Расчет и подбор теплоутилизационного контура

Низшая теплота сгорания топлива Qрн = SQрнi*yi

Qрн = 35.84*0.983+63.8*0.003+86.06*0.001+118.73*0.002=35.746 МДж/м3

`Qрн = 35,746/r = 35,746/0,727 = 49,169 МДж/кг

Определение элементного состава топлива

Содержание углерода C = 12.01* Sni*yi/Mт;

содержание водорода Н = 1,008*Sni*yi/Mт;

содержание азота N = 14,01*Sni*yi/Mт;

где ni – число атомов i- го элемента,

yi – мольная доля i- го компонента топлива,

Мт – молярная масса топлива.

C = 12.01*(1*98.3+2*0.3+3*0.1+4*0.2)/16.286 = 73.744%

H = 1.008*(4*98.3+6*0.3+8*0.1+10*0.2)/16.286 = 24.621%

N = 14.01*(1.1*2)/16.286 = 1.635%

C+H+N = 73.744+24.621+1.635 = 100%

Расчет процесса горения

Топливо

CO2

Воздух N2

O2

Рис.2. Схема топки

1) Теоретический расход воздуха

L0 = 0.115*C+0.345*H+0.043*(S-O),

где C,H,O,S – содержание элементов, %.

0 = 0,115*73,744+0,345*24,621=16,975 кг/кг.

2) Действительный расход воздуха

Lд = a*L0, где a - коэффициент избытка воздуха.

Lд = 1,05*16,975 = 17,824 кг/кг.

3) Количество продуктов сгорания

m(CO2) = 0.0367*C = 0.0367*73.744=2.706;

m(H2O) = 0.09*H = 0.09*24.621 = 2.216;

m(N2) = 0.768*a*L0+0.01*N = 0.768*1.05*16.975+0.01*1.635 = 13.705;

m(O2) = 0.232*(a-1)*L0 = 0.196.

Таким образом, mnc=åmi = 2.706+2.216+13.705+0.196 = 18.823;

или mnc= 1+Lд = 1+17.824 = 18.724.

Рассчитаем объем продуктов сгорания Vnc, а также содержание каждого компонента в массовых (`yi) и объемных (yi’) долях по формулам:

Vnc=åVi; Vi = mi*22.4/Mi;

`yi = mi*100/mnc; yi’ = Vi*100/Vnc.

Результаты расчетов приведены в таблице 6.

Таблица 6.

4) Расчет энтальпии продуктов сгорания осуществляется по формуле:

`Hnc = t*å`Cpi*mi,

где t- температура, 0С,

Срi – теплоемкость i-го компонента, кДж/кг*К,

mi - масса i-го компонента, кг.

Результаты расчетов приведены в таблице 7.

Таблица 7.

4.3. Тепловой баланс печи, определение КПД печи и расхода топлива

1) Полезная тепловая нагрузка

Qпол = Gвп*(h2-h1)*103 = Gвп*(h-h’’)*103, т.к. h2=h=f(t2), h1=h’’= f(t1).

Qпол = 4,03*(3557,366-2767,48)*103 = 3183241 Дж/с = 3183241 Вт.

2) КПД печи:

hп = 1-qпот –`Hух /`Qрн,

где qпот = 0,1– потери в окружающую среду,

Hух = f(tух) = 10026,13кДж/кг при tух=4500С,

Qрн = 49169 кДж/кг – низшая теплота сгорания.

hп = 1- 0,1-10026,13/49169 = 0,7.

КПД топки hт = 0,95.

3) Расход топлива:

B = Qпол/`Qрн *103 *hп = 3183241/49169*103*0,7 = 0,0925 кг/с.

4) Расчет радиантной камеры:

Qрад = B*(`Qрн *hп - `Hп)*103,

где `Hп = f(tп) – энтальпия газов при температуре перевала печи,

при tп = 916,390С `Hп = 20900,49 кДж/кг.

Qрад = 0,0925*(49169*0,7-20900,49)*103 = 2387431 Вт.

Проверим распределение нагрузки в печи: Qрад*100/Qпол = 75%, т.е. условия соблюдены.

5) Тепловая нагрузка конвекционной камеры:

Qконв= Qпол-Qрад = 3183241-2387431 = 795810 Вт.

6) Энтальпия водяного пара на входе в радиантную камеру:

hk = h2-Qрад/Gвп*103 = 3557,366-2387431/4,03*103 = 2964,951 кДж/кг.

При давлении Р1 = 5,1ат значение температуры водяного пара на входе в радиантную секцию tk = 260.420C.

7) Температура экрана в рассчитываемой печи:

q = (t2+tk)/2 +20 = (550+260.42)/2 + 20 = 425.210C.

8) Максимальная температура горения топлива:

tmax = 20 + `Qрн *hт/`Cpm,

где `Cpm = f(tп) – удельная теплоемкость при температуре перевала.

tmax = 20 + 49169*0,95/22,807 = 2068,080С.

 Скачать реферат