3H8вл + 6,5*C4H10вл + 8*C5H12вл) =
= 0,0476 (2*94,9 + 3,5*1,9 + 5*0,5 + 6,5*0,3 + 8*0,1) = 9,6 [м3/м3]
Принимаем влагосодержание воздуха d=10 [г/(кг сух.воз.)] и находим теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:
Lо’ = (1 + 0,0016*d) Lо = 1,016*9,6 = 9,75 [м3/м3]
Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода =1,05:
L= *Lо = 1,05*9,6 = 10,08 [м3/м3]
Действительный расход атмосферного воздуха при его влагосодержании d составит:
L‘ = (1 + 0,0016*d) L = 1,016*10,08 = 10,24 [м3/м3]
Определяем объем продуктов горения:
VCO2т = 0.01(CH4 + 2*C2H6 + 3*C3H8 + 4*C4H10 + 5*C5H12) =
= 0,01(94,9 + 2*1,9 + 3*0,5 + 4*0,3 + 5*0,1) = 1,019 [м3/м3]
VH2Oт = 0.01(2*CH4 + 3*C2H6 + 4*C3H8 + 5*C4H10 + 6*C5H12 + H2O + 0.16*d*L) =
= 0,01(2*94,9+3*1,9+4*0,5 + 5*0,3 + 6*0,1 +1+ 0,16*10*10,08) = 2,157 [м3/м3]
VO2т = 0.21( - 1)Lо = 0,21(1,05 – 1)9,6 = 0,1 [м3/м3]
VN2т = 0.01*N2 + 0.79*L = 0,01*1,3 + 0,79*10,08 = 7,976 [м3/м3]
Общее количество продуктов горения:
Vт = 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252 [м3/м3]
Процентный состав продуктов горения:
CO2 = (VCO2т *100) / Vт = (1,019*100) / 11,252 = 9,06 %
H2O = 19,17 %
O2 = 0,89 %
N2 = 70,88 %
Материальный баланс горения:
| приход | кг | расход | кг |
| Природный газ CH4 = 94,9*0,717 C2H6 = 1,9*1,359 C3H8 = 0,5*2,02 C4H10 = 0,3*2,84 C5H12 = 0,1*3,218 N2 = 1,3*1,251 H2O = 1*0,804 ВоздухO2 = 10,08*0,21*1,429*100 N2 = 10,08*0,79*1,251*100 H2O = 0,16*10*10,08*0,804 | 68.04 2.58 1.01 0.852 0.322 1.626 0.804 302,49 996,2 12,97 | Продукты горения CO2 = 1,977*100*1,019 H2O = 0,804*100*2,157 N2 = 1,251*100*7,976 O2 = 1,429*100*0,1 | 201,46 173,42 997,8 14,29 |
| Всего | 1386,89 | Всего Невязка | 1386,97 0,08 0,006% |
Определяем теоретическую температуру горения. Для этого находим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха до 600оС при =1,05.
По i–t диаграмме находим теплоту нагрева атмосферного воздуха iвоз.=840[кДж/м3]
iобщ.=(Qнр/Vт)+(L‘ * iвоз./Vт) = (36160/11,252)+(10,24*840/11,252)=3978 [кДж/м3]
По i – t диаграмме находим теоретическую температуру горения при =1,05 : tтеор. = 2200 оС.
Определяем действительную температуру горения при n = 0,8.
Расчетное теплосодержание составит:
iобщ.‘ = iобщ.*n = 3978*0,8 = 3182 [кДж/м3]
По i – t диаграмме находим действительную температуру горения при =1,05 : tд. = 1900оС.
Определим плотность продуктов горения топлива:
= (1,019*1,977 + 2,157*0,804 + 0,1*1,429 + 7,976*1,251) / 11,252 = 1,233 [кг/м3]
0 комментариев