Количество воздуха для сжигания природного газа: формулы и примеры расчетов

Физико-химические основы тепловых процессов — Расход воздуха для горения топлива

Article Index
Физико-химические основы тепловых процессов
Состав и компоненты топлива
Состав твердого и жидкого топлива
Компоненты топлива
Теплота сгорания топлива
Расход кислорода и воздуха для горения топлива
Расход воздуха для горения топлива
Состав продуктов сгорания. Недожог топлива
Недожог топлива
Температура горения топлива
Действительная температура горения
Коэффициент использования тепла топлива
Показатель излучательной способности топлива
Энергетика химических связей и теплота сгорания топлива
Закон действующих масс
Воспламенение топлива, температура воспламенения
Пределы воспламенения
Распространение пламени в газовоздушных смесях
Ламинарный и турбулентный газовый факел
Длина ламинарного газового факела
Уравнение для расчета длины турбулентного газового факела
All Pages

Page 7 of 21

Расход воздуха для горения топлива. Коэффициент расхода воздуха

Расход воздуха, отвечающий стехиометрическому, также называется теоретическим. Объемный расход воздуха обозначают L, а расход по массе G. Для расчета расхода воздуха на горение существуют три метода: аналитический, приближенный, по графикам.

Аналитический метод расчета. Теоретический расход воздуха
определяют по теоретическому расходу кислорода и объемной доле кислорода в воздухе ko2.

Если для горения используют влажный воздух, в котором на 1 м3 сухой части содержится  f , г, влаги или 0,00124f, м3, водяного пара, то расход влажного воздуха составит

L = (1+0,00124f)·L0 c.вм3/ед.топл.

Чтобы обеспечить более быстрое и полное сгорание топлива, вводят избыточный воздух в некотором количестве сверх теоретического Lизб, зависящее от вида топлива и организации процесса его сжигания.

Отношение объема избыточного воздуха к теоретическому объемному расходу воздуха носит название коэффициента избытка воздуха, и обозначают буквой a.

Воздух в количестве, которое практически вводят для полного сгорания единицы топлива, называют действительным расходом воздуха (Ln). Отношение действительного расхода воздуха к теоретически необходимому носит название коэффициента расхода воздуха. Этот коэффициент обозначают буквой “n”.

Приближенный метод расчета. Нужно отметить следующую закономерность: чем больше теплота сгорания топлива, тем больше воздуха необходимо для сгорания единицы топлива. На использовании этой прямой пропорциональной зависимости между теплотой сгорания и расходом воздуха основан приближенный метод для расчета расхода атмосферного воздуха

L = kQн/1000 м3/кг или м3/м3,

где k — поправочный коэффициент, значение которого близко к единице: для углерода его значение максимально k = 1,1; для окиси углерода — минимально k = 0,788; для водорода k = 0,93

В формуле Qн выражено в ккал.

Для быстрого и ориентировочного определения расхода воздуха можно исходить из положения, что на 1000 ккал
теплоты сгорания топлива требуется приблизительно 1 м3 воздуха.

Воздух, обогащенный техническим кислородом.

В современной практике для сжигания топлива часто используется не атмосферный воздух, а воздух, обогащенный техническим кислородом, или даже чистый технический кислород.

При смешивании технического кислорода с воздухом объемный процент кислорода в смеси возрастает прямо пропорционально увеличению доли технического кислорода. Если обозначить объемную долю технического кислорода в смеси с воздухом через k1, то процент кислорода в смеси может быть найден по следующему уравнению

2см = 21 + 79k1.

Если объемная доля технического кислорода в смеси с воздухом k1 =
0, то О2см = 21%, т.е. смесь представляет собой обычный воздух. Если
же k1 = 1, то О2см =
100%, т.е. вся смесь состоит из технического кислорода.

Естественно, что объемный расход обогащенного воздуха меньше объемного расхода обычного атмосферного воздуха вследствие уменьшения содержания азота.

<< Prev — Next >>

Полезные советы

Высокая температура горения дров – залог эффективного отопления частного дома. Даже производители ТТ-котлов и дровяных печей указывают в инструкции, что лучший КПД теплогенератора наблюдается именно при работе на максимальном режиме.

Напоследок дадим несколько рекомендаций, как добиться высокой жаропроизводительности, а значит, и экономии энергоносителя:

Если дрова вам приходится закупать, не берите низкокалорийные породы, например, иву и тополь. Первая слишком насыщена влагой, а второй отличается малой плотностью. Помните, что вы оплачиваете кубометры, а не килограммы твердого топлива.
Высушите поленья насколько это возможно. Свежесрубленное дерево достигает влажности 20—25% после минимум полутора лет сушки в открытой дровнице.
Старайтесь не эксплуатировать котел в хваленом режиме тления, который якобы помогает экономить. Как вы могли убедиться по фото, температура огня при нормальном горении составляет 800 °С, а тлеющая древесина даст не больше 450 °С. С такой теплоотдачей дом не обогреешь.
Угарный газ СО не только горюч, но и токсичен. Пытаясь экономить топливо, мы перекрываем подачу воздуха в топку и провоцируем его выделение. Мало того что потенциальное топливо без толку выбрасывается наружу, но и загрязняет окружающую среду.
Не организовывайте подачу воздуха в топку с улицы, чтоб не терять энергии на его нагрев

При выборе твердотопливного котла обращайте внимание на модели с каналом подогрева. Их легко отличить по вентилятору, установленному на верхней панели, а не в дверце зольника.

https://youtube.com/watch?v=AQszFWpURGA

Конечно, непрерывно поддерживать в камере высокую температуру невозможно, ведь потребность дома в тепле тоже меняется и зависит от многих факторов. Для накопления излишков энергии существуют теплоаккумуляторы, они же – буферные емкости. В крайнем случае приобретайте теплогенератор с принудительным наддувом, где в периоды отключения вентилятора доступ воздуха перекрывается полностью.

Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способуМатериалы / Вращающаяся печь 5х185 м для обжига клинкера по мокрому способуСтраница 3

Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха a=1,05. Воздух, идущий для горения, подогревается до 600оС. Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество:

Qнр = 358,3*CH4вл + 634*C2H6вл + 907,5*C3H8вл + 1179,8*C4H10вл + 1452,5*C5H12вл

Qнр = 358,3*94,9 + 634*1,9 + 907,5*0,5 + 1179,8*0,3 + 1452,5*0,1 = 36160 [кДж/м3]

Определяем расход воздуха на горение. В расчетах принимают следующий состав воздуха: N2 – 79,0% O2 – 21,0%.

Находим теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа:

Lо = 0,0476 (2*CH4вл + 3,5*C2H6вл + 5*C3H8вл + 6,5*C4H10вл + 8*C5H12вл) =

= 0,0476 (2*94,9 + 3,5*1,9 + 5*0,5 + 6,5*0,3 + 8*0,1) = 9,6 [м3/м3]

Принимаем влагосодержание воздуха d=10 [г/(кг сух.воз.)] и находим теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:

Lо’ = (1 + 0,0016*d) Lо = 1,016*9,6 = 9,75 [м3/м3]

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода a=1,05:

La = a*Lо = 1,05*9,6 = 10,08 [м3/м3]

Действительный расход атмосферного воздуха при его влагосодержании d составит:

La‘ = (1 + 0,0016*d) La = 1,016*10,08 = 10,24 [м3/м3]

Определяем объем продуктов горения:

VCO2т = 0.01(CH4 + 2*C2H6 + 3*C3H8 + 4*C4H10 + 5*C5H12) =

= 0,01(94,9 + 2*1,9 + 3*0,5 + 4*0,3 + 5*0,1) = 1,019 [м3/м3]

VH2Oт = 0.01(2*CH4 + 3*C2H6 + 4*C3H8 + 5*C4H10 + 6*C5H12 + H2O + 0.16*d*La) =

= 0,01(2*94,9+3*1,9+4*0,5 + 5*0,3 + 6*0,1 +1+ 0,16*10*10,08) = 2,157 [м3/м3]

VO2т = 0.21(a — 1)Lо = 0,21(1,05 – 1)9,6 = 0,1 [м3/м3]

VN2т = 0.01*N2 + 0.79*La = 0,01*1,3 + 0,79*10,08 = 7,976 [м3/м3]

Общее количество продуктов горения:

Vaт = 1,019 + 2,157 + 0,1 + 7,976 = 11,252 [м3/м3]

Процентный состав продуктов горения:

CO2 = (VCO2т *100) / Vaт = (1,019*100) / 11,252 = 9,06 %

H2O = 19,17 %

O2 = 0,89 %

N2 = 70,88 %

Материальный баланс горения:

приход

кг

расход

кг

Природный газ

CH4 = 94,9*0,717

C2H6 = 1,9*1,359

C3H8 = 0,5*2,02

C4H10 = 0,3*2,84

C5H12 = 0,1*3,218

N2 = 1,3*1,251

H2O = 1*0,804

Воздух

O2 = 10,08*0,21*1,429*100

N2 = 10,08*0,79*1,251*100

H2O = 0,16*10*10,08*0,804

68.04

2.58

1.01

0.852

0.322

1.626

0.804

302,49

996,2

12,97

Продукты горения

CO2 = 1,977*100*1,019

H2O = 0,804*100*2,157

N2 = 1,251*100*7,976

O2 = 1,429*100*0,1

201,46

173,42

997,8

14,29

Всего

1386,89

Всего

Невязка

1386,97

0,08

0,006%

Определяем теоретическую температуру горения. Для этого находим теплосодержание продуктов горения с учетом подогрева воздуха до 600оС при a=1,05.

По i–t диаграмме находим теплоту нагрева атмосферного воздуха iвоз.=840[кДж/м3]

iобщ.=(Qнр/Vaт)+(La‘ * iвоз./Vaт) = (36160/11,252)+(10,24*840/11,252)=3978 [кДж/м3]

По i – t диаграмме находим теоретическую температуру горения при a=1,05 : tтеор. = 2200 оС.

Определяем действительную температуру горения при hn = 0,8.

Расчетное теплосодержание составит:

iобщ.‘ = iобщ.* hn = 3978*0,8 = 3182 [кДж/м3]

По i – t диаграмме находим действительную температуру горения при a=1,05 : tд. = 1900оС.

Определим плотность продуктов горения топлива:

r0 = (1,019*1,977 + 2,157*0,804 + 0,1*1,429 + 7,976*1,251) / 11,252 = 1,233 [кг/м3]

1.2 Материальный баланс по сырью

Расход топлива определяют по формуле:

б = q / Qнр

где q – предварительный расход тепла для данного вида печи (6500 кДж/кг)

б – удельный расход топлива м3/кг

б = 6500 / 36160 = 0,18 кг/кг кл.

Теоретический расход сухого сырья на 1 кг клинкера составит:

Страницы:   3        

Теоретический объем — воздух

Теоретические объемы воздуха К и продуктов сгорания V для некоторых видов топлив при сст 1 приведены в прил.

Теоретический объем воздуха VQ, необходимого для сжигания 1 нм3 генераторного газа с теплотворной способностью 1400 — — 1450 ккал / час, составляет в среднем 1 3 нм3 воздуха.

Какой теоретический объем воздуха ( 21 % О2), 0 С, 101 3 кПа) необходим для сжигания 1 м3 газа. Каков будет общий объем газа и его состав в объемных процентах после сжигания, если считать, что пары Н2О конденсируются в жидкость.

Какой теоретический объем воздуха ( 21 % О2, 0 С, 760 мм рт. ст.) необходим для сжигания 1 м3 газа. Каков будет общий объем газа и его состав в объемных процентах после сжигания, если считать, что пары Н2О конденсируются в жидкость.

Что такое теоретический объем воздуха, необходимый для организации процесса горения, и как он определяется.

Из табл. 10 определим теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания метана VB 9 52 м3 / м8 газа.

Эта формула строго справедлива лишь для топлива с характеристикой RO aKC 21 %, когда теоретические объемы воздуха и сухих продуктов сгорания одинаковы.

В редких случаях, когда требуется минимальная погрешность ( 0 02 %), расчет теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания производится по тем же формулам ( 3 — 6) и ( 3 — 7), но с уточненными значениями всех коэффициентов, определенными по элементарному составу топлив.

Оух / / макс) С-100 — потери с физической теплотой уходящих газов при полном сгорании топлива в теоретическом объеме воздуха, %; 100 ) ВК ] / / макс — увеличение физических потерь теплоты с газами за счет разбавления воздухом, %; ( 100 в / / маке) — теплота, внесенная в котел с холодным воздухом. Множитель Н-1 учитывает избыток объема сухи-х газов за счет разбавления их холодным воздухом; В учитывает этот избыток по отношению к полному объему газов; К.

Дж / кг или кДж / м3; ср — коэффициент сохранения теплоты, определяется по формуле (4.28); II — энтальпия теоретического объема воздуха, определяется по формуле (4.5); Qne — тепловос-приятие пароперегревателя или его части.

Поскольку теплоемкости продуктов горения углерода и водорода в теоретическом количестве воздуха близки между собой в широком температурном интервале, можно утверждать, что теплоемкости продуктов горения различных видов топлива в теоретическом объеме воздуха также должны быть близки между собой.

Поскольку теплоемкости продуктов горения углерода и водорода в теоретическом количестве воздуха близки между собой в широком температурном интервале, можно утверждать, что темплоемкости продуктов горения различных видов топлива в теоретическом объеме воздуха также должны быть близки между собой.

Определить, на сколько процентов уменьшатся потери теплоты с уходящими газами из котельного агрегата при снижении температуры уходящих газов Фух со 145 до 130 С, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом аух 1 43, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода Уух 8 62 м3 / кг, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении Ср ух 1 415 кДж / ( мэ — К), теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, V0 5 815 м3 / кг, температура воздуха в котельной ta 30 С, средняя объемная теплоемкость Воздуха при постоянном давлении Ср В — 1 297 кДж / ( м3 — К.

Задача 2.12. Определить, на сколько процентов возрастут потери теплоты с уходящими газами из котельного агрегата при повышении температуры уходящих газов 0 со 1 60 до 1 80 С, если известны коэффициент избытка воздуха за котлоагрегатом ОуХ 1 48, объем уходящих газов на выходе из последнего газохода Fyx4 6 мэ / кг, средняя объемная теплоемкость газов при постоянном давлении срух1 415 кДж / ( м3 К), теоретический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива V 2 5 м3 / кг, температура воздуха в котельной /, 30 С, средняя объемная теплоемкость воздуха при постоянном давлении сръ 1 297 кДж / ( м3 К) и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива g4 340 кДж / кг.

Формулы ( 5 — 7), ( 5 — 8) и ( 5 — 10) позволяют точно и быстро подсчитать объемы воздуха и газов на 1 Г кал тепла, пара, выработанного в котлоагрегате, а следовательно, и часовые объемы воздуха и газов, необходимые для выбора вентиляторов и дымососов. Для удобства подсчетов приведенный теоретический объем воздуха V и возрастание объема газа в результате реакций горения Д аг вычислены для отечественных видов топлива и приведены в табл. 1 — П, помещенной в конце книги.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector