Задание

Дано:

Топливо газообразное, a=1,02..1,1.

Состав: газ генераторный

CO	H2	CH4	CO2	N2	O2	W
36,6%	53,2%	0,8%	6,1%	3,1%	0,2%	14,5 г/м3

Материал изделия: Ст.30

Температура нагрева: начальная – 300К

конечная – 873К

Характеристика печи: садочная;

производительность – 200 кг/ч

Температура подогрева воздуха – 773К

газа – 593К

Определить:

1.Полный химический состав;

2.Теоретически и практически необходимое количество воздуха;

3.Объем продуктов горения;

4.Статьи прихода и расхода в материальном балансе горения;

5.Калориметрическую температуру горения;

6.Коэффициент использования топлива;

7.Расход топлива.

Расчеты:

1. Полный химический состав топлива рассчитываем по формулам:

Результаты расчетов представлены в таблице 1:

Состояние топлива	CO	H2	CH4	CO2	N2	O2	H20	S
Сухое	36,6	53,2	0,8	6,1	3,1	0,2	¾	100
Влажное	35,941	52,242	0,786	5,99	3,044	0,196	1,801	100

2. Аналитический расчет горения:

Уравнения горения:

CO+0.5O2®CO2

H2+0.5O2®H2O

CH4+2O2®CO2+2H2O

CO2 не горит

O2 участвует в горении

N2 не горит

Таблица 2

 

Теоретически необходимое количество воздуха:

		Содержание составляющих,% или м3	Необходимое количество кислорода, м3	Составляющие продуктов горения
CO2	H20	SO2	N2	O2
Газ	CO	35,941	17,9705	35,941	—	—	—	—
	H2	52,242	26,121	—	52,242	—	—	—
	CH4	0,786	1,572	0,786	1,572	—	—	—
	CO2	5,99	—	5,99	—	—	—	—
	N2	3,044	—	—	—	—	3,044	—
	O2	0,196	-0,196	—	—	—	—	—
	H20	1,801	—	—	1,801	—	—	—
Воздух	O2	45,468	45,468	Σ42,7	Σ 55,6	—	Σ3,044	—
	N2	171,1	—

, при условии, что коэффициент избытка воздуха a=1.

L0 = 0,45468+1,711=2,16568 м3/ м3 топлива

Определяем практически необходимое количество воздуха при a=1 и при выбранном a>1.

Vвоздухат=4,762 VO2Т=2,165 м3/ м3 топлива

α= 1,05 Vвоздухапр=α Vвоздухат=1,05*2,165=2,273 м3/ м3 топлива

α = 1 VO2сг. пр.=0

α = 1,05 VO2сг. пр.=(1,05-1)0,45468=0,023 м3/ м3 топлива

Таблица 3

a	Составляющие продуктов горения, м3
CO2	H20	N2	O2	Σ
1	42,717	55,615	174,1	0	272,432
1,05	42,717	55,615	182,6	2,3	283,232
1,05	15,08	19,64	64,47	0,81	100%

3. Составляем материальный баланс горения.

Для этого определяем массу исходных газов и продуктов горения.

Приходные статьи считаем по формуле:

Масса топлива:

Таблица 4(1).

	CO	H2	CH4	CO2	N2	O2	H20	всего
M	28	2	16	44	28	32	18
V,м3	35,941	52,242	0,786	5,99	3,044	0,196	1,801	100
m,кг	44,926	4,664	0,561	11,766	3,805	0,28	1,447	67,449
m, %	66,61	6,91	0,83	17,44	5,64	0,42	2,15	100%

Масса воздуха ( при a=1,05 ):

Таблица 4(2).

	Воздух	всего
O2	N2
M	32	28
V, м3	47,741	179,655	227,369
m, кг	68,201	224,569	292,77

Расходные статьи материального баланса определяем:

Таблица 5.

Составляющие продуктов горения	CO2	H20	N2	O2	всего
M	44	18	28	32
V, м3	42,717	55,615	182,6	2,3	283,232
m, кг	83,908	44,691	228,25	3,286	360,135
m,%	23,3	12,41	63,38	0,91	100

Проверка материального баланса:

4. Калориметрическая температура горения топлива.

Располагаемое тепло продуктов горения:

Теплотворная способность топлива:

Начальное теплосодержание газообразного топлива:

Таблица 6.

	CO	H2	CH4	CO2	N2	O2	H20
ci	1,0802	14,5332	3,1753	1,0567	1,0893	0,9948	2,0005
Vi,%	66,61	6,91	0,83	17,44	5,64	0,42	2,15
rI, кг/ м3	1,25	0,0898	0,7168	1,9768	1,2505	1,4289	0,768
	89,94	9,018	1,889	36,43	7,683	0,597	3,303

Начальное теплосодержание воздуха:

Теплосодержание продуктов горения при ТК:

Теплосодержание продуктов горения при любой температуре:

Таблица 7.

T	CO2	H20	N2	O2	iT
c	V	с	V	c	V	c	V
2273	1,3783	23,3	2,9366	12,41	1,2979	63,38	1,2004	0,91	3038,2
2373	1,3816	23,3	2,9668	12,41	1,3021	63,38	1,2075	0,91	3205,335

Калориметрическая температура определяется по формуле линейной интерполяции:

Т1< ТK < Т2

2273 < 2288 < 2373

Калориметрическая температура определена с достаточной точностью.

5. Коэффициент использования топлива.

6. Расход топлива.

Количество тепла необходимое для нагрева металла в печи.

Средняя удельная теплоемкость металла:

Количество тепла необходимое для поддержания заданной температуры печи:

Расход газообразного топлива при нормальных условиях:

Министерство высшего и среднего специального образования Российской Федерации

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Э. БАУМАНА

 

ФАКУЛЬТЕТ МТ (Машиностроительные технологии)

КАФЕДРА МТ8(Материаловедение)

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №1

ПО КУРСУ «РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ»

Студент:

гр. МТ8-71

Преподаватель:

Москва,2002