Самарский Государственный Технический Университет
Кафедра: «металловедение и порошковая металлургия»
Лабораторная работа № 1
Расчёт горения газового топлива. Определение состава и количества продуктов горения.
Выполнил: студент III – ФТ - 1
Соловьева Ю.Б.
Проверил:
Якубович Е.А.
Самара 2009 г.
Цель работы – изучить методы и освоить практические навыки расчётов горения топлива на примере сжигания смеси газов.
Основные понятия и определения:
Теплота сгорания топлива
Количество необходимого для горения окислителя
Теоретическая и калориметрическая температура горения
Энтальпия
1) Теплота сгорания топлива:
- для метана (полная реакция горения)
- (не полная реакция горения)
При горении топлива, выделяется большое количество тепла. Как видно из реакции в продуктах сгорания присутствуют пары воды. В зависимости от того, в каком виде водяной пар находится в дымовых газах, различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.
Высшая теплота сгорания ( ) соответствует условию, при котором продукты горения охлаждаются до (293 К), а пары воды конденсируются и охлаждаются до . При этом выделяется две составляющие тепла: теплота нагрева с 293 К до 373 К (418 кДж/кг),а также скрытая теплота парообразования испарения 2256,8 кДж/кг. Итого выделяется 2675,5 кДж/кг.
Низшая теплота сгорания () соответствует условию, при котором содержащаяся в продуктах сгорания влага в виде пара охлаждается до температуры и не конденсируется. При этом выделяется:
,
На практике в реальных условиях к сожалению, выделяется только низшая теплота сгорания.
2) Количество необходимого для горения окислителя (воздуха):
Количество окислителя определяется по уравнению реакции горения. Определённое количество является теоретическим. Для реального сжигания всегда подают несколько большее количество окислителя, т.к. есть потери . На 10 – 20 % больше.
Коэффициент избытка воздуха:
- реальный объём, - теоретический объём.
3) Температура горения: теоретическая и калориметрическая:
Необходимость введения двух определений связано с двумя возможными подходами процесса горения. А именно, с учётом или игнорированием затрат тепла на диссоциацию продуктов сгорания. Соответственно различают: теоретическую и калориметрическую температуру горения топлива:
- теплота диссоциации.
4) Энтальпия:
Это понятие является одним из фундаментальных в теплотехнике и термодинамике. По определению энтальпия представляет из себя произведение теплоёмкости на температуру:
Практическая часть
Рассмотрим горение газа состоящего из: 1) 93,48% метана (); 2) 3,85% этана (); 3) 0,67% пропана (); 4) 0,3% бутана (); 0,75% углекислого газа (СО2) и 0,95% азота (). Найти объём сгорания количества кислорода, и .
I. Определение необходимого количества воздуха:
1)
Из реакции видно, что для горения 1 моля нужно 2 моля . 1 моль любого газа занимает 22,4 , это значит, что для сжигания 1 метана, нужно 2 .
Известно, что в сухом воздухе содержится 21% , а остальное азот (), 79%.
.
2) - для этана;
.
3) - для пропана;
.
4) - для бутана;
.
Поскольку, реальное топливо – это смесь горючих газов, то общий расход воздуха определяется суммированием для отдельно горючих компонентов.
.
II. Определение состава и количества продуктов сгорания:
Состав продуктов сгорания:
В состав объёма азота войдёт также азот из окислителя (воздуха).
1) для метана:
; ; .
- суммарный объём продуктов сгорания.
=9,48%, =18,81%, =71,72%;
2) для этана:
; ; .
- суммарный объём продуктов сгорания.
=44,4%, =10,57%, =45,03%;
3)для пропана:
, , .
- суммарный объём продуктов сгорания.
=16,75%, =16,27%, =66,98%;
4) для бутана:
, , .
- суммарный объём продуктов сгорания.
=19,42%, =14,94%, =65,64%;
Суммируем объёмы продуктов сгорания 4-х газов:
;
, ,
=10,33%, =18,59%, =71,08%.
III. Определение калориметрической и теоретической температуры:
Как видно, для расчёта калориметрической температуры нужно знать , , .
Требуемую для расчёта находят расчётным путём, зная тепловые эффекты реакции горения (таблица) и входящие в состав топлива доли соединений.
; ();
.
Для определения температуры ,воспользуемся понятием энтальпии и определим энтальпию продуктов сгорания :
; ;
С другой стороны, есть сумма энтальпий конкретно составляющих продукты сгорания:
Зададимся возможной температурой продуктов сгорания и найдём энтальпию продуктов сгорания при этой температуре:
;
;
;
Если величина , то значит нами принята низкая температура в , тогда находим величину энтальпии для большей температуры на , т.е. для :
;
;
;
;
Обычно, , в этом случае, считается, что действительная калориметрическая температура лежит в пределах и конкретное её значение находится методом интерполяции по формуле:
;
.
.
Вывод: вычислили расход воздуха:
, ,
=10,33%, =18,59%, =71,08%.
количество продуктов сгорания:
определили температуру калориметрическую и теоретическую:
;
.
Другие работы по теме:
Снижение выбросов оксида азота
Снижение выбросов оксидов азота. Снижение загрязнения окружающей среды токсичными продуктами сгорания органических топлив является одной из важных проблем развития российской теплоэнергетики. В настоящее время действуют довольно жесткие нормативы, регламентирующие выбросы в атмосферу. Подавляющее большинство действующих котлов, имеют значительно более высокие уровни выбросов NOX, чем это регламентируется ГОСТ Р50831-95 (рис. 1).
Теория образования окисей азота в котельных установках средней мощности
Теория образования оксидов азота при горении. Условия образования оксидов при горении до сих пор не разработаны в достаточной мере и требуют глубокой проработки весьма сложной химической кинетики процесса в сочетании с детальным изучением тепломассообмена и его влияния на кинетику. В 1960-70 гг. в большинстве публикаций в качестве основной модели образования NO принималась «термическая» схема.
Расчет выбросов угольной пыли
Негативные изменения атмосферы Земли. Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя. Антропогенное загрязнение. Расчет выбросов угольной пыли, загрязняющих веществ топлива в котлоагрегатах, диоксида серы, оксида углерода, твердых частиц.
Топливо и расчеты процессов горения
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО Тюменский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра «Промышленной теплоэнергетики»
Топливо и расчеты процессов горения
Определение теплоты сгорания для газообразного топлива как суммы произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество. Теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа. Определение объёма продуктов горения.
Расчет процесса горения газообразного топлива
Расчет теоретического объёма расхода воздуха, необходимого для горения природного газа и расчет реального объёма сгорания, а также расчет теоретического и реального объёма продуктов сгорания. Сопоставление расчетов, используя коэффициент избытка воздуха.
Конвективный теплообмен
Основные понятия конвективного теплообмена: конвекция, коэффициент теплоотдачи, термическое сопротивление теплоотдачи, сущность процессов теплообмена. Циклонные топки для сжигания дробленого угля. Характеристики газообразного топлива, доменного газа.
Твердотопливные ракетные двигатели
Ракетные двигатели твердого топлива - старейшие среди семейства реактивных двигателей - предельно просты по устройству. У них, по существу, две основные части - камера и реактивное сопло.
Стекловаренная печь
1.Назначение печи. В данном курсовом проекте будет рассмотрена ванная печь непрерывного действия. Тип печи-регенеративная ,проточная с подковообразным направлением пламени. Конструктивно печь имеет варочный и выработочный бассейн, соединенные между собой по стекломассе протоком.
Бенгальские огни
Составы для бенгальских огней проще всего сжигать без гильз. Для этого насыпают состав конусообразной кучкой на кирпич или железную пластинку. При таком способе получается чистый сильный огонь, но продолжительность горения невелика. Время горения можно удлинить, высыпав порошок на полоску железа узкой лентой и поджечь ее с противоположной направлению ветра стороны.
Расчет воздухонагревателя доменной печи
Расход воздуха для доменного производства. Определение количество тепла, затраченного на нагрев воздуха в воздухонагревателях регенеративного типа. Определение поверхности нагрева насадки. Обеспечение ровного схода шихты и максимальной производительности.
Топки и топочные устройства
Топки - это часть парогенератора, предназначенная для сжигания топлива. Топка – один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания.
Расчет регенератора мартеновской печи
ДЛЯ ПОДОГРЕВА ВОЗДУХА Рассчитать регенератор одноканальной мартеновской печи для подогрева воздуха при следующих исходных данных: Ёмкость печи - 600 т.
Газотурбинные двигатели
Газотурбинная установка состоит из воздушного компрессора, камер сгорания и газовой турбины.
Задачи Циолковского
Рассмотрим две задачи Циолковского: прямолинейное движение точки переменной массы под действием только одной реактивной силы и вертикальное движение точки вблизи Земли в однородном поле силы тяжести. Эти задачи впервые рассматривались К. Э. Циолковским.
Антуан Лоран Лавуазье
Лавуазье, Антуан Лоран (Lavoisier, Antoine Laurent) (1743–1794), французский химик.
Способы прекращения процесса горения
Одним из основных условий успешной борьбы с возникающими пожарами является их своевременное обнаружение и немедленное уведомление пожарной команды о месте их возникновения. Осуществить это можно средствами пожарной связи и сигнализации.
Углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5 и ОУ-8
Углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5 и ОУ-8 предназначены для тушения небольших очагов горения всех видов материалов, а также электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В.
Физические основы огнетушения очагов возгорания
Определение и сущность процесса горения. Виды иточников зажигания, классификация веществ по горючести. Фазы горения твердых, жидких и газообразных веществ. Условия огнетушения, огнетушащие вещества и материалы. Их целевое назначение и классификация.
Оценка пожара
Определение объема и состава продуктов, выделяющихся при горении. Расчет температуры и площади пожара. Характеристика поражающих факторов и степени их воздействия на людей и окружающую среду, прогнозирование масштабов возможного заражения территории.