Количество воздуха для сжигания природного газа: формулы и примеры расчетов
Содержание:
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
%О2см = 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.