Энтальпия продуктов сгорания и воздуха

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Энтальпия продуктов сгорания(кДж/кг, кДж/м³) 1 кг твердого, жидкого или 1 м³ газообразного топлива определяется как сумма энтальпий продуктов сгорания I  при α_т=1, избыточного воздуха I  (α_т-1) и золы I_з(если А_пр.ун>1,43 кг·%/МДж), т.е.

I_г=I +(α_т-1)I +I_з.                                                                                                   (1.60)

Энтальпия продуктов сгорания (кДж/кг, кДж/м³) при α_т=1 и температуре газов θ, °С определяется по формуле

I =V (cθ) +V (cθ) +V (cθ) ,                                                         (1.61)

где  V , V , V  — теоретические объемы продуктов сгорания топлива, м³/кг (м³/м³); (cθ) , (cθ) , (cθ)  — энтальпия углекислоты, азота и водяных паров соответственно, кДж/м³.

Энтальпия воздуха (кДж/кг, кДж/м³) при α_т=1 и температуре θ, °С определяется I =V⁰(cθ)_в,     по формуле

I =V⁰(cθ)_в,                                                                                                     (1.62)

где V⁰ — теоретический объем воздуха, м³/кг (м³/м³); (cθ)_в – энтальпия воздуха, кДж/м³.

Энтальпия золы (кДж/кг)

,                                                                                                  (1.63)

где a_ун — доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания; (cθ)з — энтальпия золы, кДж/кг.

Значения энтальпий продуктов полного сгорания топлива, воздуха и золы приведены в табл. 1 (см. Приложение).

Iθ-диаграмма для продуктов сгорания.Iθ-диаграмму строят следующим образом: задают несколько значений температуры горения топлива θ и вычисляют для них энтальпии продуктов сгорания. Затем, выбрав масштабы температур и энтальпий в прямоугольной системе координат, по точкам проводят пря­мую I=f(θ) (рис. 1.1). По Iθ-диаграмме находят теоретическую температуру горения топлива в топке котла.

Задача 1.58.Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 кг карагандинского угля марки К состава: С^р=54,7%; Н^р=3,3%; S =0,8%; N^p=0,8%; O^p=4,8%; A^р=27,6%; W^p=8,0%; если известно, что температура газов на выходе из топки равна θ_г=1000°С, доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания, а_ун=0,85 и приведенная величина уноса золы сжигаемого топлива А_пр.ун=4,6 кг·%/МДж. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,3.

Решение: Теоретически необходимый объем воздуха опреде­ляем по формуле (1.27):

V⁰=0,089C^p+0,266H^p+0,033(S -O^p)=0,089·54,7+0,266·3,3+0,033(0,8-4,8)=5,61 м³/кг.

Объем трехатомных газов, по формуле (1.33),

V =0,0187(С^p+0,375S )=0,0187(54,7+0,375·0,8)=1,03 м³/кг.

Теоретический объем азота, по формуле (1.32),

V =0,79V⁰+0,8N^p/100 = 0,79·5,61+0,8·0,8/100=4,43 м³/кг.

Теоретический объем водяных паров, по формуле (1.35),

V =0,0124(9H^p+W^p)+0,0161V⁰=0,0124(9·3,3+8,0)+0,0161·5,61=0,56 м³/кг.

Энтальпию продуктов сгорания при α_т=1 и температуре газов θ_г=1000°С определяем по формуле (1.61):

I =V (cθ) +V (cθ) +V (cθ) =1,03·2202+4,43·1394+0,56·1725=
=9409 кДж/кг.

Значения (cθ) , (cθ)  и (cθ)  при температуре газов θ_г=1000°С взяты из
табл. 1 (см. Приложение).

Энтальпию золы 1 кг угля при θ_г=1000°С определяем формуле (1.63):

=231 кДж/кг.

Значение (cθ)_з при температуре газов θ_г=1000°С взято из табл. 1 (см. Приложение).

Энтальпию воздуха при α_т=1 и температуре газов θ_г=1000°С находим по формуле (1.62):

I =V⁰(cθ)_в=5,61·1436=8056 кДж/кг.

Значение (cθ)_в при температуре газов θ_г=1000°С взято из табл. 1 (см. Приложение).

Энтальпию продуктов полного сгорания 1 кг угля при θ_г=1000°С определяем по формуле (1.60):

I_г=I +(α_т-1)I +I_з=9409+(1,3-l)8056+231=12 057 кДж/кг.

Задача 1.59. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 кг донецкого угля марки Т состава: С^р=62,7%; Н^р=3,1%; S =2,8%; N^p=0,9%; О^р=1,7%; А^р=23,8%; W^р=5,0%, если известно, что температура газов на выходе из топки θ_г=1100°С.

Ответ: I  = 11 774 кДж/кг.

Задача 1.60.В топке котла сжигается 1 кг донецкого угля марки А состава: С^р=63,8%; Н^р=1,2%; S =l,7%; N^р=0,6%; О^р=1,3%; А^р=22,9%; W^p=8,5%. Определить энтальпию избыточного воздуха на выходе из топки при полном сгорании угля, если известно, что температура газов на выходе из топки θ_г=1000°С. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,3.

Ответ: I_в =2604 кДж/кг.

Задача 1.61. Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 м³ природного газа Газлинского месторождения состава: СО₂=0,4%; СН₄=94,0%; С₂Н₆=2,8%; С₃Н₈=0,4%; С₄Н₁₀=0,3%; C₅H₁₂=0,l%; N₂=2,0%, если известно, что температура газов на выходе из топки θ_г=1000°С. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,1.

Ответ: I_г=18 034 кДж/м³.

Задача 1.62.Определить энтальпию избыточного воздуха на выходе из топки при полном сгорании 1 м3 природного газа Шебелинского месторождения состава: СО₂=0,1%; СН₄=92,8%; С₂Н₆=3,9%; С₃Н₈=1,0%; С₄H₁₀=0,4%; С₅Н₁₂=0,3%; N₂=l,5%, если известно, что температура газов на выходе из топки θ_г=1000°С. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,1.

Ответ: I_в=1431 кДж/м³.

Задача 1.63.Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 кг высокосернистого мазута состава: С^р=83,0%; Н^р=10,4%; S =2,8%; О^р=0,7%; А^р=0,1%; W^p=3,0%, если известно, что температура газов на выходе из топки θ_г=1100°С. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,15.

Ответ: I_г=21 377 кДж/кг.

Задача 1.64.Определить энтальпию избыточного воздуха и золы на выходе из топки при полном сгорании 1 кг донецкого угля марки Г состава: C^p=55,2%; Н^р=3,8%; S =3,2%; N^p=1,0%; О^р=5,8%; А^р=23,0%; W^p=8,0%, если известно, что температура газов на выходе из топки θ_г=1100°С, доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания, а_ун=0,85 и приведенная величина уноса золы сжигаемого топлива А_пр.ун=3,72 кг·%/МДж. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,3.

Ответ: I_в=2790 кДж/кг; I_з= 214 кДж/кг.

Задача 1.65.В топке котла сжигается 1 кг карагандинского угля марки К состава: С^р=54,7%; Н^р=3,3%; S =0,8%; N^p=0,8%; О^р=4,8%; А^р=27,6%; W^p=8,0%. Построить
Iθ-диаграмму для продуктов сгорания в интервале температур горения топлива 600...2000°С. Коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,3.

Решение: Теоретически необходимый объем воздуха опреде­ляем по формуле (1.27):

V⁰=0,089C^p+0,266H^p+0,033(S -О^р)=0,089·54,7+0,266·3,3+0,033(0,8-4,8)=5,61 м³/кг.

Объем трехатомных газов находим по формуле (1.33):

V =0,0187(С^p+0,375S )=0,0187(54,7+ 0,375·0,8)=1,03 м³/кг.

Теоретический объем азота определяем по формуле (1.32):

V =0,79V⁰+0,8N^p/100=0,79·5,61+0,8·0,8/100=4,43 м³/кг.

Теоретический объем водяных паров находим по формуле (1.35):

V =0,0124(9H^p+W^p)+0,0161V⁰=0,0124(9·3,3+8)+
+,0161·5,61=0,56 м³/кг.

Энтальпию продуктов сгорания 1 кг угля при θ_г=600°С определяем по формуле (1.60):

I_г=I +(α_т-1)I = V (cθ) +V (cθ) +V (cθ) +
+(α_т-1)I =1,03·1222+4,43·804+0,56·967+(1,3-1) ·5,61·830=
=6759 кДж/кг.

Значения (cθ) , (cθ) , (cθ)  и (cθ)_в при температуре θ_г=600°С взяты из табл. 1 (см. Приложение).

При θ_г=1000°С

I_г=I +(α_т-1)I = V (cθ) +V (cθ) +V (cθ) +(α_т-1)I =1,03·2202+4,43·1394+
+0,56·1725+(1,3-1)5,61·1436=11 826 кДж/кг.

Значения (cθ) , (cθ) , (cθ)  и (cθ)_в при температуре θ_г=1000°С взяты из табл. 1 (см. Приложение).

При θ_г=2000°С

I_г=I +(α_т-1)I = V (cθ) +V (cθ) +V (cθ) +(α_т-1)I =1,03·4843+4,43·2964+
+0,56·3926+(1,3-1)5,61·3064=25 474 кДж/кг.

По найденным значениям энтальпий продуктов сгорания строим Iθ-диаграмму (рис. 1.2).

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры