Расчет полного горения топлива, расчет дымового тракта

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра теплофизики и промышленной экологии

 

Теплофизика

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

  Степнов А. Е.

Группа ЗМ – 11

Шифр 11023 

Вариант 8

 

 

 

 

 

 

 

 

Новокузнецк 2012

 

Задача 1. Выполнить расчет полного горения топлива с составлением материального баланса, а также найти на I-t теоретическую и балансовую температуры горения топлива при следующих условиях:

- коэффициент  расхода воздуха α =1, а подогрева  воздуха и топлива нет, т.е. tв=0ºC и tт=0ºC;

- коэффициент  расхода воздуха α =1,25, а подогрева воздуха и топлива нет, т.е. tв=300ºC и tт=0ºC;

-недожог в обоих случаях принять равным (i3+i4)=0,04ix

 Результат расчетов  представить в форме таблицы.

Необходимые данные:

Топливо – Уголь /Ленинский каменный уголь/;

Состав горючей смеси, масс. %

Cг =83%

Hг=5,8%

Sг=0,7%

Nг=2,7%

Oг=7,8%

Wp /масс. %/=5,5%

Aс /масс. %/=10,5%

Температура подогрева воздуха tв=300 ºC.

1. Найдем Aр :     %

 

    

Для каждого элемента:

3. Проверим

4а. Аналитический расчет горения топлива:

Расход воздуха:

 

Действительный расход воздуха

 

 

 

Объем горения при α=1:

 

Общий  объём продуктов горения при α=1:

,

Объём продуктов горенья α>1

Измениться объём азота:

В продуктах горения появиться избыточный кислород:

,

Общий объём продуктов горения:

,

.

4б. Теплота сгорания /по формуле  Д.И. Менделеева/:

 

 

5. Для определения температуры горения необходимо знать величину общего теплосодержания iобщ, которая определяется:

 , ; кДж/м3

,кДж/м3; кДж/м3

, из графика  кДж/м3

 кДж/м3

 

 кДж/м3

 

6. Теоретическая температура определим из It диаграммы по сплошной линии , балансовые из той же диаграммы, но по штриховой линии:

;   

 

 

7. Таблица результатов:

Определяемая величина	Результат расчетов при
	α=1	α=1.25
Теоретический расход воздуха L0, м3/кг	7,349	****
Объём продуктов сгорания V0, м3/кг	7,7567	****
Действительный расход Lα, м3/кг	****	9,186
Действительный объём продуктов сгорания Vα, м3/кг	****	17,5569
Энтальпия:     химическое тепло топлива iT;, кДж/м3	2932	****
Физическое тепло  воздуха iв, кДж/м3	****	380
Общая iобщ кДж/м3	3312	3195
Температура горения балансовая: tб, ºC	2060	****
tб, ºC	****	1950
Теоретическая температура горения: tT, ºС	2010	****
tT, ºС	****	1920

 

 

Задача 2.Произвести расчет дымового тракта.

 

 

Рисунок1: Схема дымового тракта.

 

Данные:

Количество продуктов горения 70000 м3/ч;

Температура продуктов горения в конце печи 1200 ºС;

Температура дыма после рекуператора 700 ºС;

Размер рабочего пространства в конце печи 2,7х3,2 м;

Размеры участков дымового тракта:

A=1.6 м

B=2.0м

C=1.2м

D=45м

E=50м

F=40м

G=35м

H=170м;

Плотность дымовых газов 1,33кг/м3 при н.у.

Сопротивление рекуператора на дымовой стороне 200 Па

Повороты производятся под углом 90º

1. Для  удобства  решения  разделим  весь  дымовой  тракт  на  участки:           

1 – вертикальные каналы, 2 – первый боров, 3 – рекуператор, 4 – второй боров.

Найдем потери энергии отдельно на каждом участке и затем просуммируем.

 

2.  Определяем потери энергии на участке вертикальных каналов. Потери энергии в вертикальных каналах складываются из потерь на трение газов  о  стенки  каналов (hтр),  на  местные  сопротивления  поворота на 900 (h/м.с)  сужения потока при входе в вертикальные каналы (h//м.с), на преодоление геометрического напора при движении газов вниз по вертикальным каналам (hгеом), Н/м2:

Найдем скорости движения продуктов горения (дымовых газов) в конце печи, м/с,

 

,м/с;

где 3600 – переводной коэффициент, Bп·Hп– площадь проходного сечения на выходе из печи, м2,

 

 м/с;

 

Определим  площадь  сечения  и  размеры  вертикальных  каналов. Площадь сечения всех каналов, м2,

, м2,

Скорость, м/с,

м/с,

 

 

Гидравлический диаметр канала:

Потери энергии на трение в каналах определяем по формуле:

, Па

λ- коэффициент трения газа о стенки, кирпичные λ=0.05

Потери энергии на повороте из печи в вертикальный угол (угол поворота -90º), Па,

Где - коэффициент местного сопротивления, ξпов = 2,0;

 

Потери энергии на сужение (изменение скорости) при входе в вер-

тикальные каналы, Н/м2

где ξсуж – коэффициент местного сопротивления при внезапном сужении канала,  ξcуж = 0,42;

 

Потери энергии на преодоление геометрического напора,

  Суммарные потери напора  в вертикальных каналах:

3. Определяем  потери  энергии  при  движении  продуктов  горения  в первом борове. Они складываются из потерь на трение  о  стенки  канала (h//тр ) и  потерь  на  местных  сопротивлениях  при двух  поворотах:  на  пути  из  вертикальных  каналов  в  боров  и  поворота  в первом борове (h//м.с), Па,

Находим площадь сечения и размеры первого борова.

Площадь сечения борова определяем из условия пропускания V газов

со скоростью ωг , м2,

Ширину  борова  принимаем  равной  толщине  вертикальных  каналов         

(Вб = 2 м). В этом случае высота борова:

 

Гидравлический диаметр борова:

 

Потери энергии на трение газов о стенки в первом борове:

Потери энергии при двух поворотах на 900 на пути от вертикальных каналов до рекуператора, Па,

Суммарные потери энергии в первом борове:

4. 3. Определяем  потери  энергии  при  движении  продуктов  горения  во втором борове. Они складываются из потерь на трение  о  стенки  канала (h///тр ) и  потерь  на  местных  сопротивлениях  при двух  поворотах  (h///м.с), Па,

 

Потери энергии на трение газов о стенки во втором борове:

Потери энергии при двух поворотах на 900  Па,

Суммарные потери энергии во втором борове:

 

Общие потери энергии при движении продуктов горения от рабочего пространства печи до трубы

 

Ответ. Суммарные потери напора на пути движения продуктов горения по  дымовому тракту  от рабочего пространства  методической печи до дымовой трубы составят 1412,3 Н/м2.