ЗакладкиКорзинаЗаказы

Оглавление раздела

  1. Состав топлива
  2. Характеристики топлива
  3. Объем воздуха. Объем и масса продуктов сгорания
  4. Энтальпия продуктов сгорания и воздуха

Примеры решений задач

Данные примеры задач, относятся к предмету «Теплотехника».

Задача 2-1-1-1

Условие:

Определить состав рабочей массы челябинского угля марки Б3, если состав его горючей массы: Cг = 71,1 %; Hг = 5,3 %; Sгл = (Sгор + Sгк) = 1,9 %; Nг = 1,7 %; Oг = 20,0 %; зольность сухой массы Aс = 36,0 % и влажность рабочая Wр = 18,0%.

Решение:

Зольность рабочей массы топлива:

Aр=Aс100-Wр100=36×100-18100=29,5 %

Состав рабочей массы топлива:

Cр=Cг100-Aр+Wр100=71,1×100-29,5+18100=37,3 %

Hр=Hг100-Aр+Wр100=5,6×100-29,5+18100=2,8 %

Sлр=Sлг100-Aр+Wр100=1,9×100-29,5+18100=1,0 %

Nр=Nг100-Aр+Wр100=1,7×100-29,5+18100=1,0 %

Oр=Oг100-Aр+Wр100=20×100-29,5+18100=10,5 %

Ответ: Cр = 37,3 %; Hр = 2,8 %; Sрл = 1,0 %; Nр = 1,0 %; Oр = 10,5 %.

Задача 2-1-1-2

Условие:

Определить состав рабочей массы ленинградских сланцев, если состав их горючей массы: Cг = 74,0 %; Hг = 9,5 %; Sгл = 6,1 %; Nг = 0,4 %; Oг = 10,0 %; Aр = 15,0 % и влажность рабочая Wр = 11,5 % и (CO2)рк = 16,4 %.

Решение:

Истинная зольность рабочей массы топлива:

Aир=Aр-2,5Sас-Sсс+0,375Sкс100-Wр100=

=Aр-2100-Wр100=46,0-2×100-11,5100=44,2 %

Коэффициент пересчета состава топлива с горючей массы на рабочую:

K=100-Aир-Wр-CO2кр100=100-44,2-11,5-16,4100=0,279

Состав рабочей массы:

Cр=KCг=0,279×74,0=20,6 %

Hр=KHг=0,279×9,5=2,7 %

Sлр=KSлг=0,279×6,1=1,7 %

Nр=KNг=0,279×0,4=0,1 %

Oр=KOг=0,279×10=2,8 %

Ответ: Cр = 20,6 %; Hр = 2,7 %; Sрл = 1,7 %; Nр = 0,1 %; Oр = 2,8 %.

Задача 2-1-2-1

Условие:

Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы кузнецкого угля марки Д, если состав его горючей массы: Cг = 78,5 %; Hг = 5,6 %; Sгл = 0,4 %; Nг = 2,5 %; Oг = 13,0. Зольность сухой массы Aс = 15,0 % и влажность рабочая Wр = 12,0 %.

Решение:

Зольность рабочей массы:

Aр=Aс100-Wр100=15×100-12100=13,2 %

Состав рабочей массы топлива:

Cр=Cг100-Aр+Wр100=78,5×100-13,2+12,0100=58,7 %

Hр=Hг100-Aр+Wр100=4,3×100-13,2+12,0100=4,2 %

Sлр=Sлг100-Aр+Wр100=0,6×100-13,2+12,0100=0,3 %

Nр=Nг100-Aр+Wр100=1,1×100-13,2+12,0100=1,9 %

Oр=Oг100-Aр+Wр100=23×100-13,2+12,0100=9,7 %

Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива:

Qнр=338Cр+1025Hр-108,5Oр-Sлр-25Wр=

=338×58,7+1025×4,2-108,5×9,7-0,3-25×12=22825кДжкг

Высшая теплота сгорания рабочей массы топлива:

Qвр=Qнр+225Hр+25Wр=22825+225×4,2+25×12=24070кДжкг

Ответ: Qрн = 22825 кДж/кг, Qрв = 24070 кДж/кг.

Задача 2-1-2-2

Условие:

Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы высокосернистого мазута, если известны следующие величины: Qрн = 38772 кДж/кг, Hр = 10,4 %, Aр = 0,1 %, Wр = 3,0 %.

Решение:

Горючая доля водорода:

Hг=Hр100100-Aр+Wр=10,4×100100-0,1+3=10,7 %

Низшая теплота сгорания горючей массы топлива:

Qнг=Qнр+25Wр100-Aр+Wр100=38772+25×3,0100-0,1+3,0×100=40090кДжкг

Высшая теплота сгорания горючей массы:

Qвг=Qнг+225Hг=40090+225×10,7=42497кДжкг

Ответ: Qгн = 40090 кДж/кг, Qгв = 42497 кДж/кг.

Задача 2-1-3-1

Условие:

Определить объем продуктов полного сгорания на выходе из топки, а также теоретический и действительный объемы воздуха, необходимые для сгорания 1 м3 природного газа Ставропольского месторождения состава: CO2 = 0,2 %; CH4 = 98,2 %; C2H6 = 0,4 %; C3H8 = 0,1 %; C4H10 = 0,1 %; N2 = 1,0 %;. Коэффициент избытка воздуха в топке αт = 1,2.

Решение:

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания топлива:

Vо=0,04782CH4+m+n4 CmHn-O2=

=0,0478×2×98,2+3,5×0,4+5×0,1+6,5×0,1=9,51м3м3

Действительный объем воздуха:

Vд=αтVо=1,2×9,51=11,44 м3

Теоретический объем:

- двухатомных газов:

VN2о=0,79Vо+N2100=0,79×9,51+1100=7,52м3м3

- трехатомных газов:

VRO2=0,01CO2+CH4+2C2H6+3C3H8+4C4H10=

=0,01×0,2+98,2+2×0,4+3×0,1+4×0,1=1,0м3м3

- водяных паров:

VH2Oо=0,0142CH4+62C2H6+82C3H8+102C4H10+0,0161Vо=

=0,01×2×98,2+3×0,4+4×0,1+5×0,1+0,0161×9,51=2,14м3м3

Теоретический объем сухих газов:

Vс.го=VRO2+VN2о=1,0+7,52=8,52м3м3

Действительный объем сухих газов:

Vс.г=Vс.го+αт-1Vо=8,52+1,2-1×9,51=10,42м3м3

Действительный объем водяных паров:

VH2O=VH2Oо+0,0161αт-1Vо=2,14+0,0161×1,2-1×9,51=2,17м3м3

Полный объем продуктов сгорания:

Vг=Vс.г+VH2O=10,42+2,17=12,59 м3

Ответ: Vг = 12,59 м3; Vo = 9,51 м33; Vд = 11,44 м33.

Задача 2-1-3-2

Условие:

Определить на выходе из топки объем продуктов полного сгорания 1 кг карагандинского угля марки К состава: Cр = 54,7 %; Hр = 3,3 %; Sрл = 0,8 %; Nр = 0,8 %; Oр = 4,8 %; Aр = 27,6 %; Wр = 8,0 %. Коэффициент избытка воздуха в топке αт = 1,3.

Решение:

Теоретический объем воздуха:

Vо=0,089Cр+0,226Hр+0,033Sлр-Oр=

=0,089×54,7+0,226×3,3+0,033×0,8-4,8=5,61м3кг

Теоретический объем сухих газов:

Vс.го=0,0187Cр+0,375Sлр+0,79Vо+0,8Nр100=

=0,0187×54,7+0,375×0,8+0,79×5,61+0,8×0,8100=5,47м3кг

Действительный объем сухих газов:

Vс.г=Vс.го+αт-1Vо=5,47+1,3-1×5,61=7,15м3кг

Теоретический объем водяных паров:

VH2Oо=0,01249Hр+Wр+0,0161Vо=0,0124×9×3,3+8+0,0161×5,61=0,56м3кг

Действительный объем водяных паров:

VH2O=VH2Oо+0,0161α1-1Vо=0,56+0,0161×1,3-1×5,61=0,59м3кг

Объем продуктов полного сгорания:

Vг=Vс.г+VH2O=7,15+0,59=7,74м3кг

Ответ: Vг = 12,59 м3/кг.

Задача 2-1-4-1

Условие:

Определить энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки, получаемых при полном сгорании 1 кг карагандинского угля марки К состава: Cр = 54,7 %; Hр = 3,3 %; Sрл = 0,8 %; Nр = 0,8 %; Oр = 4,8 %; Aр = 27,6 %; Wр = 8,0 %, если известно, что температура газов на выходе из топки ϑг = 1000 ℃, доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания, aун = 0,85 и приведенная величина уноса золы сжигаемого топлива Aпр.ун = 4,6 кг × % × 10-3/кДж. Коэффициент избытка воздуха в топке αт = 1,3.

Решение:

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания топлива:

Vо=0,089Cр+0,226Hр+0,033Sлр-Oр=

=0,089×54,7+0,226×3,3+0,033×0,8-4,8=5,61м3кг

Теоретический объем трехатомных газов:

VRO2=0,0187Cр+0,375Sлр=0,0187×54,7+0,375×0,8=1,03м3кг

Теоретический объем двухатомных газов (азота):

VN2о=0,79Vо+0,8Nр100=0,79×5,61+0,8×0,8100=4,43м3кг

Теоретический объем водяных паров:

VH2Oо=0,01249Hр+Wр+0,0161Vо=

=0,0124×9×3,3+8,0+0,0161×5,61=0,56м3кг

Энтальпия CO2, N2 и H2O, при температуре ϑг = 1000 ℃ определяем по справочной таблице:

cϑCO2=2202кДжм3

cϑN2=1394кДжм3

cϑH2O=1725кДжм3

Энтальпия продуктов сгорания при температуре газов ϑг = 1000 ℃:

Iго=VRO2cϑCO2+VN2оcϑN2+VH2OоcϑH2O=

=1,03×2202+4,43×1394+0,56×1725=9409кДжкг

Энтальпию золы 1 кг угля при ϑг = 1000 ℃ ((cϑ)з – взято по справочной таблице):

Iз=Aрaун100cϑз=27,6×0,85100×984=231кДжкг

Энтальпия воздуха при αт = 1,3 и ϑг = 1000 ℃ ((cϑ)в – взято по справочной таблице):

Iво=Vоcϑв=5,61×1436=8056кДжкг

Энтальпия продуктов полного сгорания при ϑг = 1000 ℃ ((cϑ)в – взято по справочной таблице):

Iг=Iго+αт-1Iво+Iз=

=9409+1,3-1×8056+231=12057кДжкг

Ответ: Iг = 12057 кДж/кг.

Задача 2-1-4-2

Условие:

250002000015000100005000αт= 1,304008001200160020002547411826I, кДж/кгϑ,300006759

В топке котла сжигается 1 кг карагандинского угля марки К состава: Cр = 54,7 %; Hр = 3,3 %; Sрл = 0,8 %; Nр = 0,8 %; Oр = 4,8 %; Aр = 27,6 %; Wр = 8,0 %. Построить Iϑ – диаграмму для продуктов сгорания в интервале температур горения топлива 600…2000 ℃. Коэффициент избытка воздуха в топке αт = 1,3.

Решение:

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания топлива:

Vо=0,089Cр+0,226Hр+0,033Sлр-Oр=

=0,089×54,7+0,226×3,3+0,033×0,8-4,8=5,61м3кг

Теоретический объем трехатомных газов:

VRO2=0,0187Cр+0,375Sлр=0,0187×54,7+0,375×0,8=1,03м3кг

Теоретический объем двухатомных газов (азота):

VN2о=0,79Vо+0,8Nр100=0,79×5,61+0,8×0,8100=4,43м3кг

Теоретический объем водяных паров:

VH2Oо=0,01249Hр+Wр+0,0161Vо=

=0,0124×9×3,3+8,0+0,0161×5,61=0,56м3кг

Энтальпия CO2, N2, H2O и воздуха определяем по справочной таблице:

- при температуре ϑг = 600 ℃:

cϑCO2=1222кДжм3

cϑN2=804кДжм3

cϑH2O=967кДжм3

cϑв=830кДжм3

- при температуре ϑг = 1000 ℃ :

cϑCO2=2202кДжм3

cϑN2=1394кДжм3

cϑH2O=1725кДжм3

cϑв=1436кДжм3

- при температуре ϑг = 2000 ℃ :

cϑCO2=4843кДжм3

cϑN2=2964кДжм3

cϑH2O=3926кДжм3

cϑв=3064кДжм3

Энтальпия продуктов сгорания 1 кг угля

- при ϑг = 600 ℃:

Iг=Iго+αт-1Iво=

=VRO2cϑCO2+VN2оcϑN2+VH2OоcϑH2O+αт-1Vоcϑв=

=1,03×2202+4,43×1394+0,56×1725+1,3-1×5,61×1436=11826кДжкг

- при ϑг = 1000 ℃:

Iг=Iго+αт-1Iво=

=VRO2cϑCO2+VN2оcϑN2+VH2OоcϑH2O+αт-1Vоcϑв=

=1,03×1222+4,43×804+0,56×967+1,3-1×5,61×830=6759кДжкг

- при ϑг = 2000 ℃:

Iг=Iго+αт-1Iво=

=VRO2cϑCO2+VN2оcϑN2+VH2OоcϑH2O+αт-1Vоcϑв=

=1,03×4843+4,43×2964+0,56×3926+1,3-1×5,61×3064=25474кДжкг

По найденным значениям энтальпии строим Iϑ – диаграмму

Ответ: на диаграмме.